¿Cuáles son algunos métodos y técnicas para mejorar el amplificador de potencia?
Campo técnico La presente invención se refiere a una estructura de circuito que mejora la linealidad y la eficiencia de potencia agregada de un amplificador de potencia.
Técnica previa Los amplificadores de potencia son componentes clave en los sistemas de comunicación inalámbrica, y su linealidad y eficiencia siempre han sido el centro de atención. Con el desarrollo de sistemas de comunicaciones móviles de tercera generación (como WCDMA, CDMA2000), la tecnología de modulación lineal se utiliza cada vez más. La linealidad del amplificador de potencia juega un papel importante a la hora de determinar si el sistema de comunicación puede transmitir la señal de datos amplificada sin distorsión. Cuanto mejor sea la linealidad del amplificador de potencia, menos probable será que la forma de onda de la señal amplificada por el amplificador se distorsione y distorsione, de modo que la señal de datos de entrada pueda amplificarse y emitirse de manera ideal. Además, la eficiencia de los amplificadores de potencia es otro foco de investigación. El consumo de energía del amplificador de potencia representa aproximadamente 1/3 del consumo de energía del sistema de transmisión de comunicaciones inalámbricas que lo compone. Mejorar su eficiencia juega un papel importante en la mejora de la eficiencia de todo el sistema de transmisión. Para los sistemas de transmisión de comunicaciones inalámbricas de alta potencia, como estaciones base y radares, mejorar la eficiencia puede reducir la pérdida de energía y mejorar la utilización de energía del sistema de transmisión; para teléfonos móviles y otros sistemas de transmisión alimentados por baterías o acumuladores, mejorar la eficiencia puede hacer estos dispositivos; trabajar más eficientemente durante mucho tiempo. Teniendo en cuenta la importancia de la eficiencia y la linealidad para los amplificadores de potencia, actualmente, cómo hacer que los amplificadores de potencia tengan una alta eficiencia y al mismo tiempo cumplan con los requisitos de alta linealidad se ha convertido en el foco de la investigación. En la actualidad, los principales métodos para mejorar la linealidad de los amplificadores de potencia incluyen la tecnología de retroalimentación, la tecnología de retroalimentación y la tecnología de recuperación y eliminación de envolvente. Las tecnologías de retroalimentación y retroalimentación pueden mejorar efectivamente la linealidad del amplificador de potencia, pero reducirán en gran medida la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia. Aunque la tecnología de eliminación y recuperación de envolvente puede mejorar la linealidad del amplificador de potencia sin afectar la eficiencia del amplificador de potencia, la estructura del circuito utilizada por esta tecnología es muy compleja y no utiliza diseño de circuito, lo que aumenta el costo de fabricación del circuito.
Contenido de la Invención
El propósito de la presente invención es proporcionar una estructura de circuito que mejora la linealidad y la eficiencia de potencia adicional de un amplificador de potencia, mejorando así la supresión armónica de la El amplificador de potencia mejora significativamente la linealidad y la eficiencia energética adicional del amplificador de potencia. La solución técnica de la presente invención es una estructura de circuito que mejora la linealidad y la eficiencia de potencia añadida de un amplificador de potencia. El amplificador de potencia está equipado con transistores de entrada y transistores de salida que están conectados en cascada para formar una estructura en cascodo. La red de resonancia en serie del segundo armónico utilizada para suprimir la salida de la señal del segundo armónico está conectada entre el colector del transistor de salida y tierra, y la red de resonancia en paralelo del tercer armónico utilizada para reflejar la señal del tercer armónico de regreso al colector está conectada entre la salida entre el colector del transistor y la red de adaptación de salida. La señal armónica es controlada por la red resonante, suprimiendo así la salida de la señal armónica y mejorando la linealidad y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia. Además, en la estructura del circuito que mejora la linealidad y la eficiencia de potencia añadida del amplificador de potencia, la red de resonancia en serie del segundo armónico incluye un cuarto condensador y un segundo inductor conectados en serie entre el colector del transistor de salida y la tierra; , el segundo armónico El terminal de entrada de la red resonante en serie de ondas está conectado al colector del transistor de salida, y el terminal de salida está conectado a tierra, lo que cortocircuita la salida de la señal del segundo armónico por el colector a tierra. Además, en la estructura del circuito que mejora la linealidad y la eficiencia de potencia añadida del amplificador de potencia, la red de resonancia paralela del tercer armónico incluye un quinto condensador y un tercer condensador conectados en paralelo con el colector del transistor de salida y el puerto de salida del amplificador de potencia antes de la red de adaptación de salida, es decir, el terminal de entrada de la red de resonancia paralela del tercer armónico está conectado al colector del transistor de salida, y el terminal de salida está conectado a la red de adaptación de salida del circuito amplificador de potencia. que abre el circuito para la salida de la señal del tercer armónico por el colector y refleja la señal del tercer armónico de regreso al colector. Entre la red resonante paralela del tercer armónico y la salida del circuito amplificador de potencia, hay un condensador de CC de bloqueo de salida y una red de adaptación de salida. Además, en la estructura de circuito mencionada anteriormente para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia añadida del amplificador de potencia, el circuito del amplificador de potencia es una estructura cascodo (*** *Emisor* *Base). Por supuesto, en otros tipos de circuitos amplificadores de potencia, la red de resonancia en serie del segundo armónico y la red de resonancia en paralelo del tercer armónico también se pueden conectar entre el colector del transistor de salida y el puerto de salida para mejorar la linealidad y la adición de potencia del amplificador de potencia. . eficiencia.
Además, en la estructura del circuito utilizada para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia añadida del amplificador de potencia, una red de resonancia paralela de segundo armónico, es decir, una red de resonancia paralela de segundo armónico, está conectada entre la base del transistor de salida del cascodo. Estructura y tierra. El extremo de entrada de la red resonante paralela armónica está conectado a la base del transistor de salida, y el extremo de salida está conectado a tierra, lo que aumenta la ganancia de la señal de frecuencia fundamental y suprime la segunda señal armónica. Además, en la estructura del circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia añadida del amplificador de potencia, la red de resonancia en paralelo del segundo armónico incluye un segundo condensador conectado en paralelo entre la base del transistor de salida y la tierra y la red de resonancia en serie de frecuencia fundamental. . Además, en la estructura del circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia añadida del amplificador de potencia, la red de resonancia en serie de frecuencia fundamental incluye un primer inductor y un tercer condensador conectados en serie. Las ventajas de la presente invención son 1. La red de resonancia en serie del segundo armónico y la red de resonancia en paralelo del tercer armónico en las que los colectores de los transistores de salida del amplificador de potencia en una estructura en cascodo están conectados en secuencia se pueden utilizar para mejorar la linealidad y aumentar la eficiencia de potencia de otros tipos de amplificadores de potencia. . 2. El circuito cascodo de la presente invención está conectado a la red de resonancia paralela del segundo armónico en la base del transistor de salida, lo que mejora la ganancia del circuito cascodo a la señal de frecuencia fundamental y suprime el efecto del circuito cascodo sobre la señal de frecuencia fundamental. La ganancia de la señal del segundo armónico. 3. La red de resonancia paralela del segundo armónico conectada a la base del transistor de salida del circuito cascodo de la presente invención se puede utilizar para suprimir la señal armónica enésima.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá con más detalle con referencia a los dibujos y ejemplos adjuntos. La Figura 1 es un diagrama esquemático de la estructura del circuito de una realización específica de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama esquemático de una red de resonancia paralela de segundos armónicos según una realización específica de la presente invención; la Figura 3 es un diagrama esquemático de una estructura de red de una conexión de colector de transistor de salida según una realización específica de la presente invención; 4 es un diagrama esquemático de una estructura de red según una realización específica de la presente invención. El diagrama de forma de onda del voltaje de salida del colector del transistor de salida con el tercer armónico superpuesto; forma de onda antes y después de superponer el tercer armónico en la salida del colector del transistor de salida según una realización específica de la presente invención. Entre ellos, C1 es el primer condensador; C2 es el segundo condensador; C3 es el tercer condensador; C4 es el quinto condensador; C6 es el primer inductor; L3 es el tercer inductor; Ql transistor de entrada; Q2 transistor de salida;
Como se muestra en la Figura 1 y la Figura 2, esta realización es un circuito amplificador de potencia en cascodo, que incluye un transistor de entrada Q1 y un transistor de salida Q2, cuya base está conectada al puerto de entrada del amplificador de potencia. El primer condensador C1 también está conectado entre el puerto de entrada y la base del transistor de entrada, con el emisor del transistor de entrada Q1 conectado a tierra y el colector en serie con el emisor del transistor de salida Q2. La base del transistor de salida Q2 está conectada al terminal de entrada de la red de resonancia en paralelo del segundo armónico, y el terminal de salida de la red de resonancia en paralelo del segundo armónico está conectado a tierra. El colector del transistor de salida Q2 pasa a través del segundo transistor de resonancia armónica; La red y la tercera resonancia armónica en secuencia después de que la red esté conectada al puerto de salida del amplificador de potencia. La segunda red de resonancia en paralelo armónico incluye un segundo condensador C2 conectado en paralelo entre la base del transistor de salida Q2 y tierra y una red de resonancia en serie de frecuencia fundamental; la red resuena en paralelo en el segundo punto de frecuencia de resonancia; La red de resonancia en serie de frecuencia fundamental incluye un primer inductor L1 y un tercer condensador C3 conectados en serie, y la red resuena en serie en el punto de frecuencia fundamental. Como se muestra en las Figuras 1 y 3, las redes de resonancia armónica segunda y tercera incluyen una red de resonancia en serie de segunda armónica y una red de resonancia en paralelo de tercera armónica, cuyos extremos de entrada están conectados respectivamente al colector del transistor de salida Q2. El extremo de salida de la red de resonancia en serie del segundo armónico está conectado a tierra, y el extremo de salida de la red de resonancia en paralelo del tercer armónico está conectado a la red de adaptación de salida y al condensador de bloqueo de CC C6 y luego se conecta al puerto de salida del amplificador de potencia. La red de resonancia en serie del segundo armónico incluye un cuarto condensador C4 y un segundo inductor L2 conectados en serie entre el colector del transistor de salida Q2 y tierra, y la red resuena en serie en el segundo punto de frecuencia de resonancia. La red de resonancia en paralelo del tercer armónico incluye un quinto condensador C5 y un tercer inductor L3 conectados en paralelo entre el colector del transistor de salida Q2 y la red de adaptación de salida del amplificador de potencia. La red resuena en paralelo en el punto de frecuencia del tercer armónico. En la Figura 2 se muestra el modelo equivalente de señal pequeña de alta frecuencia del transistor de salida Q2. Como puede verse en la figura, la corriente de salida del colector del transistor está determinada por la transconductancia y el voltaje Ube en Rbb. El tamaño de Ube determina la corriente generada por la fuente de corriente controlada por voltaje cuando 8_ permanece sin cambios.
Se puede ver en la Figura 2 que iv >: Rbb, la impedancia equivalente de la red resonante en serie y en paralelo del segundo armónico divide la señal de CA amplificada por el transistor de entrada Ql, y el voltaje después de que Rbe y Rbb la dividen es Ube0. Para la señal de frecuencia fundamental, la red de resonancia en serie de frecuencia fundamental en la red de resonancia en paralelo del segundo armónico resuena y su impedancia es el valor mínimo R1. En este momento, la red de resonancia paralela del segundo armónico es equivalente a la conexión en paralelo de R1 y el segundo condensador C2. Debido a que Rl es mucho menor que la reactancia del segundo condensador C2, la impedancia de la red está determinada principalmente por Rl. Debido a que la impedancia equivalente de la red resonante paralela del segundo armónico se vuelve más pequeña y Ube aumenta, la corriente de onda fundamental producida por el colector del transistor base Q2 aumenta y la ganancia de la señal de onda fundamental aumenta. Para la señal del segundo armónico, la red de resonancia paralela del segundo armónico resuena en paralelo y la impedancia equivalente de la red es la mayor. En este momento, Ute disminuye. Por lo tanto, la salida de corriente del segundo armónico desde el colector del transistor de salida Q2 se reduce y se suprime la señal del segundo armónico. Como se muestra en la Figura 3, en esta realización, la señal de CA amplificada por el transistor de salida Q2 sale del colector del transistor de salida Q2. Después de ser filtrada por la segunda red de resonancia en serie armónica, llega a la red de adaptación de salida a través de la tercera. Red armónica de resonancia paralela. La red de resonancia en serie del segundo armónico cortocircuita la señal del segundo armónico a tierra, suprimiendo efectivamente el segundo armónico, de modo que la amplitud del segundo componente armónico en el voltaje del colector del transistor de salida Q2 es muy pequeña y puede ignorarse aproximadamente. mejorando la linealidad del amplificador de potencia. Además, cuando la red de resonancia en serie de frecuencia fundamental resuena en la señal de onda fundamental, ajustar los valores del primer inductor L1, el segundo capacitor y el tercer capacitor puede hacer que la red de resonancia en paralelo del segundo armónico resuene en paralelo en la enésima cantidad requerida. orden de frecuencia armónica, suprimiendo así la ganancia de la señal armónica enésima. La fórmula que debe cumplir la red que suprime la señal armónica eta es: fo es la frecuencia fundamental y Fn es la frecuencia armónica eta. La red resonante paralela del tercer armónico es equivalente a un circuito abierto para el tercer armónico, reflejando la señal del tercer armónico de regreso al colector. Como se muestra en la Figura 4, ajustando el tercer inductor L3 y el quinto condensador C5 en la red de resonancia paralela del tercer armónico, el componente del tercer armónico y el componente de onda fundamental se pueden superponer en fase en el colector, de modo que el voltaje de salida del transistor de salida Q2 La forma de onda cambia a una forma similar a una onda cuadrada. Como se muestra en la Figura 5, el tercer armónico superpuesto hace que el transistor que ha entrado en la zona de saturación vuelva a trabajar en la zona de amplificación, aumentando la amplitud de la corriente del colector que originalmente estaba suprimida debido a la saturación del transistor, mejorando así la potencia de salida. relación del amplificador de potencia y la eficiencia de potencia agregada. Además, la red de resonancia paralela del tercer armónico suprime la salida de la señal del tercer armónico y mejora la linealidad del amplificador de potencia. En resumen, la red de resonancia en serie de frecuencia fundamental en la red de resonancia en paralelo del segundo armónico mejora la ganancia del amplificador de potencia a la señal de frecuencia fundamental. La red paralela del segundo armónico y la red en serie del segundo armónico suprimen eficazmente la amplificación y salida de la señal del segundo armónico y mejoran la linealidad del amplificador de potencia cascodo. Después de que la señal del tercer armónico es reflejada por la red resonante paralela del tercer armónico, el colector del transistor base del amplificador cascodo se superpone en fase con la señal fundamental, lo que hace que la forma de onda del voltaje del colector se convierta en una onda cuadrada. Debido al cambio en la forma de onda del voltaje del colector, la amplitud de la corriente del colector aumenta, mejorando así la potencia de salida y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia. Además, la red de resonancia paralela del tercer armónico suprime la transmisión de la señal del tercer armónico a la carga, lo que mejora la linealidad del amplificador de potencia. La presente invención utiliza una red en serie-paralelo de condensadores e inductores para controlar señales armónicas, lo que no solo mejora la potencia de salida y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia, sino que también mejora significativamente la linealidad del amplificador de potencia sin aumentar la potencia estática. consumo del amplificador de potencia.
Reivindicaciones
La presente invención se refiere a una estructura de circuito que mejora la linealidad y la eficiencia de potencia agregada de un amplificador de potencia. El amplificador de potencia tiene un transistor de salida (Q2), y se caracteriza porque una red de resonancia en serie del segundo armónico para suprimir la salida de una señal del segundo armónico está conectada entre el colector del transistor de salida (Q2) y la tierra del tercer armónico. Una red de resonancia paralela para reflejar la señal del tercer armónico de regreso al colector está conectada entre el colector de Q2) y la red de adaptación de salida.
2. La estructura del circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la red de resonancia en serie del segundo armónico incluye un transistor de salida (Q2) y el cuarto capacitor ( C4) y el segundo inductor (L2) están conectados en serie desde el colector a tierra y resuenan con el segundo armónico.
3. La estructura del circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la red de resonancia paralela del tercer armónico pasa a través del transistor de salida (Q2) El colector está conectado en paralelo al quinto condensador (C5) y al tercer inductor (L3) de la red de adaptación de salida del amplificador de potencia para resonar con el tercer armónico.
4. La estructura del circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el circuito del amplificador de potencia es una estructura en cascodo y es emitido por * * * Consta de de un transistor de entrada (Ql) y un transistor de salida basado en * (Q2).
5. La estructura de circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia agregada de un amplificador de potencia de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque la base del transistor de salida (Q2) de la estructura cascodo está conectada a una Red de resonancia paralela del segundo armónico, que se utiliza para aumentar la ganancia de la señal de frecuencia fundamental y suprimir la salida de la señal del segundo armónico.
6. La estructura de circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la red de resonancia en paralelo del segundo armónico incluye un transistor de salida (Q2). (C2) conectado en paralelo de base a tierra y la red resonante en serie de frecuencia fundamental que resuena al segundo armónico.
7. La estructura del circuito para mejorar la linealidad y la eficiencia de potencia agregada del amplificador de potencia de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque la red de resonancia en serie de frecuencia fundamental incluye una conexión en serie desde el transistor de salida (Q2) a tierra. El tercer condensador (C3) y el primer inductor (L1).