专利名称：宽带功率放大器的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种宽带功率放大器，尤其地，涉及一种使用简易电路结构而
同时具有宽带特性并且在整合性和小型化层面具有优势的宽带功率放大器。
背景技术：
近年来，由于移动通讯端子、中继及基站的小型化与多功能性，对于改进消耗几乎 所有消耗功率的RF功率放大器的效率的许多研究正在被努力执行以增加电池时间，其中 对代表用于增加RF功率放大器的效率的解决方案的多尔蒂(Doherty)功率放大器的研究 被主要地执行。 第一个多尔蒂放大器在1936年由W. H. Doherty提出，其中载波放大器和峰值放大 器(peaking amplifier)使用四分之一波长转换器(A/4线)彼此间并联连接。所述多尔 蒂放大器通过峰值放大器根据功率电平改变供应给负载的电流量以控制载波放大器的负 载线路阻抗，藉此提高其效率。 用于电话听筒中使用的多尔蒂功率放大器，即用于根据现有技术的移动通讯端子 的多尔蒂放大器通过诸如包括一个电感器L及一个电容器C的Ji-网络的电路取代四分之 一波长转换器。输入匹配电路被连接到载波放大器和峰值放大器的输入端子，以及输出匹 配电路被连接到载波放大器和峰值放大器的输出端子。 用于移动通讯端子的多尔蒂功率放大器的实现中，由于其增加的大小的重要性， 所以其需要被小型化，在这种情况下，尽管其需要在芯片上整合，由于其大小及电感器损 耗，多尔蒂放大器在PCB封装上被实现。 为了加宽频率的带宽以及获取宽带特性，通过传统上包括两个或三个电感器、一 个电容器和/或一个微带线(micro-strip line)的匹配电路，参考阻抗大致地与所期望的 阻抗相匹配。在这种情况下，电路结构随着匹配电路数目的增加变得复杂，使得芯片和电路 的大小变得更大，并且由于额外使用无源设备而使成本增加。因此，随着无源设备数目的增 加，整个电路中的匹配电路损失由于无源设备中的损失而增加，从而引起电路效率降低。
图1是说明根据现有技术的多尔蒂功率放大器的第一个实例的电路示意图，以及 图2是说明加宽图1中多尔蒂功率放大器频率的带宽的一个实例的电路示意图。图l和图 2中的参考数字ll代表载波放大器，参考数字13、14、23及24代表输出匹配电路、参考数 字15代表微带线，以及参考数字21代表峰值放大器。微带线15作用如同四分之一波长转 换器。负载阻抗&及特性阻抗R。不需要分别是500hm及1000hm，但是需要满足条件R。= R^X2。图2实现了从负载阻抗&到具有两部分输出匹配电路13、14、23及24的功率装置 的最佳功率源阻抗R。pt匹配载波放大器11与峰值放大器21的输出阻抗的程序，藉此加宽 频率的带宽。 图3是说明根据现有技术的多尔蒂功率放大器的第二个实例的电路示意图，以及 图4是说明加宽图3中多尔蒂功率放大器频率的带宽的一个实例的电路示意图。在图3和 图4中，参考数字31代表载波放大器，参考数字33代表微带线，参考数字41代表峰值放大器，参考数字43代表偏置线，以及参考数字51和53代表输出匹配电路。通过降低作用如 同四分之一波长转换器的微带线33的特性阻抗，图3的多尔蒂功率放大器具有考虑到小型 化及整合性层面有优势的结构，图4代表通过实现从负载阻抗&到具有两部分输出匹配电 路51及53的功率装置的最佳功率源阻抗R。pt匹配载波放大器31与峰值放大器41的输出 阻抗的程序来加宽频率的带宽的结构。 图5是说明根据现有技术的多尔蒂功率放大器的第三个实例的电路示意图。图5 的参考数字61是载波放大器；参考数字63、73及81是输出匹配电路；参考数字65是功能 类似四分之一波长转换器的微带线；参考数字71是峰值放大器；以及参考数字75是偏置 线。在图5中，所述两部分输出匹配电路63、73及81中的一阶输出匹配电路63及73被用 于加宽频率的带宽，以及被设置在载波放大器61与峰值放大器71的输出线上。图5的多 尔蒂功率放大器具有与图4的多尔蒂功率放大器几乎相同的特性。 图2、图4以及图5的第一到第三个实例使用两部分输出匹配电路来加宽频率的带
宽，藉此获取宽带特性，在这种情况下，其结构是复杂的，从而产生较大尺寸的芯片与电路，
以及所有电路的匹配电路损耗由于无源设备中的损耗而增加，从而降低了电路的效率。特
别地，由于作用如同四分之一波长转换器的微带线被用作移动通讯端子的功率放大器时的
高特性阻抗，现有技术的第一个实例在整合性与小型化层面是有弱点的。 此外，即使当多尔蒂功率放大器被用在印刷电路板的封装上以实现用于移动通讯
端子的功率放大器时，由于使用了若干无源设备，封装尺寸及制造成本会增加。 除了这样的一个功率放大器在小型化层面上的缺点之外，功率放大器的宽带特性
可能会限制要被用在下一代移动通讯系统中的功率放大器的采用。
发明内容
技术问题 因此，本发明的一个目的是提供一种功率放大器，其由于四分之一波长转换器的 低特性阻抗而在整合性及小型化层面具有优势且具有简易的电路结构而同时显示出宽带 特性。 本发明的另外一个目的是提供一种功率放大器，其通过使用四分之一波长转换器 本身作为输入匹配电路实现实质上的两部分输入匹配电路而具有简易的电路结构并同时 显示出宽带特性。
技术方案 根据本发明的一个层面，提供了一种宽带功率放大器，其包括被并联连接的第一 放大器及第二放大器；被连接到所述第一放大器的输出端子的第一四分之一波长转换器， 以通过控制所述第一放大器的负载线路阻抗执行输出匹配功能；被连接到所述第二放大器 的输出端子的第二四分之一波长转换器，以通过控制所述第二放大器的负载线路阻抗执行 输出匹配功能；以及被连接到所述第一四分之一波长转换器及所述第二四分之一波长转换 器的后端的输出匹配电路。 根据本发明的另外一个层面，提供了一种宽带功率放大器，其包括被并联连接 的第一放大器及第二放大器；被串联连接到所述第一放大器的输出端子的第一阻抗控制 线；被串联连接到所述第二放大器的输出端子的第二阻抗控制线；并联连接所述第一阻抗控制线与所述第二阻抗控制线的输出侧的输出线；被设置在所述输出线上以使负载阻抗与(其中U/及。w -"^^^~~ 匹配的输出匹配电路，其中R。ut代表所述第一阻抗控制线的输出阻抗，以及R。ut' 代表所述第二阻抗控制线的输出阻抗；特性阻抗R。满足条件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut的第一四分之一波长转换器被设置在所述第一阻抗控制线上，以使所述第一阻抗控制 线的输出阻抗R。ut与R。pt匹配，其中R。pt代表载波放大器的最佳功率源阻抗；以及特性阻抗 R。'满足条件R卿'<R。' <R。ut'或R。pt' >R。' >R。ut'的第二四分之一波长转换器被 设置在所述第二阻抗控制线上，以使所述第二阻抗线的输出阻抗R。ut'与R一'匹配，其中 R。pt'代表峰值放大器的最佳功率源阻抗。 根据本发明的又一个层面，提供了一种宽带功率放大器，其包括被并联连接的第
一放大器及第二放大器；被连接到所述第一放大器的输入端子的第一四分之一波长转换 器，以通过控制载波放大器的输入阻抗执行输入匹配功能；被连接到所述第二放大器的输 入端子的第二四分之一波长转换器，以通过控制载波放大器的负载线路阻抗执行输入匹配 功能；以及被连接到所述第一四分之一波长转换器以及所述第二四分之一波长转换器的前 端的输入匹配电路。 根据本发明的再一个层面，提供了一种宽带功率放大器，其包括被并联连接的第 一放大器及第二放大器；被串联连接到所述第一放大器的输入端子的第一阻抗控制线；被 串联连接到所述第二放大器的输入端子的第二阻抗控制线；并联连接所述第一阻抗控制线 与所述第二阻抗控制线的输入端的输入线；被设置在所述输入线上以使输入阻抗与Rin〃(其中及,"〃i^ =^~~^V)
^," +《" 匹配的输入匹配电路，其中Ri/代表所述第二阻抗控制线的输入阻抗，以及Rin代 表所述第一阻抗控制线的输入阻抗；特性阻抗&满足条件Rin < & < Rin—。ut或"Rin > Ri > Rin—。ut"的第一四分之一波长转换器被设置在所述第一阻抗控制线上，以使所述第一阻抗控 制线的输入阻抗Rin与Rin—。ut匹配，其中Rin—。pt代表所述第一放大器的最佳输入阻抗；以及特 性阻抗IV满足条件Rin' <R/ <Rin—。pt'或RJ >IV >Rin—。pt'的第二四分之一波长 转换器被设置在所述第二阻抗控制线上，以使所述第二阻抗线的输入阻抗Rin'与Rin—。pt' 匹配，其中Rin—。pt'代表第二放大器的最佳输入阻抗。
有益效果 根据本发明，所述宽带功率放大器由于四分之一波长转换器的低特性阻抗而在整
合性及小型化层面具有优势且由于其简易的电路结构而使芯片和电路的尺寸都减小，以及 由于被减少的无源设备数目而使成本减小，通过使用所述四分之一波长转换器本身作为输 入匹配电路或输出匹配电路实现实质上两部分输出匹配电路或实质上两部分输入匹配电 路。此外，所述宽带功率放大器通过减小由于无源设备中的损耗引起的整个电路的匹配电 路损耗使电路的效率提高。
此外，在效率及线性层面具有优势的宽带功率放大器可在一宽频率范围中被操作 并且可被小型化及被整合。
本发明的以上及其它目的与特征将从与附图一起被提供的实施例的以下描述中 变得显而易见，其中 图1和图2是说明根据现有技术的多尔蒂功率放大器的第一个实例的电路示意 图； 图3和图4是说明根据现有技术的多尔蒂功率放大器的第二个实例的电路示意 图； 图5是说明根据现有技术的多尔蒂功率放大器的第三个实例的电路示意图；
图6至图8是说明根据本发明的第一至第三实施例的宽带功率放大器的电路示意 图； 图9至图11是说明根据本发明的第四至第六实施例的宽带功率放大器的电路示 意图； 图12和图13分别说明代表在负载阻抗是50ohm的情况下的根据现有技术的多尔 蒂功率放大器及根据本发明的宽带功率放大器的频带特性的曲线图；
图14是说明根据本发明的第七实施例的宽带功率放大器的电路示意图，以及
图15是说明根据本发明的第八实施例的宽带功率放大器的电路示意图。
具体实施例方式
实施本发明的最佳方式 在下文中，本发明的示范性实施例将参考所述附图被详细地描述。 图6至图8是根据本发明的第一至第三实施例的用于输出匹配的宽带功率放大器
的电路示意图； 首先参考图6，根据本发明的第一实施例的宽带功率放大器包括被并联连接的第 一放大器111及第二放大器121，被连接到所述第一放大器111的输出端子的第一四分之一 波长转换器113，以经由对所述第一放大器111的负载线路阻抗的控制执行输出匹配功能， 被连接到所述第二放大器121的输出端子的第二四分之一波长转换器123，以经由对所述 第二放大器121的负载线路阻抗的控制执行输出匹配功能，以及被连接到第一微带线113 及第二微带线123的后端的输出匹配电路131。 根据本发明的第一实施例，所述第一及第二四分之一波长转换器113及123分别 包括第一及第二微带线。此外，所述第一放大器111及所述第二放大器121可分别包括载 波放大器及峰值放大器，反之亦然。 参考图7，除了四分之一波长转换器分别被用Ji _网络115及125代替外，根据 本发明的第二实施例的宽带功率放大器等同于所述第一实施例的宽带功率放大器。所述 ^ _网络115及125中的任一个具有带有电感器L及电容器C的电感-电容电路。尽管在 图4B中使用一个电感器L及两个电容器C来实现任一个Ji _网络115及125，但是两个电 感器L及一个电容器C可被用来实现一个Ji-网络。例如，电容器C可被布置在Ji-网络115的电感器L的位置，而电感器L可被布置在-网络115的电容器C的位置。
参考图8，除了四分之一波长转换器分别使用T-网络117及127代替外，根据本发 明的第三实施例的宽带功率放大器等同于所述第一实施例的宽带功率放大器。所述T-网 络117及127中的任一个具有带有电感器L及电容器C的电感-电容电路。尽管在图8中 有一个电感器L及两个电容器C被用来实现任一 T-网络117及127，但是两个电感器L及 一个电容器C可被用来实现一个T-网络。例如，电容器C可被布置在T-网络117的电感 器L的位置，而电感器L可被布置在T-网络117的电容器C的位置。 同时，尽管四分之一波长转换器通过在图7和图8的实施例中的Ji-网络或T-网 络被实现，但是任何保证使用电感器及电容器的四分之一波长转换器的特性的电路可被应 用到根据本发明的宽带功率放大器，而不是所述n _网络及T-网络。 为了有助于理解分别根据本发明的第一到第三实施例的宽带功率放大器的操作 特性，宽带功率放大器将只参考图6进行详细地描述。 被串联连接到所述第一放大器111的输出端子的线作用如同第一阻抗控制线，被 串联连接到所述第二放大器121的输出端子的线作用如同第二阻抗控制线，以及并联连接 所述第一阻抗控制线与所述第二阻抗控制线的线作用如同输出线。 假设R。pt代表所述第一放大器111的最佳功率源阻抗，R。pt'代表所述第二放大器 121的最佳功率源阻抗，R。ut代表所述第一阻抗控制线的输出阻抗，以及R。J代表所述第二 阻抗控制线的输出阻抗，则使负载阻抗与R。ut〃R。ut'(其中i 。w〃及。w'=及0"《(，)
wf卞 似 匹配的输出匹配电路被设置在所述输出线上，以及特性阻抗R。满足条件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut的第一四分之一波长转换器113被设置在所述第一阻抗控制线上， 以使所述第一阻抗控制线的输出阻抗R。ut与R。pt匹配。 特性阻抗R。'满足条件R。pt' <R。' <R。ut'或R。pt' >R。' > R。ut'的第二四 分之一波长转换器123被设置在所述第二阻抗控制线上，以使所述第二阻抗线的输出阻抗 R。加'与R。pt'匹配。 根据本发明的第一到第三实施例的宽带功率放大器由于四分之一波长转换器的 低特性阻抗而在整合性及小型化层面具有优势。 包括微带线113及123的四分之一波长转换器；Ji _网络115及125 ;或T-网络 117及127，被用在输出匹配电路中，以从实质上实现两部分输出匹配电路，藉此加宽频率 的带宽，以获得广泛的宽带特性。此外，在电路的复杂性和成本以及匹配电路的损耗层面， 所述两部分输出匹配电路实质上如同一个单一部分的输出匹配电路。 选择性地，第二实施例中的_网络115和125及T-网络117及127中的一个或 多个电感器L可通过诸如微带线的小型电感器或通过对于匪IC芯片到模块的连接不可或 缺的键合线电感器(bondwireinductor)(例如键合线电感器)来实现，以改善电路的复杂 性、成本及匹配电路的损耗。 图9至图11是根据本发明的第四到第六实施例的用于输出匹配的宽带功率放大 器的电路示意图。 首先参考图9，第四实施例的宽带功率放大器包括被并联连接的第一放大器211及第二放大器221以引起多尔蒂操作，被连接到所述第一放大器211的输出端子的第一四 分之一波长转换器213以经由对所述第一放大器211的负载线路阻抗的控制执行输出匹配 功能，以及被连接到所述第二放大器221的输出端子的第二四分之一波长转换器225以经 由对所述第二放大器221的负载线路阻抗的控制执行输出匹配功能。第四实施例的宽带多 尔蒂功率放大器进一步包括被连接在所述第二放大器221的输出端子与所述第二四分之 一波长转换器225之间的偏置线223以使所述第二放大器221的输出阻抗足以相比较于输 出端子的阻抗及所述第一放大器211的阻抗高，以及被连接在所述第一四分之一波长转换 器213与所述第二四分之一波长转换器225后端的输出匹配电路231。
根据本发明的第四实施例，所述第一及第二四分之一波长转换器213与225分别 包括第一及第二微带线。此外，所述第一放大器211及所述第二放大器221可分别包括载 波放大器及峰值放大器，反之亦然。 现参考图IO，根据本发明的第五实施例的宽带功率放大器与所述第四实施例的 宽带功率放大器相同，除了四分之一波长转换器分别由Ji-网络215及227实现外。所述 ^ -网络215及227中的任一个包括具有电感器L及电容器C的电感-电容电路。尽管在 图10中有一个电感器L及两个电容器C被用来实现任一 Ji-网络215及227，两个电感器 L及一个电容器C也可被用来实现一个Ji _网络。例如，电容器C可被布置在所述Ji _网络 215的电感器L的位置，以及电感器L可被布置在所述Ji -网络215的电容器C的位置。
参考图11 ，根据本发明的第六实施例的宽带功率放大器与所述第四实施例的宽带 功率放大器相同，除了四分之一波长转换器分别使用T-网络217及229实现外。所述T-网 络217及229中的任一个具有带有电感器L及电容器C的电感-电容电路。尽管在图11 中有一个电感器L及两个电容器C被用来实现任一 T-网络217及229，两个电感器L及一 个电容器C也可被用来实现一个T-网络。例如，电容器C可被布置在所述T-网络217的 电感器L的位置，以及电感器L可被布置在所述T-网络217的电容器C的位置。
同时，尽管在图10和图11的实施例中的四分之一波长转换器由Ji-网络或T-网 络实现，但是任何保证使用电感器及电容器的四分之一波长转换器的特性的电路可被施加 到根据本发明的宽带功率放大器，而不是n _网络及T-网络。 为了用助于理解分别根据本发明第四至第六实施例的宽带功率放大器的操作特 性，对宽带功率放大器的描述将只参考图9进行。 被串联连接到所述第一放大器211的输出端子的线作用如同第一阻抗控制线，被 串联连接到所述第二放大器221的输出端子的线作用如同第二阻抗控制线，以及并联连接 所述第一阻抗控制线与所述第二阻抗控制线的线作用如同输出线。 假设R。pt代表所述第一放大器211的最佳功率源阻抗；R。pt'代表所述第二放大器 221的最佳功率源阻抗；R。ut代表所述第一阻抗控制线的输出阻抗；以及R。ut'代表所述第 二阻抗控制线的输出阻抗，使负载阻抗与R。ut〃R。ut'匹配的输出匹配电路被设置在输出线 上，以及特性阻抗R。满足条件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut的第一四分之一波长转换 器213被设置在所述第一阻抗控制线上，以使所述第一阻抗控制线的输出阻抗R。ut与R。pt匹 配。 特性阻抗R。'满足条件R一' <R。' <R。ut'或R。pt' >R。' > R。ut'的第二四 分之一波长转换器225被设置在所述第二阻抗控制线上，以使所述第二阻抗线的输出阻抗
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根据本发明第四至第六实施例的宽带功率放大器由于四分之一波长转换器的低 特性阻抗而在整合性及小型化层面具有优势，其可包括微带线213及225 ; -网络215及 227 ;或者T-网络217及229。 四分之一波长转换器被用在输出匹配电路中，以从实质上实现两部分输出匹配电 路，藉此加宽频率的带宽以获取广泛的带宽特性。此外，在电路的复杂性及制造成本以及匹 配电路的损耗层面，所述两部分输出匹配电路实质上如同一个单一部分的输出匹配电路。
选择性地，第五和第六实施例中的_网络215和227以及T_网络217和229中 的一个或多个电感器L可通过诸如微带线的小型电感器或通过对于匪IC芯片到模块的连 接不可或缺的键合线电感器(例如键合线电感器)来实现，以改善电路的复杂性、成本及匹 配电路的损耗。 现有技术中的宽带多尔蒂功率放大器在图3中进行了说明，当负载阻抗RJ皮确定 时，用于将阻抗^转换到R。pt/2的阻抗转换(或阻抗匹配)需要对输出匹配电路51执行， 以使从第一放大器31及第二放大器41的输出端子观察到的阻抗为R。pt。
为了比较根据本发明的第五实施例的宽带多尔蒂放大器与上述的现有技术，假设 在图10中所说明的根据本发明的第五实施例的宽带多尔蒂放大器中的所述第一放大器和 所述第二放大器的阻抗特性相同。 在根据本发明的第五实施例的宽带功率放大器中，当负载阻抗RJ皮确定时，用于 将阻抗&转换到R。pt/2的阻抗转换(或阻抗匹配)需要对输出匹配电路231执行，以使从 第一放大器211及第二放大器221的输出端子观察到的阻抗为R。pt。原因是作用如同四分 之一波长转换器的n _网络215及227执行从阻抗R。ut到R。pt的转换。
为了实现上述比例的阻抗匹配，在本发明的实施例中，有两部分匹配被执行。在图 3中的相对应部分中的匹配比例是R。pt/2&，并且如果在图10中R。pt = R。pt'和R。ut = R。ut'， 则匹配比例是R。ut/2&和R。pt/R。ut。 一般而言，由于R。pt < R。ut < &的关系，图10中的频率 特性优于图3中的频率特性。原因是，在设计微电路中，阻抗匹配电路的频率特性，即阻抗 转换器所工作的期望的操作频率范围随着匹配比例变得较大而变得较窄。
图12和图13分别说明代表在图4和图10中所示的功率放大器的频带特性的曲 线图。我们可从说明两个功率放大器的频率特性的模拟结果的曲线图中看出，图io中的宽 带功率放大器较优于图4中的宽带功率放大器。 同时，如在功率放大器的RF电路中，电路操作的频率的带宽被阻抗匹配比例最大 的电路的一部分确定。因此，有必要注意输入匹配电路、外部匹配电路以及输出匹配电路的 阻抗匹配比例。 图14是说明根据本发明的第七实施例的用于输入匹配的宽带功率放大器的电路 示意图。 首先参考图14，根据本发明的第七实施例的宽带功率放大器包括被并联连接的第 一放大器323以及第二放大器333，被连接到所述第一放大器323的输出端子的第一四分 之一波长转换器321以经由对所述第一放大器323的负载线路阻抗的控制执行输出匹配功 能，被连接到所述第二放大器333的输入端子的第二四分之一波长转换器331以经由对所 述第二放大器333的负载线路阻抗的控制执行输入匹配功能，以及被连接到所述第一四分之一波长转换器321及所述第二四分之一波长转换器331的前端的输出匹配电路311。
在所述第七实施例中，所述第一及第二四分之一波长转换器321及331分别包括 第一及第二微带线。此外，所述第一放大器323及所述第二放大器333可分别包括载波放 大器及峰值放大器，反之亦然。 所述第七实施例的宽带功率放大器的阻抗匹配特性将详细地被描述。 被串联连接到所述第一放大器323的输入端子的线作用如同第一阻抗控制线，被
串联连接到所述第二放大器333的输入端子的线作用如同第二阻抗控制线，以及并联连接
所述第一阻抗控制线与所述第二阻抗控制线的线作用如同输入线。 假设Rin 。pt代表所述第一放大器323的最佳输入阻抗；Rin 。pt'代表所述第二放大 器333的最佳输入阻抗；Rin代表所述第一阻抗控制线的输入阻抗；以及RJ代表所述第二 阻抗控制线的输入阻抗；使输入阻抗与Rin〃Rin'匹配的输入匹配电路被设置在输入线上， 以及特性阻抗&满足条件Rin—。pt < & < Rin或Rin—。pt > & > Rin的第一四分之一波长转换 器321被设置在所述第一阻抗控制线上，以使所述第一阻抗控制线的输入阻抗Rin与Rin—。pt 匹配。 特性阻抗Ri'满足条件Rin。pt' <R/ <Rin'或Ri"t' >R/ > Rin'的第二四 分之一波长转换器331被设置在所述第二阻抗控制线上，使所述第二阻抗线的输出阻抗
R。ut'与V匹配。 选择性地，微带线的四分之一波长转换器321及331可透过诸如_网络和T-网 络的各自具有电感器L及电容器C的电感-电容电路来实现。 此外，在所述Ji-网络和T-网络中的一个或多个电感器L可通过诸如微带线的小 型电感器或通过对于匪IC芯片到模块的连接不可或缺的键合线电感器(例如键合线电感 器)来实现，以改善电路的复杂性、成本及匹配电路的损耗。 图15是说明根据本发明的第八实施例的用于输入匹配的宽带功率放大器的电路 示意图。 参考图15，根据本发明的第八实施例的宽带功率放大器包括被并联连接的第一放 大器423及第二放大器433，被连接到所述第一放大器423的输入端子的第一四分之一波长 转换器421以经由对所述第一放大器423的负载线路阻抗的控制执行输入匹配功能，以及 被连接到所述第二放大器433的输入端子的第二四分之一波长转换器431以经由对所述第 二放大器433的负载线路阻抗的控制执行输入匹配功能，其中所述第一及第二四分之一波 长转换器421及431分别包括第一及第二微带线。 根据所述第八实施例的宽带功率放大器进一步包括延迟补偿电路441，其被连接 到在所述第一四分之一波长转换器421与所述第一放大器423之间的位置以及所述第二四 分之一波长转换器431与所述第二放大器433之间的位置其中的一个或全部，以补偿所述 第一放大器423及所述第二放大器433与连接到所述第一及第二四分之一波长转换器421 及431的前端的输入匹配电路411之间的延迟。 所述第八实施例的宽带功率放大器的阻抗匹配特性将被描述。在这里，所述延迟 补偿电路441的结构及布线在本技术领域中是被熟知的，因此其详细描述将被省略。
被串联连接到所述第一放大器423的输入端子的线作用如同第一阻抗控制线，被 串联连接到所述第二放大器433的输入端子的线作用如同第二阻抗控制线，以及并联连接所述第一阻抗控制线与所述第二阻抗控制线的线作用如同输入线。 在所述第八实施例中，所述第一放大器423及所述第二放大器433可分别包括载 波放大器及峰值放大器，反之亦然。 假设Rin 。pt代表所述第一放大器423的最佳输入阻抗；Rin 。pt'代表所述第二放大 器433的最佳输入阻抗；Rin代表所述第一阻抗控制线的输入阻抗；以及RJ代表所述第二 阻抗控制线的输入阻抗；使输入阻抗与Rin〃Rin'匹配的输入匹配电路被设置在输入线上， 以及特性阻抗&满足条件Rin—。pt < & < Rin或Rin—。pt > & > Rin的第一四分之一波长转换 器421被设置在所述第一阻抗控制线上，以使所述第一阻抗控制线的输入阻抗Rin与Rin—。pt 匹配。 特性阻抗Ri'满足条件Rif' <R/ <Rin'的第二四分之一波长转换器431被
设置在所述第二阻抗控制线上，以使所述第二阻抗线的输入阻抗Ri/与Rin—。pt'匹配。 选择性地，所述四分之一波长转换器421及431可通过诸如Ji _网络或T-网络的 电感-电容电路来实现。 此外，在所述Ji -网络及所述T-网络中的一个或多个电感器可通过诸如微带线的 小型电感器或通过对于匪IC芯片到模块的连接不可或缺的键合线电感器(例如键合线电 感器)来实现，以改善电路的复杂性、成本及匹配电路的损耗。 尽管本发明已相应于示范性的实施例被显示及描述，但是本技术领域的那些技术 人员会理解到，系统及方法仅是本发明的范例，以及各种变化及修改可在不脱离以下权利 要求所确定的本发明的范围的前提下来实现。
1权利要求
一种宽带功率放大器，其包含并联连接的第一放大器及第二放大器；第一四分之一波长转换器，其连接到所述第一放大器的输出端子，以通过控制所述第一放大器的负载线路阻抗执行输出匹配功能；第二四分之一波长转换器，其连接到所述第二放大器的输出端子，以通过控制所述第二放大器的负载线路阻抗执行输出匹配功能；以及输出匹配电路，其连接到所述第一四分之一波长转换器及所述第二四分之一波长转换器的后端。
2. 如权利要求1所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括载波放大器，所述第二 放大器包括峰值放大器，并且被并联连接的所述载波放大器与所述峰值放大器引起多尔蒂 (Doherty)操作，进一步包括偏置线，其连接在所述峰值放大器的输出端子与所述第二四分之一波长转 换器之间。
3. 如权利要求1或2所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波长转换器中 的每一个都包括微带线或电感-电容电路。
4. 如权利要求3所述的功率放大器，其中，所述电感_电容电路包括Ji _网络或T-网络。
5. 如权利要求4所述的功率放大器，其中，所述电感-电容电路中的一个或更多个电感 器包括微带线或键合线电感器。
6. —种宽带功率放大器，其包含 并联连接的第一放大器及第二放大器；第一阻抗控制线，其串联连接到所述第一放大器的输出端子； 第二阻抗控制线，其串联连接到所述第二放大器的输出端子； 输出线，其并联连接所述第一阻抗控制线与所述第二阻抗控制线的输出侧； 输出匹配电路，设置在所述输出线上以使负载阻抗与R。ut〃R。ut '(其中H、K"',)匹配，其中R。ut代表所述第一阻抗控制线的输出阻抗，以及R。ut'代表所述第二阻抗控制线的输出阻抗；第一四分之一波长转换器，其特性阻抗R。满足条件R。pt < R。 < R。ut或R。pt > R。 > R。ut 且被设置在所述第一阻抗控制线上，以使所述第一阻抗控制线的输出阻抗R。ut与R。pt匹配， 其中R。pt代表所述第一放大器的最佳功率源阻抗；以及第二四分之一波长转换器，其特性阻抗R。'满足条件R。pt' <R。' <R。ut'或R。pt' > R。' >R。ut'且被设置在所述第二阻抗控制线上，以使所述第二阻抗线的输出阻抗R。ut'与 R。pt'匹配，其中R一'代表所述第二放大器的最佳功率源阻抗。
7. 如权利要求6所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括载波放大器，所述第二 放大器包括峰值放大器，并且被并联连接的所述载波放大器与所述峰值放大器引起多尔蒂 操作，进一步包括偏置线，其连接在所述峰值放大器与所述第二四分之一波长转换器之间。
8. 如权利要求6或7所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波长转换器中 的每一个都包括微带线或电感-电容电路。
9. 如权利要求8所述的功率放大器，其中，所述电感_电容电路包括_网络或T-网络。
10. 如权利要求S所述的功率放大器，其中，所述电感-电容电路中的一个或更多个电 感器包括微带线或键合线电感器。
11. 一种宽带功率放大器，其包含 并联连接的第一放大器及第二放大器；第一四分之一波长转换器，其连接到所述第一放大器的输入端子，以通过控制所述第 一放大器的输入阻抗执行输入匹配功能；第二四分之一波长转换器，其连接到所述第二放大器的输入端子，以通过控制所述第 一放大器的负载线路阻抗执行输入匹配功能；以及输入匹配电路，其连接到所述第一四分之一波长转换器及所述第二四分之一波长转换 器的前端。
12. 如权利要求11所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括载波放大器，所述第 二放大器包括峰值放大器，并且被并联连接的所述载波放大器与所述峰值放大器引起多尔 蒂操作，进一步包括延迟补偿电路，其连接到所述第一四分之一波长转换器与所述载波放大器 之间的位置以及所述第二四分之一波长转换器与所述峰值放大器之间的位置中的一个或 全部，以补偿所述载波放大器与所述峰值放大器之间的延迟。
13. 如权利要求11或12所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波长转换 器中的每一个都包括微带线或电感-电容电路。
14. 如权利要求13所述的功率放大器，其中，所述电感-电容电路包括Ji-网络或T-网络。
15. 如权利要求13所述的功率放大器，其中，所述电感-电容电路中的一个或更多个电 感器包括微带线或键合线电感器。
16. —种宽带功率放大器，其包含 并联连接的第一放大器及第二放大器；第一阻抗控制线，其串联连接到所述第一放大器的输入端子； 第二阻抗控制线，其串联连接到所述第二放大器的输入端子； 输入线，其并联连接所述第一阻抗控制线与所述第二阻抗控制线的输入侧；输入匹配电路，其被设置在所述输入线上以使输入阻抗与Ri乂/Ri/ (其中 《"〃i^'-及'"xA",)匹配，其中RJ代表所述第二阻抗控制线的输入阻抗，以及Rin代表所述第一阻抗控制线的输入阻抗；第一四分之一波长转换器，其特性阻抗&满足Rin < & < Rin—。pt或Rin > & > Rin—。pt且 被设置在所述第一阻抗控制线上，以使所述第一阻抗控制线的输入阻抗Rin与Rin—。pt匹配， 其中Rin—。Pt代表所述第一放大器的最佳输入阻抗；以及第二四分之一波长转换器，其特性阻抗IV满足RJ <IV <Rin—。pt'或RJ >IV>Rin—。pt'且被设置在所述第二阻抗控制线上，以使所述第二阻抗线的输入阻抗Rin'与Rin— 。pt'匹配，其中Rin—。pt'代表所述第二放大器的最佳输入阻抗。
17. 如权利要求16所述的功率放大器，其中，所述第一放大器包括载波放大器，所述第 二放大器包括峰值放大器，并且被并联连接的所述载波放大器与所述峰值放大器引起多尔 蒂操作，进一步包括延迟补偿电路，其连接到所述第一四分之一波长转换器与所述载波放大器 之间的位置以及所述第二四分之一波长转换器与所述峰值放大器之间的位置中的一个或 全部，以补偿所述载波放大器和所述峰值放大器之间的延迟。
18. 如权利要求16或17所述的功率放大器，其中，所述第一及第二四分之一波长转换 器中的每一个都包括微带线或电感-电容电路。
19. 如权利要求18所述的功率放大器，其中，所述电感-电容电路包括Ji-网络或T-网络。
20. 如权利要求IS所述的功率放大器，其中所述电感-电容电路中的一个或更多个电 感器包括微带线或键合线电感器。
全文摘要
本发明通过使用四分之一波长转换器本身作为输入匹配电路或输出匹配电路实现实质上的两部分输出匹配电路或实质上的两部分输入匹配电路实现了宽带功率放大器。所述宽带功率放大器由于所述四分之一波长转换器的低特性阻抗而在整合性及小型化层面具有优势且由于其简易的电路结构而使芯片和电路的尺寸都减小，以及由于被减少的无源设备数目而使成本减小。
文档编号H03F3/20GK101785180SQ200880102279
公开日2010年7月21日 申请日期2008年8月4日 优先权日2007年8月6日
发明者俞大奎 申请人:维潘股份有限公司