CN111788771B - 集成有源多尔蒂天线发射机 - Google Patents
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Abstract
包括双馈天线元件的***被设计为呈现2×2端口阻抗，以保证主晶体管和辅助晶体管在峰值功率和回退功率处的高效操作。所提出的解决方案消除了对天线元件与主放大器和辅助放大器之间的有损功率组合(例如，基于PCB的电路组合)或阻抗匹配网络的需要。来自主晶体管和辅助晶体管的功率通过天线元件在电路级进行组合。
Description
技术领域
本发明针对涉及有源天线阵列、功率放大器和天线的方法和装置。
背景技术
现代无线通信***依靠有源天线技术来增加容量、提高灵活性并改进能效。波长指定每个有源天线元件可用的覆盖区。连同对降低生产成本和减小形状因子的需求，这推动了高度集成的无线电解决方案的发展。
一个重要的研究领域是改进功率放大器的效率，以最小化有源天线发射机中的散热问题。考虑到频谱上高效的通信信号的类瑞利幅度分布，在回退功率电平处的效率是最重要的[1，参见下面的参考资料]。多尔蒂(Doherty)功率放大器PA的架构基于通过定制的组合器网络在主PA和辅助PA之间的相互有源负载调制，已经成为最具竞争力的解决方案之一[2]。多尔蒂PA的性能受到晶体管寄生效应以及与其实际实现相关联的损耗的严重限制。最近，提出了一种黑盒组合器方法，其中，常规的组合器拓扑结构被分析导出的网络代替，该网络被合成以同时吸收寄生效应，执行阻抗匹配并满足主晶体管分支和辅助晶体管分支之间的期望的相互负载调制[3][4]。已经表明，相对于常规的设计方法，这种方法导致组合器中的降低的功率损耗[5]、较高的效率[6]以及潜在的改进的线性度[7]。
传统上，天线辐射元件的设计独立于功率放大器，假设接口阻抗为标准50欧姆。PA和天线元件的协同设计主要集中在通过优化天线以向有源晶体管呈现期望的基波和谐波阻抗来改进峰值功率处的效率[8][9]。最近，已经表明，这种协同设计需要一方面在天线辐射效率(和辐射电阻)之间的折中，天线辐射效率(和辐射电阻)之间的折中受天线尺寸的影响，而另一方面需要最优PA负载电阻[10]。
在有源天线阵列中，来自多个天线元件的场在空间上重叠。因此，如果天线数量增加，则可以以每个天线相对较低的输出功率来实现较高的有效辐射功率(EIRP)，但以阵列天线的总波束较窄为代价[11]。
最近，提出了一种天线集成的PA[12]，其中，主放大器和辅助放大器之间的有源负载调制是通过两个空间上分离的贴片天线元件之间的相互耦合实现的，该贴片天线元件被印刷在同一扩展印刷电路板PCB结构上作为PA。下面的图3中示出了这种发射机的配置。因此，所得到的两元件贴片天线阵列同时充当辐射元件和多尔蒂组合器。然而，该发射机不适合MIMO(多输入多输出)阵列发射机。这主要是由于以下原因：(i)由于主晶体管和辅助晶体管在多尔蒂PA中具有相对于功率的不相等的驱动电平，并且天线元件在空间上分离，这将导致严重的波束变形或在特定方向上的增益随输入功率的变化。已知这种类型的非线性图案失真会严重降低无线通信***的性能；(ii)由于贴片天线尺寸约为0.5λx 0.5λ(其中λ是波长)，因此将两个空间上分离的贴片融合成一个辐射元件会在这种双贴片元件阵列中构建≥λ的元件间分离距离。这至少是2倍，太大而无法满足这种双贴片元件的波束控制(常规)阵列中的非辐射光栅波瓣的必要条件。
发明内容
对于典型的现有技术发射机设计，假设接口阻抗为50欧姆，PA和天线是独立设计的。因此，使用了中间匹配和多尔蒂组合器网络。与新兴的有源天线阵列所需要的相反，这会导致过多的功率损耗、更高的成本和更大的尺寸。
仅依靠空间功率组合来达到期望的等效同位素辐射功率EIRP电平是不可取的。波束变得非常狭窄，这使***更加灵敏。更多的天线也占据更大的面积。
在Jia等人提出的解决方案中[12]，采用了两个天线元件，每个分别从主放大器和辅助放大器馈电。在多尔蒂PA中，主晶体管和辅助晶体管的驱动电平相对于功率是不相等的。对于在空间上分离的天线元件，这将导致严重的波束变形或在特定方向上的增益随输入功率的变化。这种类型的非线性图案失真严重降低了无线通信***的性能。最后，该解决方案导致两天线元件的尺寸太大(实际上，至少是2倍，太大)而无法满足此类元件的波束控制(规则)阵列中无辐射光栅波瓣的要求[13]。因此，该元件不适合扫描阵列天线应用。第一个目的是提出用于提供改进的和更可靠的性能的方法和装置。
本发明的一个目的是提出用于需要节能、低成本和小尺寸的新兴无线通信***的有源天线发射机。
该目的已经通过一种包括多尔蒂放大器和天线元件的发射机来实现，该多尔蒂放大器包括输入分配器，用于将输入信号分配到具有输出的主放大器和相位延迟，所述相位延迟又连接到具有输出的辅助放大器。天线元件是具有第一天线部分和第二天线部分的双馈天线元件，其中第一天线部分具有第一馈源，并且第二天线部分具有第二馈源。主放大器的输出连接到双馈天线元件的第一馈源。辅助放大器的输出连接到双馈天线元件的第二馈源。此外，双馈天线元件实现组合器推导的有损两端口参数，使得天线元件同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器。
此外，通过构造包括多尔蒂放大器和天线元件的发射机的方法实现了上述目的，该方法包括以下步骤：
-提供包括输入分配器的多尔蒂放大器，该输入分配器用于将输入信号分配给具有输出的主放大器和相位延迟，相位延迟又连接到具有输出的辅助放大器；
-提供天线元件，该天线元件是具有第一天线部分和第二天线部分的双馈天线元件，第一天线部分具有第一馈源，第二天线部分具有第二馈源；
-布置连接到双馈天线元件的第一馈源的主放大器的输出；
-布置连接到双馈天线元件的第二馈源的辅助放大器的输出；
-形成双馈天线元件，使得它实现组合器推导的有损两端口参数，从而使得天线元件同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器。
优点包括：
-消除PA和天线之间的中间匹配网络，以减少尺寸、成本和功率损耗
-使用多尔蒂PA架构来改进回退功率电平的效率，
-在天线的非辐射低损耗部分内采用功率组合来增加每个元件的辐射功率，
-使单个元件的方向性图案实际上独立于多尔蒂PA的输入功率，
-避免将一组空间上分布的天线充当单个辐射元件的实现，
-向一个天线元件提供两个馈源，以使此类元件阵列中的元件间分离距离至少减小了1/2。
基于这些目的，本发明的实施例使用双馈天线元件同时充当多尔蒂PA组合器网络、场辐射元件和电路级功率组合设备，作为有源天线阵列发射机或单天线发射机的构建块。
提供了双馈天线元件的实施例，该双馈天线元件被提供为呈现2×2端口阻抗，该2×2端口阻抗保证了主晶体管和辅助晶体管在峰值功率和回退功率处的高效操作。该实施例消除了对天线元件与主放大器和辅助放大器之间的有损功率组合(例如基于PCB的电路组合)或阻抗匹配网络的需要。来自主晶体管和辅助晶体管的功率通过天线元件在电路级进行组合。
附图说明
图1示出了包括使用[6]、[7]中已知的黑盒组合器方法的多尔蒂PA设计的发射机，其中该组合器是具有电阻负载终端的合成无损三端口组合器，
图2示出了对图1发射机的实现，
图3示出了另一现有技术的发射机，
图4示出了根据本发明的发射机的实施例，其中双馈天线元件实现黑盒多尔蒂组合器网络，
图5示出了图4发射机的进一步的实现细节，
图6至图8示出了根据本发明实施例的双馈平面倒F天线元件的实施例，该双馈平面倒F天线元件被优化以提供期望的多尔蒂组合器有损两端口参数，以及
图9至图10示出了具有同轴馈源的双馈天线元件的另一些实施例。
具体实施方式
图1示出了现有技术的实现，其包括输入分配器33、相位延迟35、主晶体管放大器36、辅助晶体管放大器37、无损最优3端口40和负载电阻器R_L 41。
图2是图1优化设计的实现，其中无损最优3端口40和负载电阻器41被实现为组合器网络40’和单馈平面贴片天线元件41’。
本发明的实施例利用已知用于设计发射机和双馈天线元件的黑盒多尔蒂组合器设计方法。
黑盒多尔蒂设计方法在[6]、[7]中呈现。使用该方法，可以从主晶体管36和辅助晶体管37在峰值功率和回退功率电平处的负载牵引数据以及辅助晶体管输入信号的未知相位延迟35分析地导出组合器两端口阻抗矩阵。可以将有损两端口网络43分解为无损三端口多尔蒂组合器网络40和外部电阻终端41。未知相位延迟35由该分解的约束条件确定。在常规的实现中，天线元件41’将代替电阻负载41。
通过设计，两端口和三端口组合器网络40、43实现阻抗匹配和有源负载调制，以满足高功率和高效率的条件。
本发明的实施例在图4中示出并且包括输入分配器33、相位延迟组件35、主放大器36、辅助放大器37和有损最优2端口双馈天线元件(内部)43。
在图5中，示出了本发明的实施例，其中图4的发射机设计被实现为包括双馈天线元件AN和馈电网络F1、F2(例如在安装晶体管的PCB上实现)的双馈天线元件实现43’。相应的馈源F1、F2可以又连接到相应的通孔V1、V2，该通孔V1、V2连接到双馈天线元件AN的天线元件部分A1、A2。在该实施例中，主放大器36的晶体管的输出连接到馈电线F1，而辅助放大器37的晶体管的输出连接到馈电线F2。
根据本发明的实施例的一个方面，图1中的具有外部负载41的无损三端口组合器网络40被双馈天线元件43’代替。因此，双馈天线元件将实现在黑盒组合器推导中使用的有损两端口参数43。两端口43内部的损耗对应于天线元件43’的辐射损耗和电阻损耗。因此，所得到的天线元件43′将同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器，如图4所示。
本发明的实施例包括以下特征和特性：
发射机的实施例使用多尔蒂PA架构中的双馈天线元件。在这情况下，消除了PA和天线之间的匹配网络以及多尔蒂PA中的组合器二者。
多尔蒂组合器和匹配网络40′被消除，并由双馈天线元件AN代替。这导致更小的尺寸、更少的组件以及潜在的更高的效率。
来自主放大器和辅助放大器的功率被组合到天线辐射元件中，从而消除了功率损耗，否则功率损耗会在PCB(印刷电路板)组合器中发生。
根据本发明的一个方面，在将两个功率放大器输出信号相加之前，将其分别乘以最优幅度和相位因子。天线尺寸控制着这些复数值因子，尽管不是独立地。信号/馈源F1、F2之间的距离影响两个信号之间的相位关系，并且天线元件部分A1、A2与接地板之间的距离d1、d2(参见图8)在很大程度上影响幅度。通过叠加天线元件部分A1、A2下的场来对信号求和，然后这些场的总和通过经由天线侧的孔径离开天线，参考图6的视图。
当通过使用低损耗材料(例如，仅金属材料-由空气分离)设计这种元件时，可以使天线效率最大化，并且可以将散热问题最小化。与先前的解决方案相比，这导致每个天线元件的输出功率更高。
如图3中所示，两天线多尔蒂元件被消除并由具有两个馈源F1、F2的一个多尔蒂有源元件代替，使得馈源共享相同的辐射物理孔径区域AN。这导致高效的波束控制所需的这种元件的规则阵列中的元件分离距离减小——这对于先前的解决方案是不可能的。
可以将黑盒多尔蒂理论推广到包括多个辅助放大器。然后可以在单天线和阵列架构二者中设计很多种新颖的多馈天线元件并将其用于这种发射机。
在黑盒组合器理论中，相位延迟(θ)用于满足两端口到三端口的转换(参见图1)。直接在有损两端口43内部实现天线元件时不需要这种转换。在自由选择θ的情况下，若干个两端口阻抗矩阵是可能的，并且可以从天线或PA(功率放大器)设计角度选择最合适的矩阵。
黑盒组合器技术也已被证明用于异相发射机[14]。本发明的实施例同样可以很好地应用于异相PA架构中。
当天线元件实现从黑盒多尔蒂解决方案中找到的阻抗矩阵时，主晶体管和辅助晶体管的效率将与图1中的解决方案相同。如果选择低损耗天线元件设计，则可以减少组合器40’的损耗。由于消除了天线和PA之间的所有中间匹配元件，因此可以减少有源天线发射机的尺寸、成本和复杂性。
另一些实施例
已经执行了初步模拟以验证该构思的可行性。[6]中呈现的2.14GHz、25W氮化镓GaN多尔蒂PA设计用作示例。负载牵引晶体管模拟被用于确定有损两端口组合器的以下最优参数：
可以选择双馈平面倒F天线元件。然后，以最小化上面所示的已实现阻抗矩阵和最优阻抗矩阵之间的差异为目标，优化馈点和天线尺寸。
图6至图8示出了这种天线的实现。
天线元件是具有第一天线部分A1和第二天线部分A2的双馈天线元件AN，第一天线部分A1具有第一馈源F1，第二天线部分A2具有第二馈源F2。
天线元件被包括在包括多尔蒂放大器和天线元件AN的发射机10中，多尔蒂放大器包括输入分配器33，用于将输入信号分配到具有输出的主放大器36和相位延迟35，相位延迟35又连接到具有输出的辅助放大器37。
主放大器36的输出连接到双馈天线元件的第一馈源F1，并且辅助放大器37的输出连接到双馈天线元件的第二馈源F2。
双馈天线元件AN 43′实现了黑盒组合器推导的有损两端口参数，使得天线元件AN43′同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器。
天线元件可以是具有接地平面的平面倒F天线元件AN，其天线部分A1、A2彼此电流连接并且与接地平面5电流连接，每个天线部分到接地平面5具有预定距离d1、d2，该预定距离彼此不同。距离d1和d2有助于提供期望的阻抗矩阵Z.
发射机还可以包括印刷电路板PCB 4，其具有连接到相应的馈源F1、F2的一组通孔V1、V2。
天线部分A1、A2由在接地平面4与天线部分A1、A2之间延伸的支撑件S1、S2支撑，用于在天线部分A1、A2与接地平面5之间提供空间。支撑件可以由金属制成并且将接地平面与相应的天线部分A1、A2电流连接，以进一步改进天线的宽带性质。
中间部分7、8连接接地平面5和天线部分A1、A2，中间部分相对于接地平面以例如90度的角度布置。
相位延迟组件35以及主放大器36和辅助放大器37可以被安装在PCB的一侧，天线部分A1、A2被安装在另一侧。
从而实现用于优化天线元件的以下阻抗矩阵：
将Zantenna与Zcombiner进行比较，即使对于该初步调查，它们示出了天线设计之间的相对较好的一致性。这证明了设计满足本发明的实施例的实际多尔蒂实现的条件的天线元件的可行性。
另一些优势
-对于本发明的实施例，可以实现小尺寸。由于消除了多尔蒂配置中天线元件与主/辅助PA之间的匹配网络和组合器网络，因此可以显著减小了尺寸。
-更低的成本
通过减小的尺寸和更少的组件，可以将成本最小化。
-更高的效率。消除组合器和中间阻抗匹配网络将减少损耗，并且因此提高效率。各种各样的多馈天线元件实现将可用，并且可以选择损耗最低的一种。
-每个天线元件的功率更高
双馈天线元件中组合了来自两个晶体管(主晶体管和辅助晶体管)的功率。因此，可以减少天线阵列解决方案中天线元件的数量，这导致波束更宽以及***灵敏度更低。
-散热。由于晶体管可以被直接安装在天线元件的金属部分上，因此天线元件也可以充当散热器。
-适合于广角波束控制有源多尔蒂天线阵列。具有用于两个馈源的公共辐射物理孔径的天线元件设计使得能够用避免辐射光栅波瓣所必需的元件间分离距离将这种多尔蒂元件容纳在阵列中。这使得所提出的设计适合于广角波束控制阵列应用。
在下文中，描述了用于设计本发明的实施例的示例性方法：
通过使用[3-7]中的黑盒组合器方法，可以设计具有许多自由度的多尔蒂PA。以下是设计过程中步骤的一个示例：
a1、针对主晶体管36和辅助晶体管选择合适的晶体管。确定主晶体管的B类偏置和辅助晶体管的C类偏置。找到多尔蒂PA的峰值功率，并确定第二效率峰值应该出现处的输出功率回退电平[3-7]。
a2、在峰值功率处找到主晶体管36和辅助晶体管37的最优负载阻抗，并在预定的输出功率回退处找到主晶体管的最优负载阻抗。在回退功率电平处，辅助晶体管被关断。最优阻抗通过负载牵引模拟或测量来找到。选择最优阻抗作为效率和线性度之间的折中[7]。
a3、根据[3-7]中描述的黑盒组合器方法，根据在步骤A2中找到的最优阻抗，计算具有嵌入式负载电阻的两端口输出组合器(未示出)的两端口网络参数。两端口输出组合器是数学构思，并且表示所述已知方法的中间步骤。
在现有技术中，两端口输出组合器的电路实现(40′)需要将两端口组合器的电阻部分从两端口网络中断开，即，必须将有损两端口43转换到等效的无损三端口网络40，其中一个端口与有损元件端接。该有损耗元件是天线元件R_L 41。该转换还确定了主晶体管和辅助晶体管之间的相移。然后，在现有技术中，三端口输出组合器40的电路实现40′可以由集总元件和/或传输线制成[8]。
a4、与现有技术相反，根据本发明的实施例，双端口输出功率组合器(43)的功能是通过具有天线性质的双馈天线元件AN 43’直接实现的，即转换到三端口参数(步骤A4’)不在本发明的实施例中执行。因此，在a3下描述的所计算的两端口输出组合器直接形成要使用的天线元件的基础。
a5、选择天线类型，该天线类型可以使用两个强耦合端口馈电，同时具有相同/共享的辐射孔径面积。需要端口之间的强耦合，以实现阻抗矩阵的非对角线元素。取决于所需的Z_12，端口可以在工作频率处按照四分之一波长量级的距离在空间上分离。
a6、确定天线元件的哪些几何(或电，如介电常数)参数对天线2×2阻抗矩阵具有最关键的影响，而不会显著干扰天线辐射图案的形状和极化。
a7、优化参数，使得天线阻抗矩阵尽可能与输出组合器的两端口网络参数匹配(如步骤A3中根据最优阻抗计算的)，同时满足对辐射图案形状/极化随晶体管输入功率的允许变化的约束条件。
a8、如果无法获得期望的阻抗矩阵，则修改辐射天线元件的几何结构和/或天线馈源，然后转到步骤a6；或选择另一种类型的双馈天线元件(步骤a5)。
作为纯粹的示例性实施例，对于[6]中呈现的2.14GHz、25W GaN多尔蒂PA设计，设计中的每个步骤是：
b1、主晶体管和辅助晶体管相同。对于B类操作，主晶体管的栅极被偏置在阈值电压处，而C类偏置的辅助晶体管被偏置在-8V处。多尔蒂PA的峰值功率为44.9dBm，并且预定的回退功率为36.2dBm，即回退8.7dB。
b2、根据使用非线性晶体管模型进行的负载牵引模拟，峰值功率处主晶体管的最优负载阻抗为
20.4+j12.9欧姆
主晶体管在回退功率电平处的最优负载阻抗为
19.9+j41.5欧姆
辅助晶体管在峰值功率处的最优负载阻抗为
15.1+j23.1欧姆
b3、使用[6]中的表达式计算有损两端口组合器43参数的参数：
b4、对于电路的常规电路实现，将主晶体管和辅助晶体管之间的相移计算为-50度(辅助晶体管电流与主晶体管电流之比的自变量)。与现有技术相反，输出功率组合器的功能可以通过双馈天线元件实现。
上述用于多尔蒂PA的天线设计步骤可以按以下执行：
c5、可以选择如图6至图8所示的平面倒F天线(PIFA)，因为它具有实现大范围输入阻抗/耦合的良好能力。
c6、要优化的天线参数为：第一馈源F1和第二馈源F2的位置；支撑件S1、S2的位置；第一馈源和第二馈源上方从接地平面到部分A1和A2的相应距离d1、d2；顶板弯头7在零件A1和A2之间的位置。
c7、可以使用CST微波工作室中的“信任区域框架”和“CMA进化策略”优化器执行优化，而不会限制辐射图案形状/极化。在工作频率处所得到的阻抗矩阵为
其接近步骤B3中确定的最优值。
c8、可以使用匹配的“短路”引脚，这允许获得更好的阻抗2×2矩阵(更接近于最优矩阵)，并减小其随频率的变化(以实现更宽的频带)。
在图9和图10中，示出了备选实施例，其中示出了具有同轴馈源的双馈天线元件。支撑件S1和S2形成为竖直板或销。板的宽度可以总计约为天线部分A1、A2的10％。在该实施例中，中间部分和天线部分7、8由金属片制成并且通过螺钉51固定到PCB。
总之，提供了一种发射机10，其包括多尔蒂放大器和天线元件AN，多尔蒂放大器包括输入分配器33，用于将输入信号分配到具有输出的主放大器36和相位延迟35，相位延迟35又连接到具有输出的辅助放大器37。
天线元件是具有第一天线部分A1和第二天线部分A2的双馈天线元件AN，第一天线部分A1具有第一馈源F1，第二天线部分A2具有第二馈源F2。主放大器36的输出连接到双馈天线元件的第一馈源F1，并且辅助放大器37的输出连接到双馈天线元件的第二馈源F2。双馈天线元件AN 43′实现合成器推导的有损两端口参数，使得天线元件AN 43′同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器。
天线元件可以是具有接地平面的平面倒F天线元件AN，其天线部分A1、A2彼此电流连接并且与接地平面5电流连接，每个天线部分到接地平面5具有预定距离d1、d2，该预定距离彼此不同。
发射机还可以包括印刷电路板PCB 4，其具有连接到相应的馈源F1、F2的一组通孔V1、V2。
天线部分A1、A2可以由在接地平面4与天线部分A1、A2之间延伸的支撑件S1、S2(例如销或壁)支撑，用于在天线部分A1、A2与接地平面5之间提供空间，该支撑件电流连接接地平面与相应天线部分A1、A2。
中间部分7、8可以连接接地平面5和天线部分A1、A2，而中间部分相对于接地平面以例如90度的角度布置。
输入分配器33、相位延迟组件35以及主放大器36和辅助放大器37可以被安装在PCB的一侧，而天线部分A1、A2可以被安装在另一侧。
组合器推导(也称为黑盒组合器推导)的有损两端口参数可以基于
-确定(a1)主晶体管的B类偏置和辅助晶体管的C类偏置(a1)，
-找到(a2)多尔蒂PA的峰值功率，并确定第二效率峰值应该出现处的输出功率回退电平，
-在峰值功率处找到(a2)主晶体管36和辅助晶体管37的优化负载阻抗，并在预定的输出功率回退处找到主晶体管36的最优负载阻抗，
-根据所述优化负载阻抗计算(a3)两端口输出组合器的两端口网络参数，
-在不显著干扰天线辐射图案形状和极化的情况下，确定(a5)对天线2×2阻抗矩阵有关键影响的所述天线元件的几何参数，
-优化(a7)参数，使得天线阻抗矩阵接近或匹配所述两端口输出组合器的所述两端口网络参数。
如上所述，提供了一种构造或设计包括多尔蒂放大器和天线元件AN的发射机10的方法。
所述方法包括以下步骤
-提供包括输入分配器33的多尔蒂放大器，该输入分配器33用于将输入信号分配到具有输出的主放大器36和相位延迟35，相位延迟35又连接到具有输出的辅助放大器37，
-提供天线元件，该天线元件是具有第一天线部分A1和第二天线部分A2的双馈天线元件AN，第一天线部分A1具有第一馈源F1，第二天线部分A2具有第二馈源F2，
-布置连接到双馈天线元件的第一馈源F1的主放大器36的输出，
-布置连接到双馈天线元件的第二馈源F2的辅助放大器37的输出，
-形成双馈天线元件AN 43′，使得它实现黑盒组合器推导的有损两端口参数，从而使得天线元件AN 43′同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器。
黑盒组合器推导的有损两端口参数可以基于
-确定(a1)主晶体管的B类偏置和辅助晶体管的C类偏置(a1)，
-找到(a2)多尔蒂PA的峰值功率，并确定第二效率峰值应该出现处的输出功率回退电平，
-在峰值功率处找到(a2)主晶体管36和辅助晶体管37的优化负载阻抗，并在预定的输出功率回退处找到主晶体管36的最优负载阻抗，
-根据所述优化负载阻抗计算(a3)两端口输出组合器的两端口网络参数，
-在不显著干扰天线辐射图案形状和极化的情况下，确定(a5)对天线2×2阻抗矩阵有关键影响的所述天线元件的几何参数，
-优化(a7)参数，使得天线阻抗矩阵接近或匹配所述两端口输出组合器的所述两端口网络参数。
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Claims (9)
1.一种包括多尔蒂放大器和天线元件AN的发射机(10)，
所述多尔蒂放大器包括：输入分配器(33)，用于将输入信号分配到具有输出的主放大器(36)和相位延迟(35)，所述相位延迟(35)又连接到具有输出的辅助放大器(37)，
特征在于，所述天线元件是具有第一天线部分和第二天线部分(A1、A2)的双馈天线元件AN，
所述第一天线部分(A1)具有第一馈源(F1)，
所述第二天线部分(A2)具有第二馈源(F2)，
所述主放大器(36)的输出连接到所述双馈天线元件的所述第一馈源(F1)，
所述辅助放大器(37)的输出连接到所述双馈天线元件的所述第二馈源(F2)，
其中，所述双馈天线元件AN(43')实现组合器推导的有损两端口参数，使得所述天线元件AN(43')同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器。
2.根据权利要求1所述的发射机，其中，所述天线元件是具有接地平面的平面倒F天线元件AN，所述天线元件的天线部分(A1、A2)彼此电流连接并且与所述接地平面(5)电流连接，每个天线部分到所述接地平面(5)具有预定距离(d1、d2)，所述预定距离彼此不同。
3.根据权利要求2所述的发射机，还包括：印刷电路板PCB(4)，具有连接到相应馈源(F1、F2)的一组通孔(V1、V2)。
4.根据权利要求3所述的发射机，其中，所述天线部分(A1、A2)由在所述接地平面(4)和所述天线部分(A1、A2)之间延伸的支撑件(S1、S2)支撑，用于在所述天线部分(A1，A2)和所述接地平面(5)之间提供空间，所述支撑件电流连接所述接地平面和相应天线部分(A1、A2)。
5.根据权利要求4所述的发射机，其中，中间部分(7、8)连接所述接地平面(5)和所述天线部分(A1、A2)，所述中间部分相对于所述接地平面以90度的角度布置。
6.根据权利要求3所述的发射机，所述输入分配器(33)、相位延迟组件(35)以及所述主放大器(36)和所述辅助放大器(37)被安装在所述PCB的一侧，所述天线部分(A1、A2)被安装在另一侧。
7.根据权利要求6所述的发射机，其中，所述组合器推导是黑盒组合器推导，并且所述黑盒组合器推导的有损两端口参数基于：
-确定(a1)主晶体管的B类偏置和辅助晶体管的C类偏置(a1)，
-找到(a2)多尔蒂PA的峰值功率，并确定第二效率峰值应该出现处的输出功率回退电平，
-在峰值功率处找到(a2)所述主晶体管(36)和所述辅助晶体管(37)的优化负载阻抗，并在预定的输出功率回退处找到所述主晶体管(36)的最优负载阻抗，
-根据所述优化负载阻抗计算(a3)两端口输出组合器的两端口网络参数，
-在不显著干扰天线辐射图案形状和极化的情况下，确定(a5)对天线2×2阻抗矩阵有关键影响的所述天线元件的几何参数，
-优化(a7)参数，使得所述天线阻抗矩阵接近或匹配所述两端口输出组合器的所述两端口网络参数。
8.一种构造包括多尔蒂放大器和天线元件AN的发射机(10)的方法，
提供包括输入分配器(33)的所述多尔蒂放大器，所述输入分配器(33)用于将输入信号分配到具有输出的主放大器(36)和相位延迟(35)，所述相位延迟(35)又连接到具有输出的辅助放大器(37)，
提供天线元件，所述天线元件是具有第一天线部分(A1)和第二天线部分(A2)的双馈天线元件AN，所述第一天线部分(A1)具有第一馈源(F1)，所述第二天线部分(A2)具有第二馈源(F2)，
布置连接到所述双馈天线元件的所述第一馈源(F1)的所述主放大器(36)的输出，
布置连接到所述双馈天线元件的所述第二馈源(F2)的所述辅助放大器(37)的输出，
形成所述双馈天线元件AN(43')，使得所述双馈天线元件AN(43')实现组合器推导的有损两端口参数，从而使得所述天线元件AN(43')同时充当辐射器、阻抗匹配网络和多尔蒂组合器。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述组合器推导是黑盒组合器推导，并且所述黑盒组合器推导的有损两端口参数基于：
-确定(a1)主晶体管的B类偏置和辅助晶体管的C类偏置(a1)，
-找到(a2)多尔蒂PA的峰值功率，并确定第二效率峰值应该出现处的输出功率回退电平，
-在峰值功率处找到(a2)所述主晶体管(36)和所述辅助晶体管(37)的优化负载阻抗，并在预定的输出功率回退处找到所述主晶体管(36)的最优负载阻抗，
-根据所述优化负载阻抗计算(a3)两端口输出组合器的两端口网络参数，
-在不显著干扰天线辐射图案形状和极化的情况下，确定(a5)对天线2×2阻抗矩阵有关键影响的所述天线元件的几何参数，
-优化(a7)参数，使得所述天线阻抗矩阵接近或匹配所述两端口输出组合器的所述两端口网络参数。
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