一种功放合路装置及功放电路

技术领域

本发明实施例涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种功放合路装置及功放电路。

背景技术

为了提高输出功率，可以将多个功放单元并联连接，即将多个功放单元的输入连接在一起、将多个功放单元的输出连接在一起以及将多个功放单元的偏置电压设置为同一值。多个功放单元并联后的输出功率为多个功放单元中每个功放单元的输出功率之和，从而可以提高输出功率。然而，在所需输出功率较小的情况下，每个功放单元的输出功率小于单个功放单元的最大输出功率，降低了功放单元的转换效率，以致功放单元的功耗较大。

发明内容

本发明实施例公开了一种功放合路装置及功放电路，用于降低功放单元的功耗。

第一方面公开一种功放合路装置，包括信号处理单元和n个功放单元，信号处理单元分别耦合n个功放单元的输入端，n个功放单元的输出端分别耦合负载，信号处理单元，用于在功放合路装置的输出功率小于第一阈值的情况下，控制第一功放单元工作，在输出功率大于或等于第i阈值且小于第i+1阈值的情况下，控制第一功放单元至第i+1功放单元工作，在输出功率大于或等于第n-1阈值的情况下，控制n个功放单元工作。n为大于1的整数。i＝1,…,n-2，第一阈值、…、第n-1阈值依次增加。由于在所需输出功率较小时，较少数量的功放单元就可以提供所需输出功率，在所需输出功率较大时，增加工作的功放单元的数量，以便可以提供多出来的所需输出功率。因此，随着所需输出功率的增大，增加功放单元工作的数量，可以提高功放单元的转换效率，从而可以降低功放单元的功耗。

作为一种可能的实施方式，n个功放单元的输出端分别通过匹配网络耦合负载，以便可以保证阻抗匹配。

作为一种可能的实施方式，信号处理单元还用于为n个功放单元提供射频激励信号。可以在很小的功率等级内控制射频激励信号的幅度和相位，因此，信号处理单元的带宽较宽，且功耗较低。

作为一种可能的实施方式，信号处理单元还用于为n个功放单元提供偏置电压，可以提高信号处理单元的控制力。

作为一种可能的实施方式，第一功放单元、…、第n功放单元的偏置电压依次降低。这种偏置电压的配置，配合信号处理单元输出相应的射频激励信号，可以实现随着功放合路装置的输出功率的增加n个功放单元逐渐工作，从而可以降低功放单元的功耗。

作为一种可能的实施方式，第一功放单元、…、第n功放单元的偏置电压保持不变。由于不需要根据功放合路装置的输入信号的包络变化而调整功放单元的偏置状态，因此，即使功放单元中的功率管的尺寸较大以及寄生参数较大也不会导致信号处理单元增加额外的功耗，从而对功率管的尺寸和类型无严格要求。

作为一种可能的实施方式，第一阈值为第一功放单元的最大输出功率，第j阈值为第j-1阈值与第j功放单元的最大输出功率的和，j＝2,…,n-1。

第二方面公开一种功放电路，该功放电路可以包括两个功放支路，这两个功放支路中的至少一个功放支路为第一方面或第一方面任一实施方式公开的功放合路装置。

作为一种可能的实施方式，该功放电路可以为多尔蒂(Doherty)功放，也可以为希雷(Chireix)功放，还可以为异相(Outphasing)功放，还可以为其它具有同等功能的功放电路。

附图说明

图1是本发明实施例公开的一种功放合路装置的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的一种不同数量功放单元工作对应的功放合路装置的输出功率的示意图；

图3是本发明实施例公开的另一种功放合路装置的结构示意图；

图4是本发明实施例公开的一种信号处理单元为n个功放单元提供的射频激励信号与偏置电压的示意图；

图5是本发明实施例公开的又一种功放合路装置的结构示意图；

图6是本发明实施例公开的另一种不同数量功放单元工作对应的功放合路装置的输出功率的示意图；

图7是本发明实施例公开的一种功放合路装置的输出功率与功放单元的阻抗的示意图；

图8是本发明实施例公开的一种功放合路装置的输出功率与功放单元的输出功率和漏极效率的示意图；

图9是本发明实施例公开的一种功放合路装置的输出功率与功放单元的射频激励信号的幅度差和相位差的示意图；

图10是本发明实施例公开的一种功放合路装置的输出功率与阻抗的示意图；

图11是本发明实施例公开的一种史密斯圆图中功放单元的负载牵引路径的示意图；

图12是本发明实施例公开的一种功放电路的结构示意图；

图13是本发明实施例公开的一种传统的Doherty功放的结构示意图；

图14是本发明实施例公开的一种新型的Doherty功放的结构示意图；

图15是本发明实施例公开的一种新型的Doherty功放和传统的Doherty功放的输出功率与增益和漏极效率的示意图；

图16是本发明实施例公开的一种新型的Doherty功放和传统的Doherty功放的输出功率与增益和PAE的示意图；

图17是本发明实施例公开的一种新型的Doherty功放和传统的Doherty功放的输出功率与功放单元的输出功率和漏极效率的示意图；

图18是本发明实施例公开的一种新型的Doherty功放和传统的Doherty功放的输出功率与合路点和功放单元的阻抗的示意图；

图19是本发明实施例公开的一种史密斯圆图中新型的Doherty功放和传统的Doherty功放的功放单元的负载牵引路径的示意图；

图20是本发明实施例公开的一种新型的Doherty功放和传统的Doherty功放的功放单元的射频激励信号的幅度差和相位差的示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种功放合路装置及功放电路，用于降低功放单元的功耗。以下分别进行详细说明。

为了更好地理解本发明实施例公开的一种功放合路装置及功放电路，下面先对本发明实施例的应用场景进行描述。请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种功放合路装置的结构示意图。如图1所示，为了实现输出功率更大的功放，可以将n个功放单元，即功放单元T

请参阅图3，图3是本发明实施例公开的另一种功放合路装置的结构示意图。如图3所示，该功放合路装置可以包括信号处理单元和n个功放单元，n为大于1的整数，其中：

信号处理单元分别耦合n个功放单元的输入端，n个功放单元的输出端分别耦合负载；

信号处理单元，用于在功放合路装置的输出功率小于第一阈值的情况下，控制第一功放单元T

如图3所示，n个功放单元T

在一个实施例中，n个功放单元的输出端分别通过匹配网络耦合负载，即匹配网络分别耦合n个功放单元的输出端和负载。n个功放单元的输出端是先连接在一起之后再与匹配网络进行连接的，即n个功放单元的输出端是连接在一起的，以便该功放合路装置的输出功率等于这n个功放单元的输出功率之和。匹配网络可以保证阻抗匹配。

在一个实施例中，信号处理单元还用于为n个功放单元提供射频激励信号。

信号处理单元可以为n个功放单元提供射频激励信号，这n个功放单元的射频激励信号可以均相同，也可以均不同，还可以部分相同部分不同，在此不加限定。在n个功放单元的射频激励信号包括m个不同的射频激励信号的情况下，信号处理单元可以包括m个控制通路，这m个控制通路可以是相互独立的，即这m个控制通路相互之间无连接，每个控制通路分别生成一个射频激励信号，一个射频激励信号可以作为一个功放单元的射频激励信号，也可以作为多个功放单元的射频激励信号，在此不加限定。信号处理单元也可以包括一路控制通路，但这路控制通路可以包括m个支路，每个支路生成一个射频激励信号。m为大于1且小于或等于n的整数。

在一个实施例中，信号处理单元，还用于为n个功放单元提供偏置电压。

信号处理单元还可以为n个功放单元提供偏置电压，这n个功放单元的偏置电压可以均相同，也可以均不同，还可以部分相同部分不同，在此不加限定。在n个功放单元的偏置电压包括m个不同的偏置电压的情况下，信号处理单元可以包括m个控制通路，这m个控制通路可以是相互独立的，即这m个控制通路相互之间无连接，每个控制通路分别生成一个偏置电压，一个偏置电压可以作为一个功放单元的偏置电压，也可以作为多个功放单元的偏置电压，在此不加限定。信号处理单元也可以包括一路控制通路，但这路控制通路可以包括m个支路，每个支路生成一个偏置电压。

在一个实施例中，第一功放单元、…、第n功放单元的偏置电压依次降低。

在一个实施例中，第一功放单元、…、第n功放单元的偏置电压保持不变。

在n个功放单元的射频激励信号均相同的情况下，为了保证n个功放单元分别在不同的阈值范围内工作，n个功放单元的偏置电压均不同。请参阅图4，图4是本发明实施例公开的一种信号处理单元为n个功放单元提供的射频激励信号与偏置电压的示意图。如图4所示，第一功放单元T

在一个实施例中，第一阈值为第一功放单元的最大输出功率，第j阈值为第j-1阈值与第j功放单元的最大输出功率的和，j＝2,…,n-1。

每个功放单元的最大输出功率，即最大射频输出功率，是固定不变的，不会随着使用场景的不同发生变化。n个功放单元的最大输出功率可以均相同，也可以均不同，还可以部分相同部分不同，在此不加限定。第一阈值可以为第一功放单元的最大输出功率，第二阈值可以为第一阈值与第二功放单元的最大输出功率的和，…，第n-1阈值为第n-2阈值与第n-1功放单元的最大输出功率的和。n个功放单元的最大输出功率包括m个不同的最大输出功率的情况下，第一功放单元可以是n个功放单元的最大输出功率中最大输出功率最大的功放单元，也可以是n个功放单元的最大输出功率中最大输出功率最小的功放单元，还可以是其它功放单元，在此不加限定。

由于功放合路装置的输出功率与功放合路装置的输入功率的比值为功放合路装置的增益。因此，信号处理单元在功放合路装置的输出功率小于第一阈值的情况下，控制第一功放单元工作，在输出功率大于或等于第i阈值且小于第i+1阈值的情况下，控制第一功放单元至第i+1功放单元工作，在输出功率大于或等于第n-1阈值的情况下，控制n个功放单元工作，即在功放合路装置的输入功率小于第一阈值与A的比值的情况下，控制第一功放单元工作，在功放合路装置的输入功率大于或等于第i阈值与A的比值且小于第i+1阈值与A的比值的情况下，控制第一功放单元至第i+1功放单元工作，在功放合路装置的输入功率大于或等于第n-1阈值与A的比值的情况下，控制n个功放单元工作。A为功放合路装置的增益。

请参阅图5，图5是本发明实施例公开的又一种功放合路装置的结构示意图。如图5所示，该功放合路装置可以包括两个功放单元，这两个功放单元的偏置电压不同。请参阅图6，图6是本发明实施例公开的另一种不同数量功放单元工作对应的功放合路装置的输出功率的示意图。如图6所示，当功放合路装置的输入信号的幅度较小时，功放单元T

请参阅图12，图12是本发明实施例公开的一种功放电路的结构示意图。如图12所示，该功放电路可以包括两个功放支路，即第一功放支路和第二功放支路，这两个功放支路的输出端连接之后耦合负载，即这两个功放支路分别耦合负载。这两个功放支路中的至少一个功放支路为图3所示的功放合路装置。该功放电路可以为Doherty功放，也可以为Chireix功放，还可以为Outphasing功放，还可以为其它具有同等功能的功放。

请参阅图13，图13是本发明实施例公开的一种传统的Doherty功放的结构示意图。如图13所示，传统的Doherty功放包括主(main)路和辅(peak)路两个功放支路。主路包括两个功放单元，即功放单元m

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。