超宽带多赫蒂放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多赫蒂放大器，具体地但是非排他性地，本发明涉及一种能够在 较宽工作频带放大信号的多赫蒂放大器。
【背景技术】
[0002] 将调制的射频（RF)信号用于多种通信系统，诸如移动电话、移动电话的蜂窝基站 以及卫星通信。一旦接收到RF信号，在处理RF信号之前对RF信号进行放大。
[0003] 在正常工作期间，传统放大器在输入功率和效率之间以及在输入功率和输出功率 之间具有大体线性的关系。随着输入功率增加，效率和输出功率二者都增加。这意味着在 可以实现高效率之前需要较高的输入功率。最终，将放大器驱动到饱和状态，在饱和状态下 输入功率和输出功率之间的关系是非线性的。在饱和状态下，输出功率不会增加很多。操 作放大器经过饱和状态之后是低效率的。
[0004] 在使用多频带的RF信号的系统中，在非线性区域中驱动放大器也增加了信号的 失真。这意味着不能将传统放大器用于高效率区。为了克服该问题，使用了多赫蒂拓扑放 大器。
[0005] 多赫蒂放大器具有主放大器和峰值放大器。主放大器是AB类放大器，工作在接近 饱和的点处。峰值放大器是C类放大器，仅当主放大器饱和时进行工作。
[0006] 使用时，划分输入信号，并将其提供给峰值放大器和主放大器。组合两个放大器的 输出以便提供放大后的输出信号。当输入功率较低时，仅主放大器是可操作的。当输入功 率较高时，峰值放大器也是可操作的。通过使用这种装置，可以实现高效率和线性性能。
[0007] 通信系统中的RF信号的平均功率与峰值功率的比值通常较高（有时为8dB或更 高）。为了确保在整个输入功率范围上多赫蒂放大器操作在线性区，使得放大器是高效的并 且减小了信号失真，用最大可能减小的输入功率来操作多赫蒂放大器。这被称作将放大器 操作在补偿模式（back-off mode)下。
[0008] 划分输入信号并组合输出信号所需的电路需要对信号进行实质性的滤波。这意 味着多赫蒂放大器往往在较窄频带内是可操作的。例如，在分配频带的范围从〇. 7GHz到 2.7GHz的蜂窝基站中，多赫蒂放大器仅可以具有大约5%的相对带宽，因此每个放大器只 能够操作在单个频带内。因此，为了覆盖整个频带，必须执行大量不同的放大器，这样消耗 大量时间和资源，并且功耗上效率低。
[0009] 本发明的至少一个目标在于提供一种宽带的多赫蒂放大器，可以将其用于多频带 的RF通信系统中。
【发明内容】
[0010] 根据第一方面，提供了一种如权利要求1所述的多赫蒂放大器。
[0011] 输出电路意味着可以以较低的阻抗组合主放大器和峰值放大器的输出，消除对信 号滤波的需要并因此增加放大器的可操作带宽。
[0012] 可选地，输出电路可以是：具有第一电感的第一电感器，连接在第一峰值放大器的 输出线上；具有第一电感的第二电感器，连接在主放大器的输出线上；具有第二电感的第 三电感器，分接在第一电感器和第二电感器的输出之间；具有第二电感的第四电感器，分接 在第一和第二电感器的输入之间；以及输出负载，位于第二和第三电感器之间。
[0013] 多赫蒂放大器可选地包括：接地电容器，连接在主放大器的输出线上。接地电容器 可以连接在第二和第三电感器的结点上。
[0014] 接地电容器还可以连接在第一峰值放大器的输出线上。接地电容器可以连接在第 一电感器和第三电感器的结点上。
[0015] 多赫蒂放大器可以具有至少为50%的相对工作带宽，可以布置为在至少为3dB的 补偿下进行操作。
[0016] 可选地，多赫蒂放大器可以包括补偿电路，布置为增加操作补偿，其中放大器的峰 值效率发生在该操作补偿处。这样允许多赫蒂放大器在大范围的平均输入功率与峰值输入 功率比值下进行操作，与此同时仍表现为是线性的，减小由于非线性行为而引起的失真。
[0017] 补偿电路可以包括第二峰值放大器，用于接收从输入信号划分的第三信号并用于 产生第三放大信号，第二峰值放大器仅在第三信号达到第二阈值功率时进行操作，第二峰 值放大器的输出寄生电容耦接到输出电路，输出电路布置为组合第一、第二和第三放大信 号以产生输出信号。
[0018] 第一阈值可以与第二阈值相同或者可以是不同的。这样允许调谐放大器的效率和 线性度特性。
[0019] 在补偿电路包括第二峰值放大器的情况下，每个峰值放大器的功率可以是主放大 器功率的η倍，使得主放大器与多赫蒂放大器的比值为I : 2η+1。η可以是3,在这种情况 下，放大器的峰值效率可以发生在补偿为SdB到9dB之间。
[0020] 这样针对诸如蜂窝基站的一些应用提供了一种优化效率的多赫蒂放大器。本领域 技术人员应认识到：其它应用可能需要操作在不同补偿下。在补偿电路包括第二峰值放大 器的情况下，多赫蒂放大器可以具有大约60%的相对操作带宽。附加地或备选地，多赫蒂放 大器的功率可以在几瓦特到几百瓦特之间。
[0021] 可以通过下式计算放大器的相对操作带宽：
[0022]
[0023] 其中&是操作带宽的上边界，f 1是操作带宽的下边界。
[0024] 在一个示例中，f2可以是2. 9GHz，f i可以是I. 6GHz。
[0025] 在一个示例中，多赫蒂放大器的功率可以在25W到125W之间。
[0026] 由于可以将多赫蒂放大器操作在多个频带上，以及足够大的补偿下以便允许平均 功率信号与峰值功率信号的比值较高，使得多赫蒂放大器适合用于诸如蜂窝基站的应用。
[0027] 多赫蒂放大器可以包括输入电路，所述输入电路可以布置为接收输入信号并将其 划分为第一信号和第二信号。可选地，输入电路可以将输入信号划分为第一信号、第二信号 和第三信号。
[0028] 主放大器和峰值放大器可以包括场效应晶体管。可选地，输入电路可以包括输入 电感器，布置为支线親合器（branch line coupler)的形式，输入电感器親接到主放大器和 第一峰值放大器的栅极寄生电容。
[0029] 这样改善了在输入电路和输出电路之间的阻抗匹配，确保当组合时来自主放大器 和峰值放大器的信号是同相的。
[0030] 在主放大器和峰值放大器包括场效应晶体管的情况下，多赫蒂放大器可以包括： 第一电容器，连接在主放大器的源极和漏极两端；第二电容器，连接在第一峰值放大器的源 极和漏极两端；第三电容器，连接在主放大器的栅极和源极两端；以及第四电容器，连接在 第一峰值放大器的栅极和源极两端；第一和第二电容器布置为将输出寄生电容与输出电路 相耦接；第三和第四电容器布置为将栅极寄生电容与输入电路相耦接。
[0031] 这样提供了一种将寄生电容与输入和输出电路相耦接的有效方式。
[0032] 输入电路可以包括：具有第一输入电感的第一输入电感器，连接在主放大器的输 入线上；具有第一输入电感的第二输入电感器，连接在峰值放大器的输入线上；具有第二 电感的第三输入电感器，分接在第一和第二输入电感器的输入之间；具有第二电感的第四 输入电感器，分接在第一和第二输入电感器的输出之间；以及输入信号的输入，位于第二和 第四输入电感器之间。
[0033] 输出电路可以包括四个虚拟传输线，用作90度传输线。第一虚拟线可以包括第一 电容器、第四电感器和第二电容器。第二虚拟线可以包括主放大器输出线上的第一电容器、 第二电感器和接地电容器。第三虚拟线可以在包括峰值放大器输出线上的第二电容器、第 一电感器和接地电容器。第四虚拟线可以包括主放大器输出线上的接地电容器、峰值放大 器输出线上的第三电感器和接地电容器。
[0034] 这种装置模仿包括90度传输线的支线，但是减小了支线耦合器的滤波作用，导致 较宽的操作范围。
[0035] 可以将主放大器的栅极电压设置在第一输入电感器和第四输入电感器之间，可以 将第一峰值放大器的栅极电压设置为输入信号的输入处。在多赫蒂放大器包括第二峰值放 大器的情况下，其中第二峰值放大器包括场效应晶体管，可以在第二和第三电感器之间设 置第二峰值放大器的栅极电压。
[0036] 在多赫蒂放大器包括第二峰值放大器的情况下，第二峰值放大器可以包括场效应 晶体管，输入电路可以与第二峰值晶体管的栅极寄生电容相耦接，第二峰值晶体管可以连 接在第二和第三输入电感器之间。
[0037] 在多赫蒂放大器包括第二峰值放大器的情况下，其中第二峰值放大器包括场效应 晶体管，所述多赫蒂放大器可选地包括第五电容器，连接在第二峰值放大器的栅极和