TW557626B - Composite amplifier - Google Patents

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557626 案號 90112539 曰 修正 五、發明說明（1) 發明之技術領域 本發明係與一種合成大器有關，該類型之放大器包括一 主要功率放大器和一辅助功率放大器，二個功率放大器均 經由一杜赫（Doherty)輸出網路連接至一負載上。 發明之背景說明 在細胞式基地台，衛星通訊及其他通訊和廣播等系統中 ’許多分佈於寬廣頻帶寬度範圍内的射頻（RF )載波信號會 在同時接受同一個高功率放大器（ΗΡΑ或PA)之放大處理。 就功率放大器而言，其效果則是其瞬間發射功率即會非常 寬廣而且非常快速。此乃因為許多個別的射頻載波信號 (多載波k號）之總合就易產生一較大的峯值對峯值功率比 。同時亦會發生類似單旁波帶極限頻帶高斯雜波 (Gaussian noise)[此種雜波會引發獨立分饰（Rayleigh distribution)現象]之信號波幅分佈現象。 大：：(放以大下器「之線\要1題何提高其效/和直線放 苴姑士舛皇溆i終山户咕 傳統式之B類功率放大’ 其放大效率與其輸出信號的波 ，當放大器將其峯值功率輪屮:大小成正比 大之直流（DC)對射頻（RF)功率f負載上時，即會展現其最 率和峯值功率之間，發射機二^換效率。由於在乎平均功 「準瑞立」分佈情形差異甚大發射全部信號中含有之波幅 器放大此種信號時，放大器敕因此，當一B類功率放大 具有1 0分貝峯值對平均功率比整體放大效率甚低。就一種 果使用一個理想的B類放大器潑之準瑞立分佈信號而論，如 僅2 8%，請參閱參考件[1 ]之詳，大此種信號，其放大效率 #細說明。

O:\71\71381-911008.ptc 557626 Λη 曰 修正 案號 90112539 五、發明說明（2) ”通常，一個射頻（RF)功率放大器之放大線性係視該放大 器的ΑΜ-ΑΜ( ΑΜ=波幅調變（或稱調幅）及ΑΜ —ρΜ(ρΜ =相位調 變，或稱「調相」）之放大失真特性而定。非線性放大係 指由於放大時將被放大信號中所含不同之部份之各式信號 交叉混合處理，+以致造成信號能量漏出至不希望利用的波 道内之現象。藉由限制將信號傳送至電壓總擺動中一小部 份之方法，可提高放大線性。但，如此反而更降低放大器 之效率。如果放大器達到飽和狀態時‘（輸出電壓波幅被截1 割時），功率放大器之放大效率也顯著降低。此時，將 使利用將放大器推動至飽和狀態，以提 低，因為，此時之信號失真現象將會; 本說明書參考文件[1]中載有關於一種可 赫」（Doherty)放大器，係使用其基本型勺不 大器（亦可稱之為載波放大器）和一辅助 ^ 一主放 為峯，大器放大器之負載係連接至辅大助=:稱： 主放大态則係經由一阻抗倒反器與負載 ° 分之-波長輸送線，或-相當之集總網路運通韦為一四 在輸出功率降低時，只有主放大器係處於主動 4。當輸出功率強度上升至超過所謂、 在最大輸出電壓之一半時），該輔助月放之大轉移 作狀態，將電流送入該電路負載内，並藉°由也到達主八動操 波長傳輸線之阻抗倒反動作。降低在主‘大器：:: 效阻抗值，使主放大器保持在惶定(峯值）電壓上。：

557626 ---案號 90112539 五、發明說明（3)

±_A

象稱之為負性負載拖曳效應，意指在輪出功率強度在 點以上時，主放大器係以最大效率操作。在此同 ^ 會面對一升高之負載阻抗*，此種現象稱：為 負载拖曳效應。其結果乃產生一種略呈線性的輸出功 率對輸入功率之關係，但其放大效率則高於傳統放大5|之 放大效率。 " 輸出功率強度在轉移點以下時，該輔助放大器是處關閉 (不工作）狀態，此時，該主放大器所面對之負載阻抗則高 於放大輸出功率在峯值狀態時之負載阻抗值（通常約高出 二倍），因而乃使其在此一區域内之輸出功率上升（二倍） 。輔助放大器中的功率損失會使超過轉移點以上的輸^功 率部份之放大效率偏低，但此項影響作用甚小，與採用本 技術後所獲得之效率增益相較微不足道。 上述之轉移點亦可移動，以使該輔助放大器在一較低或 在一較高之功率強度時開始操作。對一理想的杜赫 (Doherty)放大器（其轉移點設定在對於一個具有1〇分貝峯 值對平均值功率比之準瑞立分佈信號最有利的數值而言， 其放大效率可提高至60%，遠優於傳統B類功率放大器之 放大效率（28%)，參閱參考文件[1]。 目前己有數種杜赫放大器之設計取得專利權，例如：本 說明書參考文件[2，3，4，5 ]所載之專利項目，通常此等 新專利項目之内容均與參考文件[1 ]所揭露者差別不大。杜 赫放大器概念的範圍也己擴大至包括各種不同之多級放大 器设计[諸如參考文件1，4，5所揭露者]。此項發展可使 放大器在一較寬廣的輸出功率強度範圍内保持較高之放大

O:\71\71381-911008.ptc 557626

曰 修正 3 $則己發表的各種杜赫放大器，諸如參考文件[丨，2， 表矣5]以及在參考文件[6]之[第225頁至239頁，第8章] =$表者’有一個共同特徵，亦即各該設計中的杜赫放大 f 之辅助放大器，在輸出功率強度低於轉移點時，均係 處於完全關閉（不工作）狀態。 由$現有各種合成放大器中兩個放大器的相位和阻抗之 f ΐ =相互匹配’同時由於彼此電路之非線性電容抗及電 ^ =係的影響，在輸出功率強度到達轉栘點時，即會發 號失真的後果。而主放大器也會趨向於飽合狀態，如 乡考f件[1 ]之相關說明，因而導致放大器本身許多特點 之改變。所謂飽和狀態一詞，係指產生許多失真現象之一 個工作點[參閱參考文件6第179頁至218頁，第七章之說 明]0 在一杜赫放大器中所發生以及各種傳統式功率放大器， 諸如：B類，AB類或A類放大器所遭遇之各種信號失真影響 之間的主要不同點，乃係這些失真現象均會發生在最常見 的功率強度範圍之内。此點在參閱參考文件[2 ]中圖9時， 即可獲得証明，在該圖中，輸出功率強度在大約低於峯值 功率6分貝（dB)以下時，常會開始發生非常劇烈的互調失 真現象。對傳統，功率放大器而言，失真現象大多發生在 甚少被多載波k號伯據的峯值功率強度之一端處。此項理 論正確性’在设计最佳的杜赫放大器中更可獲得證實。因 為在該等放大器中，其轉移點己移動至更靠近最大瑞立分 布程度之工作點。

557626 _案號90112539_年月曰 修正_ 五、發明說明（5) 在轉移點處產生的失真現象，也是屬於高階的失真，亦 即，如以多項失真論解釋時，需要有含有多項係數的參數 (因而包括電壓產生的各種不同功率參數）始可加以說明 。此乃意謂，如果吾人想要在放大器輸入端適用一種反向 功能之方式改正失真現象時，亦即所謂之「預失真」處理 ，也會需要一種高階的預失真處理措施。亦即，該預失真 器之頻帶寬度必須非常寬大，如果該預失真器係採用數位 處理作業模式者，問題就很大了。同時，如欲在所使用之 全部範圍内（如果頻帶寬度很大時），經由整個向上轉換器 鏈保持恆定不變的信號增益及相位時也是一個大問題。 輔助放大器輸出信號的寬度頻帶寬度本身也是一個大問 題，因為在整個所使用的頻帶寬度範圍内，在主放大器和 輔助放大器之間必須保持能夠符合嚴格要求之相位和阻抗 匹配條件。阻抗倒反器實際上乃是一種寬頻帶操作裝置， 但是該輔助放大器輸出信號的頻帶寬度很大。超出該阻抗 倒反器最大頻帶寬度以外之輔助放大器輸出信號各種成分 ，就無法在載波放大器輸出端保有正確的相位及波輻，因 而必會導致失真現象。 結論乃是，在一杜赫放大器中的信號失真情況必然更會 嚴重，因而，此傳統式射頻功率放大器更難改正此種失真 現象。 發明概述 本發明的目的之一是提供一種新式合成放大器，該放大 器可保留杜赫放大器大部份效能和其設計概念簡單性，同 時亦可提高放大器之線性放大特性，並易於配合各種線性

O:\71\71381-911008.ptc 第8頁 557626 _案號90112539_年月日 修正_ 五、發明說明（6) 改進技術之要求。 此項目的可依本說明書隨附之申請專利範圍所提各項要 點達成之。 簡言之，本說明己將杜赫式輔助放大器急劇衰減勁能特 性，改變成一種能在一寬廣的軟性轉移區（可能是在零功 率一直到峯值功率的範圍）由均勻而低階之衰減特性。 依據本發明設計之各種放大器與先前常用的杜赫式放大 器相比，其優點為信號失真率較低，與線性化設備之配合 度較佳，而且在阻抗倒反器内之信號頻帶寬度較窄。同時 並可保留杜赫式放大器之大部份放大效能。 附圖概略說明 配合下列各附圖並參閱詳細說明，將可對本發明之各項 其它目的與優點獲得最佳之暸解： 圖1係依先前技術設計之杜赫式放大器的簡略方塊圖； 圖2所示係在先前常用杜赫式放大器中輸出功率及辅助 放大輸出電流之間的關係圖； 圖3所示係依據本發明設計之一種合成放大器之第一具 體實例中，輸出功率及輔助放大器輸出電流之間的關係圖 圖4所示係依據本發明設計之一種合成放大器之第二具體 實例中，輸出功率及輔助放大器輸出電流之間的關係圖 圖5所示係依據本發明設計之一種合成放大器之典型具 體實例之方塊圖； 圖6所示係依據本發明設計之一種合成放大器之另一具

O:\71\71381-911008.ptc 第9頁 557626 案號90112539 年月日 修正 ⑺.)示 明之所 說例W I實e 、键 五遒 方 大 (C 放圖 助 衰 器 塊M減 圖 線〜 曲圖 化 所：：所 示 依CI相 圖 例 範 輔 該 中 之 器 大 放 成 合 種1 之 計 設 明 發 本 據 曲 化 變 數 函 圖 附 在 於 變 數 函 流 r^tlr 之 數 函 減 衰 •，示 例所 範中 線 範 化 變 流 ^¾ ^3 之 數 函 減 衰 示 所 中 7 圖 附 在 於 當 相 係 示 輔 之 陡； 特圖 ib4率 ί效 之 器 大 放 成 合 灼、 7想 圖理 附種 有一 具的 裝明 内發 係本 示之 所器 ;10大 圖圖放 圍 助 變 數 函 減 衰 示 變 數 函 減 衰 示 輔 之 化 變 陡失 '損 特彳 匕率 —功 之 器 大 放 成 合 泠、 7想 圖理 附種 有一 具的 裝明 内發 係本 示之 所器； 11大圖 圖放，線 助曲 輔 該 中 之 器 大 ； 放圖 成例 合範 種線 一曲 之化 計變 設數 明函 發流 本電 據種 依一 係另 示之 所器 12大 圖放 助 化 變 流 之 性 特 化 變 數 函 流 中 2 1 -1 圖 於 當 相 係 示及 所 ·， 13圖 圖圍 範 之圖 性率 特效 化大 變放 數的 函器 流大 電放 示成 所合 12想 圖理 備示 具揭 有所 含明 種發 一本 係之 矛器 所大 14放 圖助 輔 圖 線 曲 明一 説之。功 術2 Λ 至前、 先輸 依f 係中 一其 ο 圖 1圖 圖塊 方 略 簡 的 器 大 放 式 赫 杜 種 器 大 放 率 功 助 Mnrr 和 入 輸 之 控。處 動號大 驅信放 一入號 至輸信 接之入 連生輸 個產RF 一所述 過後上 經理將 號處内 信的20 入14和 輸器18 F)波器 (R檢增 頻封倍 射波在 1 wcu*-gb 1## 由信信 係之制 ，16控 號器動 信制驅 O:\71\71381-911008.ptc 第10頁 557626 _案號90112539_年月曰 修正_ 五、發明說明（8) 理後，再將RF輸入信號送往放大器1 0及1 2。送往輔助功率 放大器12之輸入信號己先在一相移器22内接受90度之相移 處理。 在信號輸出部份，該二個放大器（主放大器和輔助放大 器）係藉由一杜赫式網路相互連結，該杜赫式網路係由一 種阻抗倒反器2 4 (例如一四分之一波長傳輸線或一集總網 路）形成。輔助功率放大器12之輸出係直接連接至負載（天 線）2 6上，而主功率放大器1 0之輸出則係經由一阻抗倒反 器2 4再連接至負載。 在該杜赫式放大器中，輔助功率放大器1 2在信號功率強 度低於一預設轉移點（亦即主功率放大器1 0之飽和點）時， 係在關閉狀態，但在超過該轉移點之後，即處於開啟狀態 ，如圖2所示。前述該主放大器10於信號強度超過該轉移 點時，即達飽和狀態之條件，依先前技術[例如參考文件 (1 )中之說明]之理論，認為係屬該杜赫式放大器之部份功 能，因而可能誤導出一種結論，亦即，在輔助功率放大器 1 2進入開始操作之前，主功率放大器1 0必須先進入飽和狀 態（以有效方式成為一電壓源）。但，事實上並無此必要， 此點將於下文中加以說明。 與參考文件（1)之理論相反者乃是，藉由一阻抗倒反網 路使兩個放大器連接起來的方法所生之倒反後負載拖曳效 應對所有不同輸出功率強度而言，同樣可以適用。此點， 可由觀察該系統中各種電壓和電流之間的關係獲得証明。 假設二放大器均處於開啟但並未達到飽和之狀態，且以理 想受控制射頻電流源之角色工作時，所產生之電流分別為

O:\71\71381-911008.ptc 第11頁 557626 _案號90112539_年月曰 修正_ 五、發明說明（9) 込和i2。在峯值輸出功率之情況下，放大器1 0和放大器1 2 二者之間之功率比為α (由主功率放大器10提供α ，輔助 功率放大器12提供1- α ，合成峯值輸·出功率）。供應至二 個功率放大器之電壓dd如果彼此相等，則上述四分之一 波長傳輸線2 4的阻抗值K應為RQ / α。 由觀察得知，該功率必須進出一無損失傳輸線，可求得 下列關係： i3 * ^ 〇= ii * 阻抗倒反器2 4之功能係將電壓轉化成電流，並將電流轉 化成電壓，因而： i 3 = l·1 i / Rl ii * Rl 各項阻抗值也因下列關係而發生轉變：

Ri · R3-Rl2 由於輸出電壓v。僅受制於i i，則如i 2發生變化時（並假定 其它參數均保持恆定不變時），唯一可能發生變化之參數 應為電壓值v 1以及相關電流值i 3，因為：

O:\71\71381-911008.ptc 第12頁 557626 _案號90112539_年月日 修正_ 五、發明說明（10) i0 = i2H3 i2值提高時，必須i3值等值降低，始可維持iQ之恆定不變 。電流i 〇須視^ 〇值而定，而該〇值則係由i 1產生。因此， 受控制之電流值h係獨自控制輸出功率，而i2則決定i2和i3 二者之間電流比，並從而決定送往主放大器1 〇和送往輔助 放大器12之輸出功率二者之間的功率比之參數值。 由主功率放大器10，輸出之功率Pi為：

Pi = ii * 由輔助功率放大器12，輸出之功率？2為： Ρ2 = Ϊ2 # 因為P1可改寫為·

Pi = i3 · υ 〇 故？1及P2和為：

Pl+P2 = (i2+i3) ·〉0 由於：

O:\71\71381-911008.ptc 第13頁 557626 _案號90112539_年月曰 修正_ 五、發明說明（11) i〇 = i2 + i3 故總輸出功率應為：

Pi +P2 = i〇 · v 〇 (如果i。和v Q係指輸出電流和電壓之峯值，則輸出功率 總和應為1 / 2 · iQ · v q，因為輸出信號波形為正弦波之故） 〇 上開計算結果顯示，可以選擇i2比杜赫放大器更寬鬆的 方式設計合成放大器，而且每一放大器之飽和狀態並無必 要。 可能之改善辦法乃係將轉移點廷伸至一更寬廣範圍内， 使主功率放大器1 0以較平穩的方式進入飽和狀態或甚至不 進入飽和狀態。同時使輔助功率放大器1 2可徐緩地提供功 率而不致在飽和點上驟然開始工作。其方法係修改電流i 2 數值使其成為輸出電壓Vo之一個函數（或相當於込）。圖3 即為一簡單範例，其中之轉移點己被延伸至一轉移區内。 其效果乃係原在轉移點上的高階失真現象己被分佈於一較 寬廣的區域内，使失真程度變低。此種失真程度降低的影 響，乃係更易於以預失真度抵消實際的失真度。 電流函數丨2可藉由一衰減函數乘以該RF信號的方式取得 之。此一衰減函數最理想的是僅能影嚮信號的大小量值而 不致影響信號相位者為限。亦即，該函數應是一實函數。 但如涉及輔助功率放大器12之AM-PM失真中某種預失真時

O:\71\71381-911008.ptc 第14頁 557626 _案號 90112539_年月日__ 五、發明說明（12) ，則可能需要將該項預失真值例為本項衰減失真函數内一 項可能參數。 修改後電流函數的負面影響乃是，以一依本發明計設之 合成放大器，與杜赫式放大器相比較時，由於其放大特性 曲線内的i2值大於杜赫式放大器放大特性曲線内的i2值， 因此本發明所揭示合成放大器的放大效率稍低於杜赫式放 大器放大效率之現象。其原因為與杜赫式放大器之輸出電 壓相較，上述主功率放大器10的輸出電壓值較低，而且在 輔助放大器方面也有較大的損失所致。 另一種改善方法乃是使該電流函數本身成為一項較低階 層之函數，如圖4所示之範例。其方法係利用一實質上一 些多項低階層因素所形成之衰減函數修改輔助功率放大器 1 2的輸入信號。此項函數亦可儲存在一檢查表，其基本特 質乃是此項函數内並不包含很高階層函數之特徵。 使輔助放大器具有一較低階層電流函數之優點乃是可使 該辅助放大器的信號頻帶寬度變成很窄的頻寬。此乃意謂 ，在向上轉換器鏈路中之各個信號處理裝置，濾波器，混 波器及放大器的頻帶寬度均遠低於杜赫式放大器所採用之 頻帶寬度。由於上述阻抗倒反器係一種窄頻帶裝置，因此 將那些在該裝置内接受轉換處理之信號頻帶寬度降低，即 表示可改善各放大器之間的相位及波幅远配效果。可減少 效率損失。由於本發明具體實例中合成放大器所必須之額 外頻帶寬度己被大幅窄化，因而可增加有關的信號頻帶寬 度。 概言之，該項電流應具備下列各項特性：

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(a) 在低於主 助放大器輸出雷功率放大器飽和點以下應有一非零值輔 (b) °對非零/j2 ;以及 率低於高值辅助補助^放大器輸出電流之曲線而言，其斜 輪入至辅助放放士器輸出電流之曲線之斜率。 生，可在基本器之化號可利用數位技術或類比技術產 產生的該位—中頻IF或射頻RF頻帶上產生。所 運瞀可六盆Γ〜取好是該信號和一衰減函數之乘積。此項 在射頻頻帶内】Γ t f頻帶内任何一個頻率上執行。如 為乘齡。六W 攻好採用一類比放大器内之衰減函數 (DAf、π π干情況中，亦可利用一數位類比轉換器 最六且W被/吏用。在射頻頻帶内執行上述乘法運算’是 離施方法。因為，因為無須為輔助放大器準備分 離式向上轉換器鏈路。 ^ 5所示係依據本發明設計之一種合成放大器之典型具 一實例之方塊圖。在輸出部份，包括一個和圖1所示標準 i赫式放大器同一型式之杜赫式輸出網路。在輸入部份， 有一基本頻帶或中頻數位信號被送往一D/A(數位至類比） 轉換器3 0。該類比#號被送往一向上轉換器3 2，由將信 號轉換成射頻R F信號，該R F信號隨即送往至主功率放大器 1 〇。該數位式輸入信號另亦被送往一衰減器34，例如一檢 查表，將該輸入信號加以衰減處理，以達到圖3或圖4所示 之特性。經過衰減處理之信號隨即被送往一 D/ A轉換器3 6 。由D / A轉換器3 6之輸出信號係送往一倍增器3 8，使該信 號與一已經被一相移器40移相至9〇度之主功率放大器1〇輸 入信號相乘。經處理之信號係送往輔助功率放大器丨2。將

O:\71\71381-911008.ptc 第 16 頁 557626 _案號90112539_年月曰 修正_ 五、發明說明（14) 輔助功率放大器1 2輸入信號事先移相9 0度之理由。係為確 保主放大器和輔助放大器在輸出端彼此之相位對齊。 圖6所示係依據本發明設計之一種合成放大器之另一具 體實例之方塊圖。此一具體實例和圖5所示具體實例之不 同處，在於圖6之實例中為輔助功率放大器1 2設有一分離 之向上轉換器42，並為此一向上轉換器提供了一個相移器 44 〇 玆將一放大器之功率分配率α = 0 . 3 6為例來說明本發明 原理。對一具有一 1 0分貝峯值對峯值平均功率比[1 ]之準 瑞立分佈式信號的杜赫式放大器而言，此乃一項表示放大 效率之最佳數值。依據本發明設計之一種合成放大器，在 圖7所示範例中係（在衰減器34中）採用一較低衰減函數， 用以產生i2由於該i2之電流函數與圖4所示者類似。因此， 其結果乃是，輔助功率放大器1 2在任何時間都不會完全處 於關斷（或不操作）狀態。 衰減函數通常係一低階層多項式輸入信號，最好功率係 多項式（亦即，輸出功率中僅有信號量平方值，例如： A( )-2. 151 · I I 2-l. 151 · | v | 4 式中之^代表正常化之輸入信號波幅變量，此一衰減函數 係顯示於圖7中，該衰減函數可導出電流函數： i2 ( v ) = k( v ) · v

O:\71\71381-911008.ptc 第17頁 557626 _案號90112539_年月日__ 五、發明說明（15) 如圖8所示（i2也己正常化）。 本發明合成放大器中和杜赫式放大器中各自之電流函數 變化性變化情形如圖9所示。由圖可知，本發明合成放大 器中輔助放大器之電流變化範圍比杜赫式放大器之電流變 化範圍窄很多。在該圖中亦將輸入信號之變化範圍繪出以 資參考。 依據本發明設計之一種理想合成放大器，在含有圖7所 示輔助放大器衰減函數以及一理想杜赫式放大器放大效率 的情況下操作，其放大效率如圖1 0所示。放大效率上的差 異在一實際系統中將會更少，放大效率因尚有其它損失因 素，而且，杜赫式放大器中用以計算各該放器主功率放大 器之間的不匹配現象導致之損失亦較高之故。以瑞立分佈 法計量各該項損失情形，如圖1 1所示。此項由輸出電壓範 圍内綜合計量之損失，乃係一項平均損失值，用以計算各 該放大器之平均放大效率。 平均放大效率以下列公式計算： ^7 ~~ P u s e f u 1 / P u s e ful + P1〇ss， 式中之各項功率數值均為平均值（統合值，及瑞立加權 值）。利用圖11中之曲線表可求出各該放大器之平均放大 效率如下： 杜赫式放大器：77=60% 本發明放大器：7? =52%

O:\71\71381-911008.ptc 第18頁 557626 _案號90112539_年月曰 修正_ 五、發明說明（16) 伸展轉移區以及徐緩（低階層）轉移之設計概念亦可適用 於多級放大器設計，各種輔助放大器或某些辅助放大器皆 可。如不是對所有不同輔助放大器提供一延伸之轉移區， 也可將此種概念用於至少一種或數種輔助放大器。可供適 用的辅助放大器應是該放大器轉移點位於瑞立分佈峯值處 之放大器。 在各項計算中，係假定兩個放大器的供電電壓相等之情 況。此有其方便之處，但非屬必要，而且，使用其它阻抗 形成阻抗倒反器。即可改變供電電壓。 在各範例中之輔助放大器電流函數，均利用多項式衰減 函數，從零功率起緩和增加。但此點並非必要，概念之各 種變更設計，將電流函數設定低於某一定點（但須低於杜 赫式轉移點）的方法。也可考慮採用。此一概念亦可延伸 至該轉移點的另一面。提供一種零星式多項式特性，使線 性部份位於曲線之最高點上。 採用較高階層（但仍比杜赫式放大器的階層低）之衰減函 數即可提高本發明合成放大器放大效率。此乃意謂，在實 際設計情況中，可在頻帶寬度，失真度，和放大效率之間 取得利害得失之最佳條件。 本發明合成放大器亦提供另一種重要的得失各半之或然 率。因為這方面之瑞立分布各項數值較低而供峯值功率之 放大效率並不非常重要。因此，可利用峯值功率的放大效 率交換一較低階層之多項式函數。在此種情況下，輔助放 大器在峯值功率上會提供比功率分配率所預定之更多功率 ，可能高達100%。此交換峯值功率最高放大效率的方法也

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修正 曰 案號901^q 五、發明說明（17) 可用以達成利用該多項1 鬲之總放大效率的目的，=層函數中某一階層函數獲致較 日’以下特就具有一第二階$ =這是一項很重要之交換方式 明。 9衰減函數之放大器為例加以說 在此項以頻寬充份利用 比為α = 0 · 3 9之放大器。史實施範例中，將採用功率分配 杜赫式放大器而言 子於 此應為〜 係^〜最佳數值。在本發明此一合 1糸採用 _ ^ ^ 個具有大約6 0%放大效率的 成放大器具體實例中，Τ為〜最 流I/。相關之電流函數^ ^用一項第二階衰減函數產生電 數後，在峯值功率狀況時曲線圖請參閱圖1 2。選用此函 出，而主功率放大器則僅把補助放大器之全部功率均被輸 轉換成電壓）。 提供電流（並由阻抗反器將電流 關於本發明此一人+ 〇 JU tm 二者各自之輔助放大器 〇器具體實例以及杜赫式放大器 1 3所示。由圖可知，^表流函數變化範圍曲線圖，詳如圖 流函數變化範圍比圖7 &明合成放大器中輔助放大器之電 範圍更窄（約為3/ 5 )，f圖9中示具體實例之電流函數變化 想之具體實例之放大兔較杜赫式放大器窄。本發明最理 率，詳如圖1 4所示。=率=理想之杜赫式放大器之放大效 大器之放大效率已不意，在峯值功率狀況時，合成放 成放大器之平均放士丄疋最大理論值78.5%。兩種不同合 亦即杜赫式之放士 &效率分別與第一範例中所示者相同， > ^跡式之放大效率為60%，而本發明合成放大器之放 大效率為5 2 %。此種設計是以原來將峯值功率放大功能分 配予二放大器之方式，改由一個單一（輔助）放大器提供之 方式而換得較窄之頻帶寬度優點。

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由於前述所有合成放大器，均係利用一阻抗倒反器（杜 ^式輸，^路）取得主放大器之負面負載拖矣效應方式己 X致f先則將輔助放大器功率來達一預定之驟然出現轉移 點之前ΐ全關斷之設計相同的特點。因而本說明書中之各 種放=器乃代表此類合成放大器之全新設計。在這些新型 j ^為中’其轉移點參數α僅用以設定選擇電流函數時之 車乂低界線’而不須界定在峯值功率狀況下之功率分配比 0 本文件所揭示之新型合成放大器之優點包括：較低之失 真度’改善與線性設備之間配合運作效果，以及此杜赫式 放大器在阻抗倒反器中可提供更狹窄之信號頻帶寬度。同 時仍能保留杜赫式放大器之大部份放大效率。 熟请本技術領域者應可暸解，在不背離本說明書隨附之 申請專利之範圍中所列明本發明各項重要内容之原則下， 可對本發明進行各種不同程度之修改或變更。 參考文件 [1] F. Η. Raab.於IEEE. Trans. Broadcasting，vol. BC - 33， no· 3， ρρ· 77 - 83， Sept· 1 9 8 7.中發表題名 為丨丨 Efficiency of Doherty RF Power Amplifier

Systems杜赫式功率放大器系統之放大效率）。 [2] 頒發予D. M. Upton等人之美國第5,420，541號專利 [3]頒發予厂厂3以1155等人之美國第5,568,086號專利

O:\71\71381-911008.ptc 第21頁 557626 _案號90112539_年月日_ 五、發明說明（19) [4]頒發予Β· E. Sigmon等人之美國第5，786，727號專利 [5 ] 頒發予Y. Ta j ima等人之美國第5, 0 2 5, 2 25號專利。 [6] S. R. Cripps 於 1999 年由 Artech House 出版之「RF Power Amplifiers for Wireless Communications」 (無線電通訊用射頻功率放大器）一書中第七章 (179-218頁）及第8章（ 2 2 5- 2 39頁）之說明。

O:\71\71381-911008.ptc 第22頁 557626 _案號90112539_年月日 修正 圖式簡單說明 圖式元件符號說明 10 主 功 率 效 大 器 12 輔 助 功 率 放 大 器 14 波 封 檢 波 器 16 驅 動 控 制 單 元 18 倍 增 器 20 倍 增 器 22 相 移 器 24 阻 抗 反 相 器 26 負 載（天線） 30 數 位 至 類 比 轉 換 器 32 向 上 轉 換 器 34 衰 減 單 元 36 數 位 至 類 比 轉 換 器 38 倍 增 器 40 相 移 器 42 向 上 轉 換 器 44 相 移 器

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Claims (1)

1. 55^626 修正 1號90Π25刈 六、旁請專利範圍 ^括一主要功率放大器和一辅助功 一杜赫（Doherty)輸出網路連接至 1· 一種合成放大器， 率放大器，二者均經由 —負載上，其特點為： 处—種衰減單元（34)，用以在該主放大 j之前藉由提供依據該合成放大；(10)言達， 之—項辅助放大器輸出電流函數之 f ^ ^ 0 )而決疋 (1 2 )並含有·· 式啟動該辅助放大器 (a) —低於主放大器飽和點 電流（i2)，及 ’ ’零值辅助放大器輸出 (b) 對非零值低值辅助放大器輸 匕鬲值輔助放大器輸出電流曲線斜電抓（1 2 )提供一項 、、2 ·如申請專利範圍第1項之合成更%低之斜率。 減單元（3 4 )依據一項預定之衰減函裔，其特點為該衰 (1 2 )之輸入信號施以衰減處理。 沂該輔助功率放大器 ^ 3 ·如申請專利範圍第2項之合成放口 衷減函數係一低階層之該輸入信號夕态，其特點為該項 /·如*請專利範圍第2項之合口成；夕項口式。 农減函數係一低階層之該輸入信號 裔，其特點為該項 5 .如申請專利範圍第2、3或4項之入万值之多項式。 為該衰減單元（34 )係以數位式技術0成放大器，其特點 6·如申請專利範圍第5項之合成放、作。 減單元（34)係以基本頻帶操作。 大器’其特點為該衰 7·如申請專利範圍第5項之合成 " 減單元（3 4 )係以中間頻率（丨F )操作。器，其特點為該衰 O:\71\71381-920626.ptc 第24頁 557626 _案號 90112539_f上年6月么6日__ 六、申請專利範圍 - 8.如申請專利範圍第6項之合成放大器，其特點為該衰 減單元（34)包括一預失真器。 9 .如申請專利範圍第5項之合成放大器，其特點為該衰 減單元（3 4 )包括一預失真器。 1 0.如申請專利範圍第2、3或4項之合成放大器，其特點 為該衰減單元（3 4 )係以類比式技術操作。 1 1 .如申請專利範圍第1 〇項之合成放大器，其特點為該 衰減單元（34)係以射頻（RF)頻率操作。

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