CN201230300Y - 用于cdma基站***功率放大器的末级四路放大器 - Google Patents
用于cdma基站***功率放大器的末级四路放大器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于基站***功率放大器的末级放大器。用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是它包括第一3dB耦合器(6)、第一吸收负载(7)、第一合路单元、第二合路单元、第4吸收负载(18)、第六3dB耦合器(19)；第一3dB耦合器(6)的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器(8)的输入端，第一3dB耦合器(6)的－90度耦合输出端接第二合路单元的第三3dB耦合器(10)的输入端；第一合路单元的输出接第六3dB耦合器(19)的－90度耦合输入端；第二合路单元的输出接第六3dB耦合器(19)的0度耦合输入端。本末级放大器由于选用了合适的放大管和Doherty技术，既满足了高效率的要求，又能做到成本较低；同时又能保证功放工作可靠、稳定。
Description
技术领域
本实用新型属于放大器技术领域，具体涉及一种用于CDMA基站***的功率放大器的末级四路放大器。
背景技术
射频功率放大器是CDMA基站***的关键部件。目前用于CDMA基站***的功率放大器正向高功率、高效率和低成本方向发展。对高功率功放而言成本是一个挑战，通常对超过60W以上功放的末级放大器都采用陶瓷管进行合路，特别是在要求功放整机输出85W功率的情况下选择末级放大器比较困难，因为如果选择2个或4个大功率的陶瓷管，则功放整机实现成本会很高，而选择一般的小功率塑封管合成功率又满足不了要求。
另一方面高效率对功放器来说也是一种挑战，如果用传统的方式让每一路末级放大器都工作在A类或AB类，则功率放大器的效率肯定无法满足30％左右的效率要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种效率高、成本低的用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是它包括第一3dB耦合器、第一吸收负载、第一合路单元、第二合路单元、第4吸收负载、第六3dB耦合器；第一3dB耦合器的输入端接驱动级放大电路的输出，第一3dB耦合器的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器的输入端，第一3dB耦合器的-90度耦合输出端接第二合路单元的第三3dB耦合器的输入端；第一3dB耦合器的隔离端接第一吸收负载；第一合路单元的第四3dB耦合器的输出接第六3dB耦合器的-90度耦合输入端；第二合路单元的第五3dB耦合器的输出接第六3dB耦合器的0度耦合输入端；第六3dB耦合器的隔离端接第4吸收负载，第六3dB耦合器的的输出端输出放大信号。
本实用新型为了满足高效率采用了Doherty合路技术，使得末级4路放大器的工作效率达到38％左右；由于末级放大电路采用四路末级放大器进行平衡合路，且选择的放大器是成本低廉的塑封管，因此对功放而言整机实现成本相对低廉。在功放输出平均功率85W(4载波波)的情况下，通过配合外加的DPD(数字预失真)补偿电路，功放的整机线性性能为：750KHZ<-60dBc，1.98MHZ<-65dBc，且4MHZ、6.4MHZ、16MHZ处的杂散<-36dBm。并且已经通过高低温实验和可靠性实验，功放电路电路工作可靠、稳定。可应用于CDMA基站功放900MHz频段以下输出功率为85W的功放末级放大电路。
本实用新型的有益果是：既满足了高效率的要求(工作效率高达38％)，又能做到成本较低；同时又能保证功放工作可靠、稳定。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图；
图2是本实用新型应用的电路原理框图；
图中：1-功分器，2-第一级放大器，3-压控衰减器，4-第二级放大器，5-第三级放大器，6-第一3dB耦合器，7-第一吸收负载，8-第二3dB耦合器，9-第二吸收负载，10-第三3dB耦合器，11-第三吸收负载，12-第一末级放大器，13-第二末级放大器，14-第三末级放大器，15-第四末级放大器，16-第一负载线，17-第四3dB耦合器，18-第四吸收负载，19-第六3dB耦合器，20-第五3dB耦合器，21-第二负载线，22-输出功率耦合电路，23-输出隔离器，24-电源、检波和控制电路。
具体实施方式
如图1所示，用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是它包括第一3dB耦合器6、第一吸收负载7、第一合路单元、第二合路单元、第4吸收负载18、第六3dB耦合器19；第一3dB耦合器6的输入端接驱动级放大电路的输出，第一3dB耦合器6的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器8的输入端，第一3dB耦合器6的-90度耦合输出端接第二合路单元的第三3dB耦合器10的输入端；第一3dB耦合器6的隔离端接第一吸收负载7；第一合路单元的第四3dB耦合器17的输出接第六3dB耦合器19的-90度耦合输入端；第二合路单元的第五3dB耦合器20的输出接第六3dB耦合器19的0度耦合输入端；第六3dB耦合器19的隔离端接第4吸收负载18，第六3dB耦合器19的的输出端输出放大信号(与输出功率耦合电路的输入端相连)。
第一合路单元包括第二3dB耦合器8、第二吸收负载9、第一末级放大器12、第二末级放大器13、第一负载线16、第四3dB耦合器17；第二3dB耦合器8的隔离端接第二吸收负载9，第二3dB耦合器8的0度耦合输出端接第一末级放大器12的输入端，第二3dB耦合器8的-90度耦合输出端接第二末级放大器13的输入端；第一末级放大器12的输出端接第四3dB耦合器17的-90度耦合输入端，第二末级放大器17的输出端接第四3dB耦合器17的0度耦合输入端，第四3dB耦合器17的隔离端接第一负载线16。
第二合路单元包括第三3dB耦合器10、第三吸收负载11、第三末级放大器14、第四末级放大器15、第五3dB耦合器20、第二负载线21；第三3dB耦合器10的隔离端接第三吸收负载11，第三3dB耦合器10的0度耦合输出端接第四末级放大器15的输入端，第三3dB耦合器10的-90度耦合输出端接第三末级放大器14的输入端；第三末级放大器14的输出端接第五3dB耦合器20的0度耦合输入端，第四末级放大器15的输出端接第五3dB耦合器20的-90度耦合输入端；第五3dB耦合器20的隔离端接第二负载线21。
第一3dB耦合器6、第六3dB耦合器19均选用相同型号的3dB、90°耦合器，耦合器的工作频率范围根据功放实际工作时所放大信号频率范围而定，额定功率根据功放输出额定功率而定，比功放的最大输出功率大1dBm以上；第二3dB耦合器8、第三3dB耦合器10、第四3dB耦合器17、第五3dB耦合器20均选用相同型号3dB、90°耦合器，耦合器的额定功率根据第一末级放大器和第二末级放大器的合路后功率大小而定，频率范围根据功放工作时的频段而定；第一吸收负载7、第二吸收负载9、第三吸收负载11、第四吸收负载18均选用50Ω电阻，电阻的额定功率根据设计要求而定；第一末级放大器12、第二末级放大器13、第三末级放大器14、第四末级放大器15均选择用的是Freescale公司的MRFE6S9125NR1；第一负载线16，第二负载线21是通过微带线仿真而来的。
本实用新型的工作方式是：输入到该电路的射频信号经过第一3dB耦合器6将射频信号分成两路功率相等的信号，每一路信号功率为末级输入信号功率的1/2，一路经过第二3dB耦合器8分成两路功率相等的信号，另一路信号经过第三3dB耦合器10将信号一分为二；最后末级放大电路的输入信号被分成功率相等的四路信号，分别由第一末级放大器12、第二末级放大器13、第三末级放大器14、第四末级放大器15对这四路信号进行放大。然后每一个合路采用Doherty合路方式，在二路Doherty合路电路中，第一末级放大器12、第四末级放大器15为每一路合路的主放大器，第二末级放大器13、第三末级放大器14为每一路合路的辅助放大器。Doherty合路的主要特点是两路放大器中主放大器工作在AB类，辅助放大器工作在C类，当输入小信号时只有主放大器工作，输入大信号时主放大器和辅助放大器同时工作。由于辅助放大器只是间断性工作，因此合路后的效率就提升起来了。
本实用新型可广泛应用于基站***功率放大器上，下面举两个应用于CDMA2000基站***功放的实例。
应用实例1：为CDMA2000基站用4载波、输出功率85W、工作频段849～894MHz的高效率功放，原理框图见图2。
该放大器包括：输入射频连接器P1，驱动级放大电路，末级四路放大器，电源、检波和控制电路24，输出功率耦合电路22，输出隔离器23，输出射频接连接器P2。其中驱动级放大电路包括：功分器1，第一级放大器2，压控衰减器3，第二级放大器4，第三级放大器5。输入射频连接器连接功分器1的输入端，功分器1的输出端连接第一级放大器2的输入端，第一级放大器2的输出端连接压控衰减器3的输入端，压控衰减器3的输出端连接第二级放大器4的输入端，第二级放大器4的输出端连接第三级放大器5的输入端，第三级放大器5的输出端连接末级四路放大器中第一3dB耦合器6的输入端。末级四路放大器中第六3dB耦合器19的输出端接输出功率耦合电路22的输入端，输出功率耦合电路22的耦合端接电源、检波和数字控制电路24的输出检波端，输出耦合电路的输出端接输出隔离器23的输入端，输出隔离器23的反向耦合端接电源、检波和数字控制电路24的反向检波端，输出隔离器23的输出端接输出射频连接器。
其中功分器1选用的是日本村田公司的LDC32900M03B-501+EN，第一级放大器的放大管选用的是RFMD公司的ATF54143，第二级放大器的放大管选用的是RFMD公司的RF ATF54143，第三级放大器的放大管选用的是Freescale公司的MRFE6S9060NR1，第一末级放大器12、第二末级放大器13、第三末级放大器14、第四末级放大器15所选用的放大管相同都是Freescale公司的MRFE6S9125NR1；第二3dB耦合器8、第三3dB耦合器10、第四3dB耦合器17、第五3dB耦合器20选用的是ANAREN公司的XC0900E-3S；第一3dB耦合器6、第六3dB耦合器19选用的是ANAREN公司的XC0900A-3S；输出功率耦合电路采用的是微带线耦合，输出隔离器23选用的是上海达信公司的M86994A30RBZW。
应用实例2、为CDMA2000基站用4载波、输出功率85W、工作频段460～490MHz的高效率功放，原理框图见图2。
该放大器包括：输入射频连接器P1，驱动级放大电路，末级四路放大器，电源、检波和控制电路24，输出功率耦合电路22，输出隔离器23，输出射频接连接器P2。其中驱动级放大电路包括：功分器1，第一级放大器2，压控衰减器3，第二级放大器4，第三级放大器5。输入射频连接器连接功分器1的输入端，功分器1的输出端连接第一级放大器2的输入端，第一级放大器2的输出端连接压控衰减器3的输入端，压控衰减器3的输出端连接第二级放大器4的输入端，第二级放大器4的输出端连接第三级放大器5的输入端，第三级放大器5的输出端连接末级四路放大器中第一3dB耦合器6的输入端。末级四路放大器中第六3dB耦合器19的输出端接输出功率耦合电路22的输入端，输出功率耦合电路22的耦合端接电源、检波和数字控制电路24的输出检波端，输出耦合电路的输出端接输出隔离器23的输入端，输出隔离器23的反向耦合端接电源、检波和数字控制电路24的反向检波端，输出隔离器23的输出端接输出射频连接器。
其中功分器1选用的是用3个180Ω电阻构成，第一级放大器的放大管选用的是RFMD公司的RF3315，第二级放大器的放大管选用的是RFMD公司的RF3315，第三级放大器的放大管选用的是Freescale公司的MRFE6S9060NR1，第一末级放大器12、第二末级放大器13、第三末级放大器14、第四末级放大器15所选用的放大管相同都是Freescale公司的MRFE6S9125NR1；第二3dB耦合器8、第三3dB耦合器10、第四3dB耦合器17、第五3dB耦合器20选用的是ANAREN公司的XC0450E-3S；第一3dB耦合器6、第六3dB耦合器19选用的是ANAREN公司的XC0450A-3S；输出功率耦合电路采用的是微带线耦合，输出隔离器23选用的是武汉德威斯电子技术有限公司的。
Claims (6)
1.用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是它包括第一3dB耦合器(6)、第一吸收负载(7)、第一合路单元、第二合路单元、第4吸收负载(18)、第六3dB耦合器(19)；第一3dB耦合器(6)的输入端接驱动级放大电路的输出，第一3dB耦合器(6)的0度耦合输出端接第一合路单元的第二3dB耦合器(8)的输入端，第一3dB耦合器(6)的-90度耦合输出端接第二合路单元的第三3dB耦合器(10)的输入端；第一3dB耦合器(6)的隔离端接第一吸收负载(7)；第一合路单元的第四3dB耦合器(17)的输出接第六3dB耦合器(19)的-90度耦合输入端；第二合路单元的第五3dB耦合器(20)的输出接第六3dB耦合器(19)的0度耦合输入端；第六3dB耦合器(19)的隔离端接第4吸收负载(18)，第六3dB耦合器(19)的的输出端输出放大信号。
2.根据权利要求1所述的用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是：第一合路单元包括第二3dB耦合器(8)、第二吸收负载(9)、第一末级放大器(12)、第二末级放大器(13)、第一负载线(16)、第四3dB耦合器(17)；第二3dB耦合器(8)的隔离端接第二吸收负载(9)，第二3dB耦合器(8)的0度耦合输出端接第一末级放大器(12)的输入端，第二3dB耦合器(8)的-90度耦合输出端接第二末级放大器(13)的输入端；第一末级放大器(12)的输出端接第四3dB耦合器(17)的-90度耦合输入端，第二末级放大器(17)的输出端接第四3dB耦合器(17)的0度耦合输入端，第四3dB耦合器(17)的隔离端接第一负载线(16)。
3.根据权利要求1所述的用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是：第二合路单元包括第三3dB耦合器(10)、第三吸收负载(11)、第三末级放大器(14)、第四末级放大器(15)、第五3dB耦合器(20)、第二负载线(21)；第三3dB耦合器(10)的隔离端接第三吸收负载(11)，第三3dB耦合器(10)的0度耦合输出端接第四末级放大器(15)的输入端，第三3dB耦合器(10)的-90度耦合输出端接第三末级放大器(14)的输入端；第三末级放大器(14)的输出端接第五3dB耦合器(20)的0度耦合输入端，第四末级放大器(15)的输出端接第五3dB耦合器(20)的-90度耦合输入端；第五3dB耦合器(20)的隔离端接第二负载线(21)。
4.根据权利要求1所述的用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是：第一3dB耦合器(6)、第六3dB耦合器(19)均选用相同型号的3dB、90°耦合器，第一吸收负载(7)、第四吸收负载(18)均选用50Ω电阻。
5.根据权利要求2所述的用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是：第一末级放大器(12)、第二末级放大器(13)均是Freescale公司的MRFE6S9125NR1；第二3dB耦合器(8)、第四3dB耦合器(17)均选用相同型号3dB、90°耦合器；第二吸收负载(9)选用50Ω电阻。
6.根据权利要求3所述的用于CDMA基站***功率放大器的末级四路放大器，其特征是：第三末级放大器(14)、第四末级放大器(15)均是Freescale公司的MRFE6S9125NR1；第三3dB耦合器(10)、第五3dB耦合器(20)均选用相同型号3dB、90°耦合器；第三吸收负载(11)均选用50Ω电阻。
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