专利名称：用于移动无线电设备的具有非线性放大器元件的线性放大器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于优化移动无线电设备中具有非线性功率放大器的放大器装置的效率的方法和装置。
在移动无线电从GSM标准向EDGE标准或然后进一步向UMTS标准继续发展的过程中，对功率放大器的传输特性提出了新的要求。如果迄今已将信息作为纯粹的相位信息(GMSK)来传输，则现在为了进行信息传输还附加地分析处理幅度。由此产生对功率放大器的传输特性的更严格的要求。一方面放大器元件必须是极其线性的，而另一方面传输特性必须相对于温度变化和工作电压波动是独立的。但是通常这在晶体管的情况下是不具备的。为了达到这一点，因此需要用于使线性和非线性失真最小化的措施。这可以例如以预校正的形式在基带或中频中来实施，或者以例如像极性环那样的封闭回路的形式来实现。在任何情况下，在这种装置中需要可观的校准和/或电路费用。
本发明的任务在于建议一种高效率而且成本有效的放大器装置。
根据本发明，通过独立权利要求的主题来解决该任务。在从属权利要求中说明了本发明的改进方案。本发明的核心在于，在具有非线性功率放大器(LV)和两个彼此以推挽式工作的后继的移相器(PS)的放大器装置中，分别生成一个相对于输入信号移相的信号。在此，在移相器之后在无源器件上转换损耗功率。该无源器件与移相器的输出端相连接。无源器件例如可以是负载补偿电阻，或者是具有附加的整流器装置的对称变压器。为此，在功率放大器之后调幅信号被划分成两个相同大小的子信号或子功率，并被引导通过两个以推挽式工作的移相器。一种有利的实施形式是使用对称变压器作为器件。此时在对称变压器中耦合输出的电压被转送到整流器上，并且由该整流器输出的直流电流作为充电电流被输送给供电单元。该放大器装置的优点是可以决定性地改善该装置的效率。此外，该方法和该装置是成本很有效的。
借助在附图中示出的实施例来详细阐述本发明。其中
图1展示了具有后继的调制输入和负载补偿电阻的功率放大器，图2展示了用于将电能反馈到移动无线电设备的供电单元上的放大器装置。
图1展示了用于实现具有非线性放大器部件的线性放大器系统的放大器装置。两个可利用调制信号来控制的移相器PS连接在以C工作(im C-Betrieb)(实际上可实现的效率约为75％)的功率放大器LV之后。原则上，具有任何一种放大器类型(A，B或C)的电路都起作用，但是在放大器LV除了以C工作之外工作时效率恶化。
在功率放大器LV之后，所生成的信号或功率PRF被划分成两个相同大小的子信号或子功率PRF1和PRF2，并且这些子功率被引导通过以推挽式工作的移相器PS。根据幅度信息，作为负载补偿电阻LAW中的损耗功率的功率(RF)被转换。在此，幅度信息是包络线信息。在这里也存在着该电路装置的主要缺点。根据波峰因数(峰值功率与平均值功率之比)，必须针对要传输的峰值功率来设计C功率放大器LV。但是这在这种电路装置中导致，所生成的RF功率PRF的大部分在负载补偿电阻LAW中被转换。
图2展示了用于将电能反馈到移动无线电设备的供电单元上的放大器装置。又可以看出，图1中以C工作的具有后继的功率划分PRF1和PRF2以及可控制的移相器PS的功率放大器LV。原则上，具有任何一种放大器类型(A，B或C)的电路都起作用，但是在放大器LV除了以C工作之外工作时效率恶化。取消了负载补偿电阻LAW，该负载补偿电阻LAW由对称变压器S(Ballun平衡不平衡变压器)来代替。此外还添加了具有通向直流电压供电单元VE的连接的整流器装置GR。该新添加的电路装置的任务是，将迄今在负载补偿电阻LAW中所转换的损耗功率(HF)作为直流电流重新输送给蜂窝式移动无线电网的移动无线电设备、移动站的供电单元(蓄电池，电源部分等等)。在功率放大器LV之后，子功率PRF1和PRF2被引导通过移相器PS。利用这些移相器PS来影响子功率PRF1和PRF2的电长度(elektrischeLaenge)或通过时间(Durchlaufzeit)。因此例如通过一个移相器PS来提高路径1中的子功率PRF1，而通过另一个移相器PS来减小路径2中的通过时间(推挽)。这可以通过两个矢量来设想，这两个矢量在移相器PS之前具有相同的相位，而在移相器PS之后是不同的。由此在两个子矢量在移相器PS之前和之后相加时从幅值方面得出不同长度的总矢量。移相器PS通过调制信号来控制，该调制信号例如可以是音频信号、视频信号或类似的信息。可以从输入信号(有用信号)中耦合输出该调制信号。但是它也可以是任意的信号。如果移相器PS的控制电压不是等于零，则在对称变压器S上产生电压降。该控制电压对应于调制信号，并且因此当调制电压为零时，控制电压则是零。该电压通过对称变压器S传输到该变压器S的次级侧上，并在那里以一个电势为基准。在该实例中这用接地符号来示出。但是任何时候还可以设想例如以蓄电池电势为基准。然后利用多路整流器对该电压进行整流，并执行滤波。利用多路整流器来达到最大可能的效率。同样可以设想另一种整流器。于是可以将产生的直流电流输送给供电单元VE。为了保证整个电路的功能，重要的是整流器GR的输入阻抗几乎不依赖于控制。如果整流器的输入阻抗不是恒定的，则生成影响整个电路的功能的非线性失真。为了无失真地传输所有的信号分量，必须如此来设计该C放大器LV，使得可以传输最大出现的峰值功率。这意味着，放大器LV以恒定的功率运行，该恒定的功率比在输出端上所希望的平均值功率高出波峰因数。在目前通常的传输方法中，该波峰因数位于3dB至10dB的范围中。如果针对10dB的波峰因数来确定该C放大器LV的尺寸，这则意味着在具有负载补偿电阻LAW的装置(图1)中所产生的功率的约90％在负载补偿电阻LAW作为损耗功率被转换。现在利用扩展的电路存在着收集该损耗功率分量(HF)并作为充电电流输送给供电单元VE的可能性。因而执行了HF(损耗功率)-DC(直流电流)转换。
权利要求
1.用于在移动无线电设备中优化具有非线性功率放大器(LV)的放大器装置的效率的方法，其特征在于，在具有非线性功率放大器(LV)和两个彼此以推挽式工作的后继的移相器(PS)的所述放大器装置中，分别生成一个相对于输入信号移相的信号，以及所述移相器(PS)的输出端通过无源器件(S，LAW)相连接。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，在所述放大器装置中采用对称变压器(S)作为无源器件。
3.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，在所述移相器(PS)之后在一个无源器件(S，LAW)上提取功率。
4.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述具有功率放大器(LV)和两个彼此以推挽式工作的后继的移相器(PS)的放大器装置借助所输送的幅度信息来生成调幅信号。
5.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，在所述放大器装置中采用负载补偿电阻(LAW)作为无源器件。
6.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，在对称变压器(S)中耦合输出一个电压，所述电压在整流器(GR)中进行整流，其中由所述整流器(GR)输出的直流电流作为充电电流被输送给供电单元(VE)。
7.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，在布置在所述移相器(PS)之后的负载补偿电阻(LAW)中产生损耗功率。
8.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，通过调制信号来控制所述以推挽式工作的移相器(PS)。
9.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，在对称变压器(S)中所述损耗功率以一个电压电势为基准。
10.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，由所述功率放大器(LV)生成的信号被划分成两个相同大小的子信号(PRF1，PRF2)，并被输送给所述的两个移相器(PS)。
11.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述整流器(GR)的输入阻抗不依赖于控制。
12.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，采用单路整流器和/或多路整流器作为整流器(GR)。
13.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，如此来构造用于无失真地传输所述信号分量的所述功率放大器(LV)，使得可以以直至6dB的偏差来传输最大出现的峰值功率。
14.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述功率放大器(LV)的所传输的功率位于在输出端上所希望的平均值功率之上波峰因数附近直至6dB处。
15.按以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述供电单元(VE)是蓄电池、电源部分和/或类似的。
16.用于移动无线电设备的放大器装置，-具有非线性功率放大器(LV)和两个彼此以推挽式工作的、分别连接到所述功率放大器(LV)上的移相器(PS)，用于分别生成-个相对于输入信号移相的信号，-具有与所述移相器(PS)的输出端相连接的无源器件(S，LAW)。
17.按权利要求16的装置，其特征在于，设置有作为器件的对称变压器(S)，用于使在所述对称变压器(SU)上释放的功率以一个电压电势为基准。
18.按以上权利要求之一的装置，其特征在于，设置有作为器件的负载补偿电阻(LAW)。
19.按以上权利要求之一的装置，其特征在于，设置有用于电压的耦合输出的对称变压器(S)，以及设置有整流器(GR)，用于对所述电压进行整流和用于将所输出的直流电流作为充电电流输送到供电单元(VE)上。
20.按以上权利要求之一的装置，其特征在于，在所述移相器(PS)之后设置有负载补偿电阻(LAW)，用于转换所述功率。
全文摘要
通过用于在移动无线电设备中优化具有非线性功率放大器(LV)的放大器装置的效率的方法和装置来描述一种用于优化放大器装置效率的特别简单而且成本有效的可能性，其特征在于，在具有非线性功率放大器(LV)和两个彼此以推挽式工作的后继的移相器(PS)的放大器装置中，分别生成一个相对于输入信号移相的信号，以及移相器(PS)的输出端通过无源器件(Sü，LAW)相连接。
文档编号H03F3/195GK1706097SQ200480001265
公开日2005年12月7日 申请日期2004年7月14日 优先权日2003年9月4日
发明者J·瓦布拉奇特 申请人:西门子公司