多赫蒂功率放大电路、多频段信号处理电路和基站的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种多赫蒂功率放大电路、多频段信号处理电路和基站。该多频段信号处理电路包括：多频功率放大单元，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号；频率选择单元，用于按照频段将所述第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号；N个单频功率放大单元，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个所述单频功率放大单元的单一频段与所述多频功率放大单元的N个频段一致；合路单元，用于将相同频段的所述第二放大信号和第三放大信号进行同频合路；天馈单元，用于对同频合路后的N个频段信号进行异频合路并发射。本发明提供的多频段信号处理电路能够同时放大多个频段的信号。
【专利说明】多赫蒂功率放大电路、多频段信号处理电路和基站【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术，尤其涉及一种多赫蒂(Doherty)功率放大电路、多频段信号处理电路和基站。
【背景技术】
[0002]在无线基站通信系统中，存在多种通信标准，例如通用移动通信系统(UniversalMobile Telecommunications System,简称UMTS)、全球移动通信系统(Global System forMobile communications,简称 GSM)和长期演进网络(Long Term Evolved,简称 LTE)等，不同通信标准采用的工作频段不同。基站中的功率放大器是整个系统的核心模块之一，用来放大输入信号的功率，以使得信号的功率满足发射系统的功率要求。功率放大器的能耗占整个基站系统能耗的很大一部分，通过降低功率放大器的能耗，能够降低整个基站系统的运营成本。因此，新型的基站要求功率放大器能够工作在较宽的频段范围内，且能覆盖多个通信频段，即新型的基站系统能够兼容多个通信标准。
[0003]现有基站中功率放大器虽然能够实现同时放大多个频段的信号，但是成本高且设计难度大，不适于大规模的应用，因此迫切需要设计一种能够工作在多频段且高效率的功率放大器来满足基站系统的需求。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明实施例提供一种多赫蒂功率放大电路、多频段信号处理电路和基站，可以同时放大多频段的信号。
[0005]本发明第一方面提供一种多赫蒂功率放大电路，包括:
[0006]多频主功率放大单元，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等于2的自然数；
[0007]频率选择单元，用于按照频段将所述第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号；
[0008]N个单频峰值功率放大单元，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个所述单频峰值功率放大单元的单一频段与所述多频主功率放大单元的N个频段一致；
[0009]合路单元，用于将相同频段的所述第二放大信号和第三放大信号进行同频合路并输出合路后的信号。
[0010]在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述的多赫蒂功率放大电路，还包括:
[0011]阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之前，用于通过对所述第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频主功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0012]在本发明第一方面的第二种可能的实现方式中，所述的多赫蒂功率放大电路，还包括:[0013]N个阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频主功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0014]结合本发明第一方面的第一种可能的实现方式和第二种可能的实现方式，在本发明第一方面的第三种可能的实现方式中，所述的多赫蒂功率放大电路，还包括:
[0015]N个阻抗匹配单元，设置在所述N个单频峰值功率放大单元之后，用于通过对所述各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频峰值功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0016]结合本发明第一方面，或第一方面的第一种至第三种中任一种可能的实现方式，在本发明第一方面的第四种可能的实现方式中，所述频率选择单元为带通滤波器。
[0017]本发明第二方面提供一种多赫蒂功率放大电路，包括:
[0018]多频峰值功率放大单元，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等于2的自然数；
[0019]频率选择单元，用于按照频段将所述第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号；
[0020]N个单频主功率放大单元，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个所述单频主功率放大单元的单一频段与所述多频峰值功率放大单元的N个频段一致；
[0021]合路单元，用于将相同频段的所述第二放大信号和第三放大信号进行同频合路；
[0022]在本发明第二方面的第一种可能的实现方式中，所述的多赫蒂功率放大电路，还包括:
[0023]N个阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频峰值功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0024]在本发明第二方面的第二种可能的实现方式中，所述的多赫蒂功率放大电路，还包括:
[0025]N个阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频峰值功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0026]结合本发明第二方面的第一种可能的实现方式和第二种可能的实现方式，在本发明第二方面的第三种可能的实现方式中，所述的多赫蒂功率放大电路，还包括:
[0027]N个阻抗匹配单元，设置在所述N个单频峰值功率放大单元之后，用于通过对所述各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频峰值功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0028]结合本发明第二方面，或第二方面的第一种至第三种中任一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述频率选择单元为带通滤波器。
[0029]本发明第三方面提供一种多频段信号处理电路，包括:
[0030]多频功率放大单元，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等于2的自然数；
[0031]频率选择单元，用于按照频段将所述第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号；
[0032]N个单频功率放大单元，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个所述单频功率放大单元的单一频段与所述多频功率放大单元的N个频段一致；
[0033]合路单元，用于将相同频段的所述第二放大信号和第三放大信号进行同频合路；
[0034]天馈单元，用于对同频合路后的N个频段信号进行发射。
[0035]在本发明第三方面的第一种可能实现方式中，所述的多频段功率放大电路，还包括:
[0036]阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之前，用于通过对所述第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0037]在本发明第三方面第二种可能的实现方式中，所述的多频段信号处理电路，还包括:
[0038]N个阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0039]结合本发明第三方面的第一种可能实现方式和第二种可能的实现方式，在本发明第三方面的第三种可能的实现方式中，还包括:N个阻抗匹配单元，设置在所述N个单频功率放大单元之后，用于通过对所述各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0040]结合本发明第三方面，或第三方面的第一种至第三种中任一种可能的实现方式，在本发明第三方面的第四种可能实现方式中，所述多频功率放大单元作为主功放单元，N个单频功率放大单元作为峰值功放单元。
[0041]结合本发明第三方面，或第三方面的第一种至第三种中任一种可能的实现方式，在本发明第三方面的第五种可能实现方式中，所述多频功率放大单元作为峰值功放单元，N个单频功率放大单元作为主功放单元。
[0042]结合本发明第三方面，或第三方面的第一种至第五种中任一种可能的实现方式，在本发明第三方面的第六种可能实现方式中，所述频率选择单元为带通滤波器。
[0043]本发明第四方面提供一种基站，包括本发明第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中提供的多赫蒂功率放大电路，第二方面或第二方面的任一种可能的实现方式中提供的多赫蒂功率放大电路，和第三方面或第三方面的任一种可能的实现方式中提供的多频段信号处理电路中的任一个。
[0044]本发明实施例提供的多频段信号处理电路，既实现了同时放大多个频段的信号，且通过多频功放单元和单频功放单元的共同配合来完成信号放大，既不必设置多个高成本的多频功放管，又能满足高功率的信号放大需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]图1为本发明多频段信号处理电路实施例一的结构示意图；
[0047]图2为本发明多频段信号处理电路实施例二的结构示意图；[0048]图3为本发明多频段信号处理电路实施例三的结构示意图；
[0049]图4为本发明多频段信号处理电路实施例四的结构示意图；
[0050]图5为本发明多频段信号处理电路实施例五的结构示意图；
[0051]图6为本发明多赫蒂功率放大电路实施例六的结构示意图；
[0052]图7为本发明多赫蒂功率放大电路实施例七的结构示意图。
【具体实施方式】
[0053]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0054]图1为本发明多频段信号处理电路实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的多频段信号处理电路包括:多频功率放大单元11、频率选择单元13、N个单频功率放大单元12、合路单元14和天馈单元15。其中，多频功率放大单元11用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，记为fl，f2……fn，N为大于等于2的自然数；频率选择单元13用于按照频段将该第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号；N个单频功率放大单元12分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个单频功率放大单元12的单一频段与该多频功率放大单元11的N个频段一致；合路单元14用于将相同频段的该第二放大信号和第三放大信号进行同频合路；天馈单元15用于对同频合路后的N个频段信号进行发射，具体的，天馈单元15可以包括一个天线，通过一个天线对同频合路后的N个频段信号进行异频合路后发射出去，当然，天馈单元15还可以包括N个天线，每个天线用于分别发送一种频段的信号，通过N个不同的天线将N个频段的信号发射出去，进一步的，天馈单元15还可以包括M个天线，这M个天线共同发射N个频段信号，其中，每个天线用于N个频段信号中的几个的异频合路后的信号。[0055]本实施例提供的多频段信号处理电路，通过多频功率放大单元放大N个频段的信号，再通过频率选择单元将多频功率放大单元放大后的N个频段的信号分离成N个频段的单一频段信号，通过合路单元将频率选择单元分离出的N个频段的单一频段信号分别和N个单频功放单元放大后的N个单一频段的信号按照相同的频段进行同频合路，并将合路后的N路信号分别输出至天馈单元，天馈单元将该N个频段的同频合路信号通过天线发射出去。实现了同时放大多个频段的信号，且通过多频功率放大单元和单频功率放大单元的共同配合来提高信号的功率。
[0056]本实施例的技术方案能够实现多频信号的功放，但无需采用多个高成本的多频段功率放大器，仅使用少量甚至是一个多频段功率放大器配合以多个单一频段功率放大器就能实现多频信号放大，并且，结构配置简单，无需进行切换。
[0057]图2为本发明多频段信号处理电路实施例二的结构示意图，本实施例提供多频段信号处理电路，在实施例一的基础上，还包括阻抗匹配单元26，如图2所示，该阻抗匹配单元26可以设置在频率选择单元25之前，用于对多频功率放大单元21放大后的N个频段的第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元21的负载阻抗匹配。[0058]对于功率放大器件来说，必须考虑阻抗匹配，阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式，阻抗匹配分高频和低频两种情况。本实施例中，主要是针对高频信号，在高频电路中，还必须考虑反射问题，当信号频率很高时，相应的该信号的波长就很短，当信号的波长和传输线的长度可以比拟时，如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配，在负载端就会产生反射信号，该反射信号叠加在原信号上，形成驻波，降低了传输线的有效功率，甚至会导致信号无法传递到负载端。举例来说，射频设备上经常用到的是特征阻抗为50欧的同轴电缆，当射频设备输入端的输入阻抗为75欧的时，则与特征阻抗为50欧传输线不匹配，这时，就会产生反射，使得部分或者全部的信号被反射回来，降低整个电路的输出功率。
[0059]其中，多频功率放大单元21可以为一个能够工作在多个频段的功放管。多频功率放大单元21将接收到的包括N个频段的混频信号进行放大，形成混合频段的第一放大信号，该第一放大信号包括Π到fn N个频段的信号。
[0060]多频功率放大单元21的输出端和阻抗匹配单元26的输入端连接，多频功率放大单元21将第一放大信号输入至阻抗匹配单元26，阻抗匹配单元26能够实现多频段信号的阻抗变换，通过阻抗变换使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元的负载阻抗匹配，以使N个频段的信号都能够最终传输到天馈单元25上，而不会由于阻抗不匹配被反射回去，使得该多频段信号处理电路的输出功率最大。具体地，阻抗匹配单元26可以通过λ/4阻抗变换器或支节匹配器等其他阻抗变换器件来实现。本实施例中，由于阻抗匹配单元26需要对N个频段的信号都能够实现严格的阻抗匹配，因此，对阻抗匹配单元26要求较高，该匹配单元的实现难度也大，很难实现多个频段信号的严格阻抗匹配。
[0061]经阻抗匹配单元26阻抗变换后的N个频段的第一放大信号进入频率选择单元23，频率选择单元23按照频段将该第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号。具体实现时，频率选择单元23可以采用N个不同的带通滤波器来实现，该N个带通滤波器分别允许各自频带内的信号通过，而将频带之外的信号滤除掉。因此，通过N个带通滤波器可以实现将N个频段的混合信号分离成N个单一频段信号，并分别输出。N个带通滤波器的输入端之前还需要接一个功分器，功分器用于将第一放大信号分成N路混合信号，该N路混合信号分别输入至N个带通滤波器。
[0062]N个单频功率放大单元22分别放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，N个单频功率放大单元22的单一频段与多频功率放大单元21的N个频段一致。单频功率放大单元可以为工作在单一频率的功率管。
[0063]N个单频功率放大单元22可以分别和N个阻抗匹配单元27连接，阻抗匹配单元27设置在单频功率放大单元22之后，用于对各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频功率放大单元22的负载阻抗匹配。本实施例中，阻抗匹配单元27只用来实现单一频段信号的匹配。
[0064]合路单元24将频率选择单元23分离后的N个单一频段的第二放大信号，和N个单频功率放大单元22放大后的N个单一频段的第三放大信号进行合路。合路单元24可以由N个电桥组成，或者N组微带线，每组微带线可以由3段微带线组成两进一出的网络。本实施例中，以电桥为例，每个电桥的输入端分别连接频率选择单元23的输出端和阻抗匹配单元27的输出端，电桥将接收到的来自频率选择单元23的第二放大信号和来自阻抗匹配单元27阻抗匹配后的同一频段的第三放大信号进行合路，并将同频合路后的信号输出至天馈单元25。
[0065]天馈单元25接收来自合路单元24的合路后的N个频段的信号发射出去，具体的，天馈单元25可以包括一个天线，通过一个天线对同频合路后的N个频段信号进行异频合路后发射出去，当然，天馈单元25还可以包括N个天线，每个天线用于分别发送一种频段的信号，通过N个不同的天线将N个频段的信号发射出去，进一步的，天馈单元25还可以包括M个天线，这M个天线共同发射N个频段信号，其中，每个天线用于N个频段信号中的几个的异频合路后的信号。
[0066]本实施例提供的多频段信号处理电路，和实施例一的多频段信号处理电路相比，增加了阻抗匹配单元，通过阻抗变换使得多个频段的信号都能够传递至天馈单元，而不被反射回去，提高传输线的信号传输能力。
[0067]图3为本发明多频段信号处理电路实施例三的结构示意图，如图3所示，本实施例为一优选方案，本实施例中，包括N个阻抗匹配单元36，设置在频率选择单元33之后，用于对N个单一频段的第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元的负载阻抗匹配。
[0068]在本实施例中，多频功率放大单元31对N个频段的信号Π到fn进行放大，得到混合频段的第一放大信号，该第一放大信号通过频率选择单元33选频后，分离得到N个单一频段的第二放大信号，该第二放大信号包括N个单一频段的信号，该第二放大信号分别输入至N个阻抗匹配单元36进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元的负载阻抗匹配。由于各阻抗匹配单元36只对单一频段的信号进行阻抗变换，因此，能够实现严格的匹配，使各个频段的信号都能传输到天馈单元。
[0069]与实施例二相比，本实施例中，虽然采用多个阻抗匹配单元36，但是阻抗变换36只用于对单一频段的信号进行阻抗匹配，实现起来比较容易，能够在单一频段上实现严格的匹配。
[0070]单频功率放大单元32放大后的N个单一频段的第三放大信号分别通过N个阻抗匹配单元37进行阻抗变换，阻抗匹配单元36变换后的N个第二放大信号和阻抗匹配单元37变换后的N个第三放大信号在合路单元34处进行同频合路，同频合路后的N路信号再输入至天馈单元35进行异频合并后发射出去。本实施例中，多频功率放大单元31、单频功率放大单元32、频率选择单元33、合路单元34及天馈单元35和实施例二中的实现方式相同，这里不再赘述。
[0071]图4为本发明多频段信号处理电路实施例四的结构示意图。本实施例中，多频段信号处理电路采用Doherty结构,多频功率放大单元作为主功放单元,N个单频功率放大单元作为峰值功放单元，多频功率放大单元采用能够放大N个频段信号的多频主功放管来实现，单频功率放大单元采用N个能够放大单一频段的单频峰值功放管来实现。本实施例中N为3为例来说明，但并不对N的个数做限制，具体个数可根据实际需求确定，本实施例提供的方案能够实现3个频段的同时放大。频率选择单元用三个带通滤波器实现，合路单元采用3个电桥对三个频段的信号进行异频合路。
[0072]在说明本发明实施例之前,先简单介绍一下Doherty功率放大器,典型的Doherty功率放大器包括:主功放(也称载波功放)、峰值功放和阻抗变换器等。主功放和峰值功放主要用来放大信号，阻抗变换器则变换其两端的阻抗，使主功放工作在高效率及高功率状态，从而提高主功放和Doherty功放的效率。工作时，主功放工作在AB类模式，峰值功放工作在C类模式，主功放一直工作，峰值功放到达设定的峰值才工作，当输入信号比较小的时候，只有主功放处于工作状态，当主功放的输出电压达到峰值饱和点时，峰值功放开始工作。在Doherty功放中，主功放和峰值功放均能达到最大的输出效率,所以,采用Doherty功放能够达到很高的效率。
[0073]以下将举例说明本实施例提供的多频段信号处理电路。如图4所示，本实施例中，多频主功放管40接收包括f l、f2和f3三个频段的混频信号，并且放大该混频信号，多频主功放管工作在B类或者AB类模式，多频主功放放大后的三个频段的信号仍混合在一起，形成第一放大信号。该第一放大信号分别输出至三个带通滤波器，第一带通滤波器421将f2和f3频段内的信号滤除，选择出频段为fl的信号；第二带通滤波器422只允许频段为f2的信号通过，滤除fl和f3频段内的信号；第三带通滤波器423只允许频段为f3的信号通过，滤除fl和f2频段内的信号。通过带通滤波器分离出H、f2和f3三个频段的单一信号形成第二放大信号。
[0074]各带通滤波器的输出端分别接一个阻抗匹配单元，对各路信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和主功放管的负载阻抗匹配。第一带通滤波器421的输出端和第一阻抗匹配单元431的输入端连接，第一阻抗匹配单元431将第一带通滤波器器421分离出的fl频段的第二放大信号进行阻抗变换。第二带通滤波器422的输出端和第二阻抗匹配单元432的输出端连接，第二阻抗匹配单元432将f2频段的第二放大信号进行阻抗变换。第三带通滤波器423和第三阻抗匹配单元433连接，第三阻抗匹配单元433将f3频段的第二放大信号进行阻抗变换。各阻抗匹配单元的输出端和各电桥的第一输入端连接，将阻抗变换后的第二放大信号输入至电桥。
[0075]3个单频峰值功放管工作在C类模式，分别用于放大单一频段的信号。第一单频峰值功放管411用于放大频段为fI的信号，第一单频峰值功放管411的输出端和第四阻抗匹配单元434的输入端连接，第四阻抗匹配单元434用于将第一单频峰值功放管411放大后的频段为fl第三放大信号进行阻抗变换，再将阻抗变换后的第三放大信号输出至电桥。第二峰值功放管412用于放大频段为f2的信号，第五阻抗匹配单元435用于对第二峰值功放管412放大后的频段为f2的第三放大信号进行阻抗变换。第三峰值功放管413用于放大频段为f3的信号第六阻抗匹配单元436用于对第三峰值功放管413放大后的频段为f3的第三放大信号进行阻抗变换。各阻抗变换单元变换后的第三放大信号输出至电桥的第二输入端。
[0076]电桥接收来自阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号，并将接收到的同频信号进行合路后输出至天馈单元。具体来说，电桥为两进两出的器件，每个电桥的第一输入端接对应的阻抗变换器的输出端，第二输入端接对应单频峰值功放管的输出端，将接收到的同频端的信号同频合路后，由任一输出端口输出。电桥有两个输出端口，当需要输出一路信号时，可将其中的一个输出口调节到合适的相位值。如图所示，第一电桥441的第一输入端和第一阻抗匹配单元431的输出端连接，接收第一阻抗匹配单元431阻抗变换后的Π频段的第二放大信号；第一电桥441的第二输入端和第四阻抗匹配单元434的输出端连接，接收第四阻抗匹配单元434阻抗变换后的fl频段的第三放大信号，第一电桥441将接收到的fl频段的阻抗变换后的第二放大和第三放大信号进行合路，得到Π频段的同频合路信号。第二电桥442对接收到的f2频段的阻抗变换后的第二放大和第三放大信号进行同频合路，第三电桥443对接收到的f3频段的阻抗变换后的第二放大和第三放大信号进行同频合路。
[0077]需要说明的是，本实施例中的电桥也可以用微带线组来代替，每组微带线可以由3段微带线组成两进一出的网络，其中，两段微带线作为输入端，分别接收阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号，合路后的信号通过第三段微带线输出。
[0078]各电桥的输出端口分别和天馈单元45连接，天馈单元45将接收到的三路合并后的同频信号，进行异频合路，并将异频合路信号发射出去。
[0079]本实施例提供的多频段信号处理电路，采用Doherty结构，多频主功放和单频峰值功放的基本功能与Doherty功放中主功放和峰值功放的功能一样，都是为了放大信号的功率。由于多频功放能够放大多个频段的信号，进一步，通过多个滤波器将多个频段的信号分离开，再和单频峰值功放放大后的信号按照相同频段合路。因此，本实施例提供的多频段信号处理电路能够同时放大多个频段的信号，且采用Doherty结构使得电路的输出效率高。同时，由于峰值功放管采用单一频段的信号，降低了电路的设计难度和成本。
[0080]图5为本发明多频段信号处理电路实施例五的结构示意图。本实施例中，多频段信号处理电路采用Doherty结构,多频功率放大单元作为峰值功放单元,N个单频功率放大单元作为主功放单元，多频功率放大单元采用能够放大N个频段信号的多频峰值功放管来实现，单频功率放大单元采用N个能够放大单一频段的单频主功放管来实现。本实施例中N为3为例，即能够实现3个频段的同时放大，但本发明并不对N的个数做限制，具体个数可根据实际需求确定。频率选择单元用三个带通滤波器实现，合路单元采用3个电桥对三个频段的信号进行异频合路。
[0081]如图5所示，本实施例中，峰值功放采用多频峰值功放管，多频峰值功放管能够放大3个频段的信号，主功放采用3个单频主功放管，单频主功放管只能放大单一频段的信号。3个单频主功放管工作在C类模式。多频峰值功放管工作在B类或者AB类模式，分别能够放大频段为fl、f2和f3的3个信号。
[0082]3个单频主功放管工作在B类或者AB类模式，分别用于放大单一频段的信号。第一单频主功放管511用于放大频段为fl的信号，第一单频主功放管511的输出端和第四阻抗匹配单元534的输入端连接，第四阻抗匹配单元534对接收到的f I频段的第三放大信号进行阻抗匹配。第二单频主功放管512用于放大频段为f2的信号，第五阻抗匹配单元535对第二单频主功放管512放大后的f2频段的第三放大信号进行阻抗匹配。第三单频主功放管513用于放大频段为f3的信号，第六阻抗匹配单元536对第三单频主功放管513放大后的f3频段的第三放大信号进行阻抗匹配。各阻抗匹配单元匹配后的第三放大信号输出至电桥的第二输入端。
[0083]多频峰值功放管50接收包括f 1、f2和f3三个频段的混频信号，并且放大该混频信号，多频峰值功放管50工作在C类模式，多频峰值功放放大后的三个频段的信号仍混合在一起，形成第一放大信号。该第一放大信号分别输出至三个带通滤波器，第一带通滤波器521将f2和f3频段内的信号滤除，选择出频段为fl的信号；第二带通滤波器522只允许频段为f2的信号通过，滤除fl和f3频段内的信号；第三带通滤波器523只允许频段为f3的信号通过，滤除fl和f2频段内的信号。通过带通滤波器分离出H、f2和f3三个频段的单一信号形成第二放大信号。
[0084]各带通滤波器的输出端分别接一个阻抗匹配单元，对各路信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和主功放管的负载阻抗匹配。第一带通滤波器521的输出端和第一阻抗匹配单元531的输入端连接，第一阻抗匹配单元531将第一带通滤波器器521分离出的fl频段的第二放大信号进行阻抗变换。第二带通滤波器522的输出端和第二阻抗匹配单元432的输出端连接，第二阻抗匹配单元532将f2频段的第二放大信号进行阻抗变换。第三带通滤波器523和第三阻抗匹配单元533连接，第三阻抗匹配单元533将f3频段的第二放大信号进行阻抗变换。各阻抗变换器的输出端和各电桥的第一输入端连接，将阻抗变换后的第二放大信号输入至电桥。
[0085]如图5所不,第一电桥541的第一输入端和第一阻抗变换器531的输出端连接,接收第一阻抗变换器531阻抗变换后的Π频段的第二放大信号；第一电桥542的第二输入端和第四阻抗匹配单元534的输出端连接，接收第四阻抗匹配单元534匹配后的fl频段的第三放大信号，第一电桥541将接收到的fl频段的阻抗变换后的第二放大和第三放大信号进行合路，得到fl频段的同频合路信号。第二电桥542对接收到的f2频段的阻抗变换后的第二放大和第三放大信号进行同频合路，第三电桥543对接收到的f3频段的阻抗变换后的第二放大和第三放大信号进行同频合路。
[0086]各电桥的输出端口分别和天馈单元55连接，天馈单元55将接收到的三路合并后的同频信号，进行异频合路，并将异频合路信号发射出去。
[0087]本实施例中，单频主功放管的和多频峰值功放管和Doherty功放中主功放和峰值功放的功能一样，主要是放大信号的功率。
[0088]本实施例提供多频段信号处理电路和实施例四相比，峰值功放用来放大多个频段的信号，主功放分别用来放大单一频段的信号，因此，也能同时放大多个频段的信号，且采用Doherty结构使得电路的输出效率高。同时，由于主功放管采用单一频段的信号，降低了电路的设计难度和成本。
[0089]图6为本发明多赫蒂功率放大电路实施例六的结构示意图，如图6所示，本实施例提供的Doherty功率放大电路包括:多频主功率放大单元61、频率选择单元62、N个单频峰值功率放大单元63、合路单元64，。
[0090]其中，多频主功率放大单元61，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等于2的自然数；
[0091]频率选择单元62，用于按照频段将第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号;
[0092]N个单频峰值功率放大单元63，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个单频峰值功率放大单元63的单一频段与多频主功率放大单元61的N个频段一致；
[0093]合路单元64，用于将相同频段的第二放大信号和第三放大信号进行同频合路；
[0094]本实施例提供Doherty功率放大电路中，主功放采用能够放大N个频段的多频主功率放大单元61，峰值功放采用N个单频峰值功率放大单元62。其中，多频主功率放大单元61可以工作在AB类模式，N个频段的多频主功率放大单元61可以工作在C类模式。多频主功率放大单元61用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，记为f 1，f2……fn，N为大于等于2的自然数；频率选择单元62用于按照频段将该第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号；N个单频峰值功率放大单元63分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个单频峰值功率放大单元63的单一频段与该多频主功率放大单元61的N个频段一致；合路单元64用于将相同频段的该第二放大信号和第三放大信号进行同频合路。
[0095]本实施例提供的Doherty功率放大电路，由于多频主功率放大单元能够放大多个频段的信号，进一步，通过多个频率选择单元将多个频段的信号分离开，再和单频峰值功率放大单元放大后的信号按照相同频段合路。因此，本实施例提供的Doherty功率放大电路，不仅输出效率高，且能够同时放大多个频段的信号。同时，由于峰值功放管采用单一频段的信号，降低了电路的设计难度和成本。
[0096]在上述实施例六的基础上，在本发明一种可行的实现方式中，Doherty功率放大电路还可以包括阻抗匹配单元，一种方式中，只需要一个阻抗匹配单元，阻抗匹配单元设置在频率选择单元62之前，用于通过对第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频主功率放大单元61的负载阻抗匹配；另一种方式中，需要N个阻抗匹配单元，N个阻抗匹配单元分别设置在频率选择单元62之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频主功率放大单元61的负载阻抗匹配。具体实现可参照实施例二和实施例三的描述，这里不再赘述。
[0097]在这种实现方式中，Doherty功率放大电路还可以包括N个阻抗匹配单元，设置在N个单频峰值功率放大单元62之后，用于通过对各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频峰值功率放大单元63的负载阻抗匹配。本实施例中，频率选择单元62为可以带通滤波器，通过N个带通滤波器将N个频段的信号分离开。
[0098]经过阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号到达合路单元64，合路单元64采用电桥实现，电桥接收来自阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号，并将接收到的同频信号进行同频合路处理，本实施例中的电桥也可以用微带线组来代替，每组微带线可以由3段微带线组成两进一出的网络，其中，两段微带线作为输入端，分别接收阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号，合路后的信号通过第三段微带线输出。
[0099]对于这种实现方式，可以参照实施例四提供的多频段信号处理电路的结构，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
[0100]图7为本发明多赫蒂功率放大电路实施例七的结构示意图，如图7所示，本实施例提供的Doherty功率放大电路包括:多频峰值功率放大单元71、频率选择单元72、N个单频主功率放大单元73、合路单元74。
[0101]其中，多频峰值功率放大单元71，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等于2的自然数；
[0102]频率选择单元72，用于按照频段将第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号;
[0103]N个单频主功率放大单元73，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个单频主功率放 大单元73的单一频段与多频峰值功率放大单元71的N个频段一致；
[0104]合路单元74，用于将相同频段的第二放大信号和第三放大信号进行同频合路；[0105]本实施例提供Doherty功率放大电路中，主功放采用N个能够放大单一频段信号的单频主功率放大单元73，峰值功放采用能够放大N个频段信号的多频峰值功率放大单元71。其中，单频主功率放大单元73可以工作在AB类模式，多频峰值功率放大单元71可以工作在C类模式。多频峰值功率放大单元71用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，记为H，f2……fn，N为大于等于2的自然数；频率选择单元72用于按照频段将该第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号；N个单频主功率放大单元73分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个单频主功率放大单元73的单一频段与该多频峰值功率放大单元71的N个频段一致；合路单元74用于将相同频段的该第二放大信号和第三放大信号进行同频合路。
[0106]本实施例提供的Doherty功率放大电路，由于多频峰值功率放大单元能够放大多个频段的信号，进一步，通过多个频率选择单元将多个频段的信号分离开，再和多个单频主功率放大单元放大后的信号按照相同频段合路。因此，本实施例提供的Doherty功率放大电路，不仅输出效率高，且能够同时放大多个频段的信号。
[0107]在上述实施例七的基础上，在本发明一种可行的实现方式中，Doherty功率放大电路还可以包括阻抗匹配单元，一种方式中，只需要一个阻抗匹配单元，阻抗匹配单元，设置在频率选择单元73之前，用于通过对第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频峰值功率放大单元的负载阻抗匹配；在另一种方式中，需要N个阻抗匹配单元，N个阻抗匹配单元分别设置在N个单频主功率放大单元73之后，用于通过对各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频主功率放大单元73的负载阻抗匹配。具体实现可参照实施例二和实施例三的描述，这里不再赘述。
[0108]在这种实现方式中，Doherty功率放大电路还包括N个阻抗匹配单元，分别设置在N个单频主功率放大单元73之后，用于通过对各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频主功率放大单元73的负载阻抗匹配。本实施例中，频率选择单元72为可以带通滤波器，通过N个带通滤波器将N个频段的信号分离开。
[0109]经过阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号到达合路单元74，合路单元74采用电桥实现，电桥接收来自阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号，并将接收到的同频信号进行同频合路处理，本实施例中的电桥也可以用微带线组来代替，每组微带线可以由3段微带线组成两进一出的网络，其中，两段微带线作为输入端，分别接收阻抗变换后的第二放大信号和第三放大信号，合路后的信号通过第三段微带线输出。
[0110]对于这种实现方式，可以参照实施例五提供的多频段信号处理电路的结构，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。本发明实施例八还提供一种基站，该基站包括本发明实施例一至五提供的多频段功率放大电路。本实施例提供的基站，不仅能够放大多个频段的信号，且电路设计简单、成本低，效率高。通过降低放大电路的能耗，能够降低整个基站的运营成本。该基站能够工作 在较宽的频段范围内，且能覆盖多个通信频段，即该基站系统兼容多个通信标准。
[0111]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种多赫蒂功率放大电路，其特征在于，包括: 多频主功率放大单元，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等于2的自然数； 频率选择单元，用于按照频段将所述第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号; N个单频峰值功率放大单元，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个所述单频峰值功率放大单元的单一频段与所述多频主功率放大单元的N个频段一致； 合路单元，用于将相同频段的所述第二放大信号和第三放大信号进行同频合路并输出合路后的信号。
2.根据权利要求1所述的多赫蒂功率放大电路，其特征在于，还包括: 阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之前，用于通过对所述第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频主功率放大单元的负载阻抗匹配。
3.根据权利要求1所述的多赫蒂功率放大电路，其特征在于，还包括: N个阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频主功率放大单元的负载阻抗匹配。
4.根据权利要求2或3所述的多赫蒂功率放大电路，其特征在于，还包括:` N个阻抗匹配单元，设置在所述N个单频峰值功率放大单元之后，用于通过对所述各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频峰值功率放大单元的负载阻抗匹配。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多赫蒂功率放大电路，其特征在于:所述频率选择单元为带通滤波器。
6.一种多赫蒂功率放大电路，其特征在于，包括: 多频峰值功率放大单元，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等于2的自然数； 频率选择单元，用于按照频段将所述第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号; N个单频主功率放大单元，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个所述单频主功率放大单元的单一频段与所述多频峰值功率放大单元的N个频段一致； 合路单元，用于将相同频段的所述第二放大信号和第三放大信号进行同频合路并输出合路后的信号。
7.根据权利要求6所述的多赫蒂功率放大电路，其特征在于，还包括: 阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之前，用于通过对所述第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频峰值功率放大单元的负载阻抗匹配。
8.根据权利要求6的多赫蒂功率放大电路，其特征在于，还包括: N个阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频主功率放大单元的负载阻抗匹配。
9.根据权利要求7或8所述的多赫蒂功率放大电路，其特征在于，还包括:N个阻抗匹配单元，设置在所述N个单频主功率放大单元之后，用于通过对所述各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频主功率放大单元的负载阻抗匹配。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的多赫蒂功率放大电路，其特征在于，还包括:所述频率选择单元为带通滤波器。
11.一种多频段信号处理电路，其特征在于，包括: 多频功率放大单元，用于放大N个频段的信号，形成混合频段的第一放大信号，N为大于等功率放大单元于2的自然数； 频率选择单元，用于按照频段将所述第一放大信号分离成N个单一频段的第二放大信号; N个单频功率放大单元，分别用于放大单一频段的信号，形成N个单一频段的第三放大信号，其中，N个所述单频功率放大单元的单一频段与所述多频功率放大单元的N个频段一致； 合路单元，用于将相同频段的所述第二放大信号和第三放大信号进行同频合路； 天馈单元，用于对同频合路后的N个频段信号进行发射。
12.根据权利要求11所述的多频段信号处理电路，其特征在于，还包括: 阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之前，用于通过对所述第一放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元的负载阻抗匹配。
13.根据权利要求11所述的多频段信号处理电路，其特征在于，还包括: N个阻抗匹配单元，设置在所述频率选择单元之后，用于通过对各个第二放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和多频功率放大单元的负载阻抗匹配。
14.根据权利要求13或14所述的多频段信号处理电路其特征在于，还包括: N个阻抗匹配单元，设置在所述N个单频功率放大单元之后，用于通过对所述各个第三放大信号进行阻抗变换，使得传输线的特征阻抗和单频功率放大单元的负载阻抗匹配。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的多频段信号处理电路，其特征在于: 所述多频功率放大单元作为主功放单元，N个单频功率放大单元作为峰值功放单元。
16.根据权利要求11至14中任一项所述的多频段信号处理电路，其特征在于: 所述多频功率放大单元作为峰值功放单元，N个单频功率放大单元作为主功放单元。
17.根据权利要求11-16任一项所述的多频段信号处理电路，其特征在于:所述频率选择单元为带通滤波器。
18.—种基站,其特征在于,包括权利要求1-5任一所述的多赫蒂功率放大电路,权利要求6-10任一所述的多赫蒂功率放大电路，权利要求11-17任一所述的多频段信号处理电路中的任意一个。
【文档编号】H03F1/07GK103534935SQ201380000673
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】张希坤, 罗烜, 李松, 吴乔 申请人:华为技术有限公司