与线性和高效宽带功率放大器有关的系统和方法与流程

本申请要求2014年5月13日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS RELATED TO LINEAR AND EFFICIENT BROADBAND POWER AMPLIFIERS”的美国临时申请No.61/992,842、2014年5月13日提交的题为“CIRCUITS,DEVICES AND METHODS RELATED TO COMBINERS FOR DOHERTY POWER AMPLIFIERS”的美国临时申请No.61/992,843、和2014年5月13日提交的题为“SYSTEMS AND METHODS RELATED TO LINEAR LOAD MODULATED POWER AMPLIFIERS”的美国临时申请No.61/992,844的优先权，其公开由此通过引用全文明确合并于此。

技术领域

本公开一般地涉及射频(RF)功率放大器(PA)。

背景技术：

传统上，已经广泛认为Doherty PA由于尺寸、复杂度和非线性行为而不适用于手持设备中的线性PA应用。实际上，在基站应用中，典型地与Doherty PA一起使用预失真线性化器以满足线性要求。如这里所述的，可以适当处理与Doherty PA相关联的诸如尺寸、复杂度和线性的问题。

技术实现要素：

根据一些实现方式，本公开涉及一种功率放大器(PA)系统，包括：输入电路，被配置为接收射频(RF)信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分；Doherty放大器电路，包括耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径；以及输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路可以包括：平衡至不平衡(BALUN)电路，被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。

在一些实施例中，所述PA系统还可包括预驱动器放大器，被配置为在由输入电路接收之前部分放大RF信号。在一些实施例中，输入电路和输出电路中的至少一个可以实现为集总元件电路。

在一些实施例中，载波放大路径可以包括载波放大器，并且峰值放大路径可以包括峰值放大器，载波放大器和峰值放大器中的每一个包括驱动器级和输出级。在一些实施例中，输入电路可以包括：修改的Wilkinson功率分割器，其被配置为将DC功率提供至载波放大器和峰值放大器中的每一个。在一些实施例中，DC功率可以通过扼流电感提供至载波放大器和峰值放大器。在一些实施例中，载波放大路径和峰值放大路径中的每一可以包括DC阻挡电容。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器还可以被配置为提供驱动器级和预驱动器放大器之间的阻抗匹配。在一些实施例中，载波放大路径和峰值放大路径中的每一个可以包括LC匹配电路，该LC匹配电路具有沿路径的电容和至地的电感耦合。

在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器可以被配置为提供期望的相移以补偿或调谐与峰值放大器相关联的AM-PM效应。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器还可以被配置为在载波放大器或峰值放大器的输入提供期望的衰减调节，以补偿或调谐与载波放大器和峰值放大器相关联的AM-AM效应。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器包括：电容，其将第一节点沿载波放大路径耦合至地；以及阻抗，其将第二节点沿峰值放大路径耦合至地。在一些实施例中，修改的Wilkinson功率分割器还可以包括隔离电阻，实现在第一节点和第二节点之间，该隔离电阻被选择为防止或减小载波放大路径和峰值放大路径之间的源拉动(source-pulling)效应。

在一些实施例中，BALUN电路可以包括LC BALUN变换器(transformer)。在一些实施例中，峰值放大器可以被配置为当处于断开状态时表现为短路或低阻抗节点，并且载波放大器可以被配置为当利用LC BALUN变换器时表现为单端放大器，该单端放大器等效于具有串联电感和旁路电容的单段(single-section)匹配网络的单端放大器。在一些实施例中，LC BALUN变换器可以被配置为使得当处于低功率模式时，由载波放大器所见的阻抗增大。在一些实施例中，当处于低功率模式时，由载波放大器所见的阻抗近似翻倍。

在一些实施例中，峰值放大器还可以被配置为以与推挽放大器类似的方式操作，在推挽放大器中来自载波放大器的RF电流受来自峰值放大器的RF电流影响。在一些实施例中，推挽操作可以减小偶次谐波(even-harmonics)，从而改进线性。

在一些实施例中，LC BALUN变换器可以包括将载波放大器的输出耦合至输出节点的第一路径、以及将峰值放大器的输出耦合至输出节点的第二路径。在一些实施例中，第一路径和第二路径中的每一个可以电感耦合到DC端口，以提供至输出级的DC馈送。在一些实施例中，第一路径和第二路径中的每一个可以包括谐波抑制器。在一些实施例中，谐波抑制器可以包括第二谐波抑制器，其具有到地的LC旁路和串联电感。在一些实施例中，第二路径可以包括旁路电容和串联电容，其被配置为提供对于峰值放大器的输出的相位补偿。在一些实施例中，旁路电容和串联电容中的至少一个可以是表面安装技术(SMT)电容器。

在一些实施例中，LC BALUN变换器可以被配置为提供载波放大路径中的减小的损耗，以在回退(back-off)时以及在高功率模式下维持高效率。

在一些实施例中，峰值放大器的负载调制可以被配置为使得峰值放大器的阻抗轨迹(impedance loci)从当峰值放大器处于关断状态时的近似短路运行至当峰值放大器贡献与载波放大器近似相同功率时的最佳负载阻抗。

在一些实施例中，输入电路可以是宽带电路，这至少部分是由于被配置为提供宽带相移的超前滞后网络。

在一些实施例中，输入电路被配置为当提供宽带性能时，提供对于实际阻抗匹配的电抗性以及载波放大器和峰值放大器之间的隔离。

在一些实现方式中，本公开涉及一种用于放大射频(RF)信号的方法，所述方法包括：提供Doherty放大器电路，其具有载波放大路径和峰值放大路径；接收RF信号；将RF信号划分为第一部分和第二部分，所述第一部分被提供至载波放大路径，所述第二部分被提供至峰值放大路径；以及使用平衡至不平衡(BALUN)电路，组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。

在一些实现方式中，本公开涉及一种功率放大器模块。该功率放大器模块可以包括：封装基板，被配置为容纳多个组件；以及功率放大器(PA)系统，在封装基板上实现。所述PA系统可以包括：输入电路，被配置为接收RF信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。所述PA系统还可以包括Doherty放大器电路，该Doherty放大器电路具有耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径。所述PA系统还可以包括：输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路可以包括：平衡至不平衡(BALUN)电路，被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。该功率放大器模块还可以包括：多个连接器，被配置为提供PA系统和封装基板之间的电连接。

在一些实现方式中，本公开涉及一种无线设备，包括：收发器，被配置为生成射频信号；功率放大(PA)模块，与所述收发器通信；以及天线，与PA模块通信，所述天线被配置为促进放大的RF信号的传输。所述PA模块可以包括输入电路，被配置为接收RF信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。所述PA模块还可以包括Doherty放大器电路，该Doherty放大器电路具有耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径。所述PA模块还可以包括：输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路可以包括：平衡至不平衡(BALUN)电路，被配置为组合载波放大路径和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。该收发器还可以包括：天线，与PA模块通信，被配置为促进放大的RF信号的传输。

根据一些实现方式，本公开涉及一种信号组合器，包括：Balun变换器电路，具有第一线圈和第二线圈。所述第一线圈实现在第一端口和第二端口之间。所述第二线圈实现在第三端口和第四端口之间。所述第一端口和所述第三端口通过第一电容耦合。所述第二端口和所述第四端口通过所述第二电容耦合。所述第一端口被配置为接收第一信号。所述第四端口被配置为接收第二信号。所述第二端口被配置为产生所述第一信号和所述第二信号的组合。所述信号组合器还包括：终端电路，将第三端口耦合至地。

在一些实施例中，第一端口可以被配置为从Doherty功率放大器(PA)接收载波放大的信号，并且第四端口可以被配置为从Doherty PA接收峰值放大的信号。在一些实施例中，终端电路可以包括电容器。在一些实施例中，电容器可以具有近似等于2乘以π(pi)乘以Doerty PA的操作频率乘以耦合至Doherty PA的负载的特征阻抗的乘法倒数(multiplicative inverse)的电容。

在一些实施例中，第一端口可以被配置为从Doherty功率放大器(PA)接收峰值放大的信号，并且第四端口被配置为从Doherty PA接收载波放大的信号。在一些实施例中，终端电路可以包括电感器。在一些实施例中，电感器可以具有近似等于耦合至Doherty PA的负载的特征阻抗被2乘以π(pi)乘以Doherty PA的操作频率的乘积除的电感。

在一些实施例中，所述端口中的第一个和所述端口中的第二个之间的S参数可以近似等于(1+j)/2。在一些实施例中，所述端口中的第一个和所述端口中的第二个之间的S参数可以近似等于(1-j)/2。在一些实施例中，端口之间的S参数的S参数矩阵可以仅包括近似0、(1+j)/2和(1-j)/2的值。

在一些实施例中，balun变换器电路可以被实现为集成无源设备。在一些实施例中，集成无源设备还实现基于自动变换器的阻抗匹配电路。

在一些实现方式中，本公开涉及一种功率放大器(PA)模块，包括：封装基板，被配置为容纳多个组件；以及信号组合器，在封装基板上实现。所述信号组合器包括具有第一线圈和第二线圈的balun变换器电路。所述第一线圈实现在第一端口和第二端口之间。所述第二线圈实现在第三端口和第四端口之间。所述第一端口和所述第三端口通过第一电容耦合。所述第二端口和所述第四端口通过所述第二电容耦合。所述第一端口被配置为接收第一信号。所述第四端口被配置为接收第二信号。所述第二端口被配置为产生所述第一信号和所述第二信号的组合。所述信号组合器还包括终端电路，将第三端口耦合至地。

在一些实施例中，balun变换器电路可以被实现为集成无源设备。在一些实施例中，集成无源设备还可以实现基于自动变换器的阻抗匹配电路。

在一些实施例中，PA模块还可以包括Doherty PA，其实现在封装基板上。所述Doherty PA可以具有产生载波放大的信号的载波放大路径和产生峰值放大的信号的峰值放大路径。在一些实施例中，第一端口可以被配置为接收载波放大的信号，并且第四端口可以被配置为接收峰值放大的信号。在一些实施例中，终端电路可以包括电容器，其具有近似等于2乘以π乘以Doerty PA的操作频率乘以耦合至Doherty PA的负载的特征阻抗的乘法倒数的电容。在一些实施例中，第一端口可以被配置为接收峰值放大的信号，并且第四端口可以被配置为接收载波放大的信号。在一些实施例中，终端电路可以包括电感器，其具有近似等于耦合至Doherty PA的负载的特征阻抗被2乘以π乘以Doherty PA的操作频率除的电感。

在一些实施例中，端口之间的S参数的S参数矩阵仅包括近似0、(1+j)/2和(1-j)/2的值。

在一些实现方式中，本公开涉及一种无线设备，包括：收发器，被配置为生成射频(RF)信号。该无线设备还包括功率放大器(PA)模块，与收发器通信。所述PA模块包括输入电路，被配置为接收RF信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。所述PA模块还包括Doherty PA，其具有耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大路径、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大路径。所述PA模块还包括输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路包括具有第一线圈和第二线圈的balun变换器电路。所述第一线圈实现在第一端口和第二端口之间。所述第二线圈实现在第三端口和第四端口之间。所述第一端口和所述第三端口通过第一电容耦合。所述第二端口和所述第四端口通过所述第二电容耦合。所述第一端口被配置为经由载波放大路径接收第一信号。所述第四端口被配置为经由峰值放大路径接收第二信号。所述第二端口被配置为产生所述第一信号和所述第二信号的组合作为放大的RF信号。所述无线设备还包括天线，与PA模块通信。所述天线被配置为促进放大的RF信号的传输。

在一些实现方式中，本公开涉及一种用于放大射频(RF)信号的方法。所述方法包括：提供Doherty放大器电路，其具有载波放大路径和峰值放大路径；接收RF信号；将RF信号划分为第一部分和第二部分，所述第一部分被提供至载波放大路径，所述第二部分被提供至峰值放大路径；以及使用balun变换器电路，组合载波放大路径的输出和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。该balun变换器电路包括第一线圈和第二线圈。所述第一线圈实现在第一端口和第二端口之间。所述第二线圈实现在第三端口和第四端口之间。所述第一端口和所述第三端口通过第一电容耦合。所述第二端口和所述第四端口通过第二电容耦合。所述第一端口被配置为接收载波放大路径的输出。所述第四端口被配置为接收峰值放大路径的输出。所述第二端口被配置为产生放大的RF信号。

根据一些实现方式，本公开涉及一种功率放大器(PA)系统，包括：输入电路，被配置为接收射频(RF)信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。PA系统还包括：Doherty放大器电路，包括耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大器、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大器。所述第一部分和所述第二部分具有不同相位和不同功率。所述PA系统还包括：输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路被配置为组合载波放大器和峰值放大器的输出以产生放大的RF信号。

在一些实施例中，输入电路可以包括相移器，被配置为使得第一部分和第二部分具有不同相位。在一些实施例中，相移器和峰值放大器可以实现在峰值放大路径中。在一些实施例中，第一部分和第二部分可以具有10度和20度之间的相位差。在一些实施例中，与相同相位相比，不同相位可以减小AM/AM失真或AM/PM失真中的至少一个。

在一些实施例中，输入电路可以包括衰减器，被配置为使得第一部分和第二部分具有不同功率。在一些实施例中，衰减器和载波放大器可以实现在载波放大路径中。在一些实施例中，与相等功率相比，不同功率可以减小AM/AM失真或AM/PM失真中的至少一个。

在一些实施例中，输入电路可以包括预驱动器放大器。

在一些实施例中，峰值放大器包括：驱动器级，被配置为操作在第一偏置模式下；以及输出级，被配置为操作在第一偏置模式下。在一些实施例中，第一偏置模式是B类偏置模式。在一些实施例中，与AB类偏置模式相比，B类偏置模式提高峰值放大器的PAE。在一些实施例中，载波放大器包括驱动器级，被配置为操作在第二偏置模式下。在一些实施例中，第二偏置模式是AB类偏置模式。在一些实施例中，载波放大器还包括输出级，被配置为操作在第一偏置模式下。在一些实施例中，载波放大器还包括输出级，被配置为操作在第二偏置模式下。

在一些实现方式中，本公开涉及一种功率放大器(PA)模块。该PA模块包括：封装基板，被配置为容纳多个组件；以及PA系统，实现在封装基板上。所述PA系统包括：输入电路，被配置为接收射频(RF)信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。所述PA系统还包括：Doherty放大器电路，包括耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大器、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大器。所述第一部分和所述第二部分具有不同相位和不同功率。所述PA系统还包括输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路被配置为组合载波放大器和峰值放大器的输出以产生放大的RF信号。

在一些实施例中，输入电路或输出电路中的至少一个可以被实现为集成无源设备。在一些实施例中，输入电路或输出电路中的至少一个可以被实现在单个GaAs裸芯上。

在一些实现方式中，本公开涉及一种无线设备。该无线设备包括：收发器，被配置为生成射频(RF)信号。该无线设备包括：功率放大器(PA)模块，与所述收发器通信。所述PA模块包括：输入电路，被配置为接收RF信号并将RF信号划分为第一部分和第二部分。所述PA模块包括：Doherty放大器电路，包括耦合至输入电路以接收第一部分的载波放大器、以及耦合至输入电路以接收第二部分的峰值放大器。所述第一部分和所述第二部分具有不同相位和不同功率。所述PA模块包括：输出电路，耦合至Doherty放大器电路。该输出电路被配置为组合载波放大器和峰值放大器的输出以产生放大的RF信号。该无线设备还包括：天线，与PA模块通信。所述天线被配置为促进放大的RF信号的传输。

在一些实现方式中，本公开涉及一种用于放大射频(RF)信号的方法。所述方法包括：提供具有载波放大路径和峰值放大路径的Doherty放大器电路；接收RF信号；将RF信号划分为第一部分和第二部分，所述第一部分提供至载波放大路径，所述第二部分提供至峰值放大路径，所述第一部分和所述第二部分具有不同相位和不同功率；以及组合载波放大路径的输出和峰值放大路径的输出以产生放大的RF信号。

出于总结本公开的目的，这里已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。要理解，根据本发明的任何特定实施例，可以不必实现所有这些优点。因此，本发明可以以实现或优化如这里教导的一个优点或一组优点的方式来实现或执行，而不必实现如这里可以教导或建议的其他优点。

附图说明

图1示出在一些实施例中功率放大器可以实现为线性和高效宽带功率放大器。

图2示出包括载波放大路径和峰值放大路径的功率放大器的示例架构。

图3示出修改的Wilkinson型功率分割器的示例配置。

图4示出可以提供平衡至不平衡(BALUN)变换器功能的组合器的示例配置。

图5示出使用BALUN变换器配置的载波放大器和峰值放大器的第一示例负载调制轮廓(profile)。

图6示出使用BALUN变换器配置的载波放大器和峰值放大器的第二示例负载调制轮廓。

图7示出包括修改的Wilkinson型功率分割器的功率放大器的示例配置。

图8示出示例宽带相移响应。

图9示出包括谐波抑制器(harmonic trap)的示例阻抗响应。

图10示出示例相邻信道泄露功率比(ACLR)曲线和功率附加效率(PAE)曲线。

图11描绘具有这里所述的一个或多个特征的无线设备。

图12示出载波放大器和峰值放大器都处于接通状态的示例组合器配置。

图13示出载波放大器处于接通状态并且峰值放大器处于断开状态的示例组合器配置。

图14示出包括两个或更多四分之一波传输线的示例Doherty组合器。

图15示出对于图14的组合器的示例Smith图。

图16示出包括3dB耦合器的示例Doherty组合器。

图17示出对于图16的组合器的示例Smith图。

图18示出可以被用作Doherty组合器的示例混合电路。

图19示出可以被用作Doherty组合器的另一示例混合电路。

图20示出对于图16的组合器的示例S参数矩阵。

图21示出对于图18的组合器的示例S参数矩阵。

图22示出使用图18的混合电路的示例Doherty组合器配置。

图23示出从图22的组合器中的Doherty行为得到的阻抗轨迹。

图24示出使用图18的混合电路的另一示例Doherty组合器配置。

图25示出混合电路和基于自动变换器的阻抗匹配集成作为集成无源设备(IPD)的示例。

图26示出具有反向(inverted)负载调制轨迹的示例Smith图。

图27示出作为IPD的混合电路的集成的另一示例。

图28示出可以实现具有如这里描述的一个或多个特征的Doherty组合器的功率放大器的示例架构。

图29描绘具有这里描述的一个或多个特征的无线设备。

图30示出具有如这里描述的一个或多个特征的功率放大器(PA)的示例架构。

图31示出用于Doherty PA的组合器电路的示例。

图32示出用于Doherty PA的划分器电路的示例。

图33示出可以用作图30的分割器的功率划分器的示例。

图34示出可以用作图30的分割器的功率划分器的另一示例。

图35示出可以用作图30的组合器的组合器的示例。

图36示出可以用作图30的组合器的组合器的另一示例。

图37示出低余量AB类偏置电路的示例。

图38示出低余量B类偏置电路的示例。

图39示出对于峰值放大器使用驱动器级的B类偏置的有益效果的示例。

图40示出对于峰值放大器使用驱动器级的B类偏置的有益效果的另一示例。

图41示出通过在与载波放大和峰值放大相关联的RF信号之间引入相移而可以获得的线性化效果的示例。

图42示出通过在与载波放大和峰值放大相关联的RF信号之间引入不均匀的功率划分而可以获得的线性化效果的示例。

图43示出通过相移和不均匀功率划分的组合而可以获得的组合线性化效果的示例。

图44示出对于前端模块(FEM)在各个操作频率的功率附加效率(PAE)和相邻信道功率(ACP)的示例图。

图45描绘具有这里描述的一个或多个特征的无线设备。

具体实施方式

这里提供的标题(如果有的话)仅用于方便，而不一定影响所主张的发明的范围或含义。这里描述了与射频(RF)功率放大器(PA)有关的系统、设备、电路和方法。

使用Balun变换器的功率放大器

图1示出在一些实施例中，具有如这里描述的一个或多个特征的PA 100可以被配置为提供具有期望的线性和效率中的任一者或两者的宽带能力。PA100被示出为接收RF信号(RF_IN)并生成放大的信号(RF_OUT)。这里更详细描述与这样的PA有关的各种示例。

图2示出具有如这里描述的一个或多个示例的PA 100的示例架构。所示的架构是Doherty PA架构。尽管在这样的Doherty PA架构的上下文中描述各个示例，但是将理解，还可以在其他类型的PA系统中实现本公开的一个或多个特征。

示例PA 100被示出为包括用于接收要放大的RF信号的输入端口(RF_IN)。这样的输入RF信号在被分割到载波放大路径110和峰值放大路径130中之前可以被预驱动器放大器102部分放大。这样的分割可以由分割器104实现。这里更详细描述与分割器104有关的示例，包括参照图3和图7的示例。

在图2中，载波放大路径110被示出为包括衰减器112和统一标记为114的放大级。放大级114被示出为包括驱动器级116和输出级120。驱动器级116被示出为由偏置电路118偏置，并且输出级120被示出为由偏置电路122偏置。在一些实施例中，可以存在更多或更少数目的放大级。在这里描述的各个示例中，放大级114有时被描述为放大器；然而，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

在图2中，峰值放大路径130被示出为包括相移电路132和统一标记为134的放大级。放大级134被示出为包括驱动器级136和输出级140。驱动器级136被示出为由偏置电路138偏置，并且输出级140被示出为由偏置电路142偏置。在一些实施例中，可以存在更多或更少数目的放大级。在这里描述的各个示例中，放大级134有时被描述为放大器；然而，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

图2进一步示出载波放大路径110和峰值放大路径130可以由组合器144组合，以便在输出端口(RF_OUT)产生放大的RF信号。这里更详细描述与组合器144有关的示例，包括参照图4和图7的示例。

在一些实施例中，图2的分割器104可以被实现为集总元件功率划分器。这样的功率划分器可以被实现为修改的Wilkinson型功率分割器，其被配置为将DC功率提供至驱动器级(例如，图2中的116和136)中的每一个。图3示出可以被实现为图2的分割器104的修改的Wilkinson型功率分割器104的示例配置。图7示出如何可以在图2的PA 100的电路示例中实现修改的Wilkinson型功率分割器104的示例。

在图3中，修改的功率分割器104被示出为包括输入端口150，其被配置为接收输入RF信号。如图7的示例PA电路100所示，输入端口150可以耦合至预驱动器放大器102的晶体管Q0的集电极(collector)。输入端口150还被示出为通过节点152耦合至划分器节点156。节点152被示出为通过电感L1(例如，电感器)耦合至DC供电端口154。可以通过DC供电端口154获得用于驱动器级中的每一个的DC功率。在图3中，L1可以是修改的Wilkinson型划分器的一部分，其将看入划分器中的阻抗匹配到呈现给预驱动器PA集电极的阻抗。同时，L1可以用作用于预驱动器的DC路径。

在图3中，载波放大路径(图2中的110)被示出为包括从划分器节点156通过电容C1、节点158和电容C3至节点160的路径。节点160可以或可以不连接至端口162以促进前述路径至载波放大器(例如，图2中的114)的耦合。节点158被示出为通过电容C2耦合至地。节点160被示出为通过电感L2耦合至地。

在图3中，峰值放大路径(图2中的130)被示出为包括从划分器节点156通过电容C4、节点164和电容C5至节点166的路径。节点166可以或可以不连接至端口168以促进前述路径至峰值放大器(例如，图2中的134)的耦合。节点164被示出为通过电感L3耦合至地。节点166被示出为通过电感L4耦合至地。

在图3中，电阻R1被示出为耦合载波放大路径的节点158和峰值放大路径的节点164。电阻R1可以被选择以充当隔离电阻器，以防止或减少来自载波和/或峰值放大器的源拉动效应。

在图3中，可以选择电容C1以提供用于载波放大路径的DC阻挡功能。类似地，可以选择电容C4以提供用于峰值放大路径的DC阻挡功能。

在图3中，可以选择电容C3和电感L2以提供预驱动器放大器(例如，图2和图7中的102)和载波放大器114之间的阻抗匹配。类似地，可以选择C5和电感L4以提供预驱动器放大器(例如，图2和图7中的102)和峰值放大器134之间的阻抗匹配。

在图3中，可以选择与载波放大路径相关联的电容C2和与峰值放大路径相关联的电感L3，以提供两个路径之间的期望的相移。可以选择这样的相移以例如补偿和/或调谐与峰值放大器134相关联的AM-PM现象。在图2中，这样的相移功能被描绘为沿峰值放大路径130的块132。

在一些实施例中，并且如图2所示，可以沿载波放大路径110(例如，在载波放大器114之前)或峰值放大路径130(例如，在峰值放大器134之前)提供衰减器112。这样的衰减器可以被配置为提供期望的衰减调节，以补偿和/或调谐与载波和峰值放大器中的任一或两者相关联的AM-AM现象。这样的衰减器还可以提升两个放大路径之间的不均匀功率划分。

要注意，AM-AM和/或AM-PM效应的前述校正和/或调谐可以导致图2和图7中的PA 100基本上线性。这样的线性可以无需数字预失真就实现，所述数字预失真典型地降低PA系统的效率和PA系统在用于便携无线设备的放大器中的适用性。此外，由图2和图7的PA 100实现的线性(没有数字预失真)可以类似于与AB类单端放大器相关联的线性性能。

在一些实施例中，图2的组合器144可以被实现为或类似集总元件平衡至不平衡(BALUN)变换器。图4示出可以提供这样的BALUN变换器功能的组合器144的示例配置。图7示出在图2的PA 100的电路示例中可以如何实现组合器144的示例。

在图4中，组合器144被示出为包括在组合节点186连结的、载波放大路径(例如，图2中的110)中的一部分和峰值放大路径(130)中的一部分。组合节点186被示出为耦合至输出端口198(图2和图7中的RF_OUT)。

在图4中，载波放大路径中的该部分被示出为通过电感L13耦合组合节点186和节点182。节点182可以或可以不连接至端口180以促进前述路径至载波放大器(例如，图2中的114)的耦合。节点182被示出为通过电容C11和电感L12耦合至地。节点182也被示出为通过电感L11耦合至端口184。

在图4中，峰值放大路径的该部分被示出为通过电感L16、节点196和电容C14耦合组合节点186和节点192。节点192可以或可以不连接至端口190以促进前述路径至峰值放大器(例如，图2中的134)的耦合。节点192被示出为通过电容C12和电感L15耦合至地。节点192还被示出为通过电感L14耦合至端口194。节点L196被示出为通过电容C13耦合至地。

在图4中，节点182可以通过端口180耦合至载波放大器(114)的输出级(例如，图2中的120)的集电极。因此，可以通过端口184和电感L11将DC馈送提供至载波放大器(114)的输出级(120)。类似地，节点192可以通过端口190耦合至峰值放大器(134)的输出级(例如，图2中的140)的集电极。因此，可以通过端口194和电感L14将DC馈送提供至峰值放大器(134)的输出级(140)。

在图4中，可以选择电容C11、电感L12和电感L13以充当用于载波放大器(114)的输出的第二谐波抑制器。类似地，可以选择电容C12、电感L15和电感L16以充当用于峰值放大器(134)的输出的第二谐波抑制器。

在图4中，可以选择电容C13和电容C14以提供对于峰值放大器(134)的输出的相位补偿。在一些实施例中，C13和C14可以被实现为表面安装技术(SMT)电容器。在这样的实施例中，可以使用少至两个SMT电容器将组合器144实现为宽带功率组合器。

图4的示例组合器144可以提供用于Doherty PA架构的操作的期望的功能。例如，Doherty PA架构中的峰值放大器在其被关断时典型地需要表现为短路或非常低的阻抗路径，并且当使用LC BALUN配置时，载波放大器典型地充当单端放大器，其等效电路与典型单段匹配网络(例如，串联L和旁路C)相似或相同。在这样的状态下，由载波放大器所见的阻抗可以翻倍。

当峰值放大器接通时，PA系统可以以与“推挽”放大器类似的方式操作。例如，来自载波放大器的RF电流可以看见来自峰值放大器的电流。在这样的状态下，因为可以减少偶次谐波内容，所以可以改进线性。

如这里所述，具有示例LC BALUN配置的组合器144可以以紧凑形式，使用少至两个SMT组件(例如，电容器)实现。这样的组合器可以被配置为提供从例如50欧姆输出至包括RF扼流器和谐波抑制器的峰值和载波放大器的晶体管集电极的阻抗匹配。

如这里所述，具有示例LC BALUN配置的组合器144可以被实现以便与其他Doherty拓扑相比减小载波放大器路径中的损耗。这样的特征继而可以促进回退和高功率模式时的高效的维护。此外，LC BALUN配置可以提供用于载波放大器的需要的或期望的阻抗和相位调节。当设计非对称加载的Doherty发送器时，这样的特征可能是重要的。

在一些实施例中，与如这里描述的峰值放大器相关联的负载调制通常与传统Doherty发送器中相反。图5示出使用BALUN变换器配置的传统Doherty发送器的载波(200)和峰值(202)放大器的负载调制轮廓。图6示出使用如这里描述的BALUN变换器配置的Doherty发送器的载波(204)和峰值(206)放大器(例如，图7)的负载调制轮廓。对于图5和图6中的峰值放大器，可以看出，阻抗轨迹从其各自短路状态(例如，当峰值放大器关断时)沿相反方向运行至其各自最佳负载阻抗状况(例如，当峰值放大器贡献与载波放大器相同功率时)。对于图5的传统示例，随着功率增大，峰值放大器的阻抗轨迹沿与载波放大器的阻抗轨迹相同的方向运行。对于图6的示例，随着功率增大，峰值放大器的阻抗轨迹在与载波放大器的阻抗轨迹相反的方向运行。

图7示出具有如这里描述的一个或多个特征的PA 100的示例。PA可以包括诸如一级单端放大器的预驱动器放大器102。预驱动器放大器102的输出被示出为提供至分割器104，诸如参照图3描述的示例。分割器104的分割的输出被示出为提供至载波放大器114和峰值放大器134。载波放大器114和峰值放大器134的输出被示出为由组合器144组合，诸如参照图4描述的示例。

在图7的示例PA 100中，分割器104和组合器144可以产生宽带组合。例如，由于例如提供宽带相移的超前滞后(lead-lag)网络，分割器104在本质上是宽带的。这样的相移响应的示例被示出为图8中的曲线250。示例响应曲线250代表匹配电抗性(reactive)基极阻抗和驱动器放大器集电极之间的典型的相位差。还注意，分割器104提供有利的特征，诸如对实际阻抗匹配的电抗性、载波和峰值放大器之间的隔离，并仍然产生宽带性能。

在另一示例中，具有其LC BALUN配置的组合器144还可以对PA 100的宽带性能有贡献。如这里所述，LC BALUN可以包括谐波抑制器，其被配置为保持阻抗轨迹在较低的恒定Q圆内。这样的阻抗响应的示例被示出为图9中的曲线260、262和264。示例响应曲线260、262和264代表对于不同ZP值的集电极负载阻抗相对于频率。ZP1表示当载波和峰值PA都接通(在操作中)时由载波PA集电极看见的负载阻抗，并且在示例中其约为5.7+j0.119欧姆。ZP2是在峰值PA集电极的集电极阻抗，其与之前的情况类似(例如，当两个PA都接通时，相同的阻抗)。ZP4是当峰值PA关断时由载波PA集电极所见的阻抗，在示例中其有效地翻倍至大约10.86+j0.058欧姆。这样的特征有效的提高PA架构带宽，因为阻抗相对于频率不沿着Smith图扩展。

具有如这里描述的一个或多个特征的PA架构(包括图1至图4和图7的示例)可以被配置为产生很好的线性和高效的宽带性能。例如，使用LTE信号(例如，10-MHz BW，QPSK，12RB)对于-37-dBc ACLR(相邻信道泄露功率比)可以实现21％相对带宽。图10示出对于不同采样的ACLR曲线和功率附加效率(PAE)曲线。曲线的上侧集合(270，292)分别是对于27.5和27dBm输出功率电平的功率附加效率(PAE)。曲线的中间集合(274，276)分别是对于27.5和27dBm输出功率电平的ACLR1。虚线曲线(278)是对于27.5dBm输出功率的ACLR2。在ACLR性能的上下文中，可以看出，在27-dBm输出功率的-37-dBc ACLR带宽近似为525MHz(例如，在标记“m39”和“m38”之间)，其为近似2500Mhz的中心频率(例如，标记“m48”)的近似21％。要注意，如果允许ACLR水平提高，则带宽甚至可以更宽。

在一些实现方式中，具有这里描述的一个或多个特征的设备和/或电路可以被包括在诸如无线设备的RF设备中。这样的设备和/或电路可以直接在无线设备中，以如这里描述的模块形式或以其某种组合实现。在一些实施例中，这样的无线设备例如可以包括蜂窝电话、智能电话、具有或没有电话功能的手持无线设备、无线平板电脑等。

图11示意性描绘具有这里描述的一个或多个有利特征的示例无线设备400。在示例中，统一标记为PA架构100的一个或多个PA 110可以包括如这里描述的一个或多个特征。这样的PA例如可以促进无线设备400的多频带操作。

PA 110可以从收发器410接收其各自RF信号，该收发器410可以被配置和操作以产生要放大和发送的RF信号，并处理所接收的信号。收发器410被示出为与基带子系统408交互，该基带子系统408被配置为提供适用于用户的数据和/或语音信号与适用于收发器410的RF信号之间的转换。收发器410还被示出为连接至电力管理组件406，其被配置为管理用于无线设备400的操作的电力。这样的电力管理还可以控制基带子系统408和PA 110的操作。

基带子系统408被示出为连接至用户接口402，以促进提供至用户和从用户接收的语音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统408还可以连接至存储器404，存储器404被配置为存储数据和/或指令以促进无线设备400的操作和/或提供用于用户的信息的存储。

在示例无线设备400中，PA 110的输出被示出为匹配(经由匹配电路420)并经由其各自双工器412a-412d和频带选择开关414路由至天线416。频带选择开关414可以被配置为允许操作频带的选择。在一些实施例中，每个双工器412可以允许使用公共天线(例如，416)同时执行发送和接收操作。在图11中，接收的信号被示出为路由至“Rx”路径(未示出)，“Rx”路径可以包括例如低噪声放大器(LNA)。

多个其他无线设备配置可以利用这里描述的一个或多个特征。例如，无线设备不需要是多频带设备。在另一示例中，无线设备可以包括诸如分集天线的额外天线、以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS的额外连接特征。

使用绕线圈的Balun变换器的信号组合

组合器可以被实现为Doherty PA的一部分，并且典型地被用于提供多个功能。例如，组合器可以被配置为当PA以满功率操作时提供相等功率组合。图12示出这样的配置的示例，其中组合器可以用作传统功率组合器。在图12中，各个性能和操作参数的值是示例；并且可以对于不同应用适当调节。

因此，在图12中，图示配置2100，其中载波放大器2110和峰值放大器2112处于接通状态。在一些实现方式中，载波放大器2110和峰值放大器都饱和，并具有50％或更大的功率附加效率(PAE)。载波放大器2110和峰值放大器2112的输出馈送至传输线组合器2120的各个输入端口2131、2132。在第一输入端口2131和第二输入端口2132，可以呈现50欧姆的阻抗。传输线组合器2120包括耦合在第一输入端口2131和第二输入端口2132之间的50欧姆传输线2121、以及耦合在第二输入端口2132和输出端口2133之间的35.5欧姆传输线2122。35.5欧姆传输线2122的输入可以呈现25欧姆的阻抗。

在另一示例中，组合器可以被配置为提供PA和耦合至PA的负载之间的阻抗变换。例如，当峰值放大器空闲时，从负载至载波放大器的输出可以实现2:1阻抗变换。这样的变换功能在图13中示出。再次，各个性能和操作参数的值是示例；并且可以对于不同应用适当调节。前述功能可能在尽可能宽的部分带宽上是期望的，以便用一个放大器实现多个操作频率的经济的覆盖。

因此，在图13中，图示配置2150，其中载波放大器2110处于接通状态，并且峰值放大器2112处于断开状态。在一些实现方式中，载波放大器2110是饱和的，并具有50％或更大的PAE。在这样的配置2150中，在第一输入端口2131可以呈现100欧姆的阻抗，并且在第二输入端口2132可以呈现非常高的阻抗(近似开路)。

图14示出公共Doherty组合器2120的示例，其包括两个或更多四分之一波传输线2121、2122，该两个或更多四分之一波传输线2121、2122以一种方式设置，使得实现组合和阻抗变换功能两者。这样的实现典型地是相对笨重的，尤其在低频时。因此，这样的组合器2120可能尤其不适用于在诸如RFIC(射频集成电路)、MMIC(单片微波集成电路)和其他RF模块的设备中的应用。在图15的示例Smith图2144中示出对于图14的Doherty组合器2120的阻抗扩散(spread)相对于频率。

其他类型的Doherty组合器可以基于集总元件。这样的实现方式中的大多数被限制于相对窄的操作频带。

图16示出Doherty组合器2220的另一示例，其使用在隔离端口2222具有接近开路的终端阻抗的3dB耦合器2221。即使这样的实现方式与图14的示例组合器2120相比更紧凑，由于它的四分之一波长，它对于诸如RFIC、MMIC和其他RF模块的应用，在低频时也仍然通常过大。组合器2220包括3db耦合器2221，其具有耦合至组合器2220的第一输入端口2231的第一端口、耦合至组合器2220的第二输入端口2232的第二端口、耦合至组合器2220的输出端口2233的第三端口、以及耦合至接近开路终端阻抗的第四端口(例如，隔离端口2222)。在图17的示例Smith图2244中示出对于图16的Doherty组合器2220的阻抗扩散相对于频率。

图18和图19示出可以用作Doherty组合器的混合电路的示例。这样的混合电路可以被配置为尤其适用于诸如RFIC、MMIC和其他RF模块的应用。图18示出这样的混合电路的示意表示，并且图19示出其示例布局。

图18和图19的混合电路可以被实现为基于balun的半集总90度混合。由于所使用的balun的紧凑性质，这样的设计可以容易地在诸如硅、GaAs以及IPD(例如，玻璃或硅)的绝缘/半绝缘基板上实现。

在图18和19的混合电路中，各个性能和操作参数的值是示例；并且可以对于不同应用适当调节。

因此，在图18中，信号组合器2320被示出为包括第一端口2331、第二端口2332、第三端口2333和第四端口2334。第一电容器2322耦合第一端口2331和第二端口2332。第二电容器2323耦合第三端口2333和第四端口2334。信号组合器2320还包括具有分别耦合至信号组合器2320的四个端口2331-2334的四个端口的变换器2321。在图19中，图示包括balun变换器2391的基本类似的信号组合器2390，该balun变换器2391包括第一线圈和第二线圈。

图20示出可以表示图16的示例的示例S参数(分散参数)矩阵，并且图21示出可以表示图18和图19的示例的示例S参数矩阵。可以看出，图21的S参数矩阵与图20的S参数矩阵显著不同。在图16的示例中，隔离端口的开路终端(termination)可以导致Doherty行为。在图18和图19的示例中，可以在隔离端口提供特定终端(termination)以实现Doherty行为。这里更详细描述终端的示例。

在一些实施例中，可以示出，这样的特定终端可以实现为电容(例如，电容器)，其电抗在大小上等于系统的特征阻抗。因此，这样的电容可以表示为C＝1/(2πf Z0)，其中，f是Doherty PA的操作频率，并且Z₀是耦合至Doherty PA的负载的特征阻抗。

图22示出利用图18和图19的混合电路的Doherty组合器配置2400的示例。配置2400包括：第一输入端口2431，其可以被配置为接收Doherty PA的载波放大信号；第二输入端口2432，其可以被配置为接收Doherty PA的峰值放大信号；以及输出端口2433，其输出在第一输入端口2431和第二输入端口2432接收的信号的组合。配置2400包括具有第一线圈2401和第二线圈2402的变换器(例如，balun变换器)，该第一线圈2401实现在第一端口2411和第二端口2412之间，该第二线圈2402实现在第三端口2413和第四端口2414之间。第一端口2411和第三端口2413由第一电容器2421和第二端口2412耦合，并且第四端口2414由第二电容器2422耦合。第三端口2413经由终端电路耦合至地，该终端电路在图22中包括第三电容器2423。在一些实现方式中，第一电容器2421和第二电容器2422的电容相等。在一些实现方式中，第三电容器2423的电容是第一电容器2421和/或第二电容器2422的电容的两倍。

在图23中示出从图22的组合器2400中的Doherty行为得到的阻抗轨迹2444。阻抗轨迹的扩散比图17的示例的阻抗轨迹的扩散略宽，但优于图15的示例。在图22的Doherty组合器中，各个性能和操作参数的值是示例；并且可以对于不同应用适当调节。

可以看出，具有L＝Z₀/(2πf)的电感终端的替代配置可以以类似方式提供Doherty组合器功能。在此情况下载波和峰值放大器的端口位置可以交换。图24示出利用这样的电感终端的示例。

图24的Doherty组合器配置2500包括：第一输入端口2531，可以被配置为接收Doherty PA的载波放大的信号；第二输入端口2532，可以被配置为接收Doherty PA的峰值放大的信号；以及输出端口2533，输出在第一输入端口2531和第二输入端口2532接收的信号的组合。配置2500包括具有第一线圈2501和第二线圈2502的变换器(例如，balun变换器)，该第一线圈2501实现在第一端口2511和第二端口2512之间，该第二线圈2502实现在第三端口2513和第四端口2514之间。第一端口2511和第三端口2513由第一电容器2521耦合，并且第二端口2512和第四端口2514由第二电容器2522耦合。第三端口2513经由终端电路耦合至地，该终端电路在图24中包括电感器2523。在图24的Doherty组合器2500中，各个性能和操作参数的值是示例；并且可以对于不同应用适当调节。

在一些实施例中，参照图18、19和20-24描述的示例对于RFIC、MMIC和RF模块(例如，混合模块)配置尤其有用，在RFIC、MMIC和RF模块(例如，混合模块)配置中，通过使用磁变换器或自动变换器来实现阻抗匹配。在一些实施例中，峰值放大器设备的接近开路的输出阻抗不被匹配电路反向(invert)，并且可以在Doherty组合器的峰值放大器端口原样呈现。

图25示出将具有如这里描述的一个或多个特征的混合电路和基于自动变换器的阻抗匹配集成为集成无源设备(IPD)的示例。电路2600包括IPD2602，其包括包含一个或多个自动变换器的阻抗匹配网络2610。IPD还包括例如如上所述的组合器2620。电路2600还包括具有载波放大器2611和峰值放大器2612的MMIC 2601。

如果使用阻抗反向匹配电路，诸如Π网络、T网络或四分之一波变换器，则峰值放大器当其空闲时典型地在Doherty组合器的输入呈现接近短路的阻抗。在这样的示例中，从Doherty组合器典型地需要或期望反向负载调制轨迹(例如，从0.5*Rload阻抗至Rload阻抗，如图26的示例Smith图2744所示)。在一些实施例中，这样的功能可以通过交换载波和峰值放大器输入实现。图27示出这样的交换配置的示例。因此，在图27中，电路2700包括IPD 2702，其包括例如如上所述的组合器2720。电路2700还包括MMIC 2701，其具有载波放大器2711和峰值放大器2712。电路还包括阻抗反向匹配电路2710。尽管图27中没有示出，但是阻抗反向匹配电路2710可以在IPD 2702内实现。

在图25至图27中，各个性能和操作参数的值是示例；并且可以对于不同应用适当调节。

图28示出PA 2800的示例架构，其中可以实现具有如这里所述的一个或多个特征的Doherty组合器。所示的架构是Doherty PA架构。尽管在这样的Doherty PA架构的上下文中描述各个示例，但是将理解，还可以在其他类型的PA系统中实现本公开的一个或多个特征。

示例PA 2800被示出为包括用于接收要放大的RF信号的输入端口(RF_IN)。这样的输入RF信号在被分割到载波放大路径2810和峰值放大路径2830中之前可以被预驱动器放大器2802部分放大。这样的分割可以由分割器2804实现。这里更详细描述与分割器2804(这里也称为划分器或功率划分器)有关的示例。

在图28中，载波放大路径2810被示出为包括衰减器2812和统一标记为2814的放大级。放大级2814被示出为包括驱动器级2816和输出级2820。驱动器级2816被示出为由偏置电路2818偏置，并且输出级2820被示出为由偏置电路2822偏置。在一些实施例中，可以存在更多或更少数目的放大级。在这里描述的各个示例中，放大级2814有时被描述为放大器；然而，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

在图28中，峰值放大路径2830被示出为包括相移电路2832和统一标记为2834的放大级。放大级2834被示出为包括驱动器级2836和输出级2840。驱动器级2836被示出为由偏置电路2838偏置，并且输出级2840被示出为由偏置电路2842偏置。在一些实施例中，可以存在更多或更少数目的放大级。在这里描述的各个示例中，放大级2834有时被描述为放大器；然而，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

图28进一步示出载波放大路径2810和峰值放大路径2830可以由组合器2844组合，以便在输出端口(RF_OUT)产生放大的RF信号。这里更详细描述与组合器2844有关的示例。例如，组合器2844可以实现为图22和图24的组合器中的一个。

在一些实现方式中，具有这里描述的一个或多个特征的设备和/或电路可以被包括在诸如无线设备的RF设备中。这样的设备和/或电路可以直接在无线设备中，以如这里描述的模块形式或以其某种组合实现。在一些实施例中，这样的无线设备例如可以包括蜂窝电话、智能电话、具有或没有电话功能的手持无线设备、无线平板电脑等。

图29示意性描绘具有这里描述的一个或多个有利特征的示例无线设备2900。在示例中，统一标记为PA架构2101的一个或多个PA 2910可以包括如这里描述的一个或多个特征。这样的PA例如可以促进无线设备2900的多频带操作。

PA 2110a-2110d可以从收发器2910接收其各自RF信号，该收发器2910可以被配置和操作以产生要放大和发送的RF信号，并处理所接收的信号。收发器2910被示出为与基带子系统2908交互，基带子系统2908被配置为提供适用于用户的数据和/或语音信号与适用于收发器2910的RF信号之间的转换。收发器2910还被示出为连接至电力管理组件2906，电力管理组件2906被配置为管理用于无线设备2900的操作的电力。这样的电力管理还可以控制基带子系统2908和PA 2110a-2110d的操作。

基带子系统2908被示出为连接至用户接口2902，以促进提供至用户和从用户接收的语音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统2908还可以连接至存储器2904，存储器2904被配置为存储数据和/或指令以促进无线设备2900的操作和/或提供用于用户的信息的存储。

在示例无线设备2900中，PA 2110a-2110d的输出被示出为匹配(经由匹配电路2920a-2920d)并经由其各自双工器2912a-2912d和频带选择开关2914路由至天线2916。频带选择开关2914可以被配置为允许操作频带的选择。在一些实施例中，每个双工器2912可以允许使用公共天线(例如，2916)同时执行发送和接收操作。在图29中，接收的信号被示出为路由至“Rx”路径(未示出)，“Rx”路径可以包括例如低噪声放大器(LNA)。

多个其他无线设备配置可以利用这里描述的一个或多个特征。例如，无线设备不需要是多频带设备。在另一示例中，无线设备可以包括诸如分集天线的额外天线、以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS的额外连接特征。

具有改进的线性化的功率放大

公开了与Doherty功率放大器(PA)应用有关的各个示例，诸如用于在3G和4G手持设备应用中使用的高峰值对平均功率比(PAPR)4G调制信号的那些应用。在一些实施例中，通过相对于其他设计使用Doherty方法，可以对于相同相邻功率电平比(ACLR)水平实现高10％的峰值功率附加效率(PAE)水平。这样的PAE性能可以以低得多的整体系统复杂度而与包络追踪(ET)PA的PAE性能相当。

传统上，已经广泛认为，Doherty PA由于尺寸、复杂度和非线性行为，不适用于在手持设备中的线性PA应用。实际上，在基站应用中，典型地与Doherty PA一起使用预失真线性化器，以满足线性要求。如这里描述的，可以适当处理与Doherty PA相关联的诸如尺寸、复杂度和线性的问题。

图30示出具有如这里描述的一个或多个特征的PA 3100的示例架构。所示的架构是Doherty PA架构。尽管在这样的Doherty PA架构的上下文中描述各个示例，但是将理解，也可以在其他类型的PA系统中实现本公开的一个或多个特征。

示例PA 3100被示出为包括输入端口(RF_IN)，用于接收要放大的RF信号。这样的输入RF信号在被分割到载波放大路径3110和峰值放大路径3130中之前可以被预驱动器放大器3102部分放大。这样的分割可以由分割器3104实现。这里更详细描述与分割器3104(这里也称为划分器或功率划分器)有关的示例。

在图30中，载波放大路径3110被示出为包括衰减器3112和统一标记为3114的放大级。放大级3114被示出为包括驱动器级3116和输出级3120。驱动器级3116被示出为由偏置电路3118偏置，并且输出级3120被示出为由偏置电路3122偏置。在一些实施例中，可以存在更多或更少数目的放大级。在这里描述的各个示例中，放大级3114有时被描述为放大器；然而，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

在图30中，峰值放大路径3130被示出为包括相移电路3132和统一标记为3134的放大级。放大级3134被示出为包括驱动器级3136和输出级3140。驱动器级3136被示出为由偏置电路3138偏置，并且输出级3140被示出为由偏置电路3142偏置。在一些实施例中，可以存在更多或更少数目的放大级。在这里描述的各个示例中，放大级3134有时被描述为放大器；然而，将理解，这样的放大器可以包括一个或多个级。

图30进一步示出载波放大路径3110和峰值放大路径3130可以由组合器3144组合，以便在输出端口(RF_OUT)产生放大的RF信号。这里更详细描述与组合器3144有关的示例。

图31示出用于Doherty PA的组合器电路的示例。这样的组合器可以被配置为提供中等带宽性能。在图31中，峰值放大器信号和载波放大器信号被示出为从其各自的集电极(未示出)接收并组合，以便产生可以提供至例如双工器的输出。在图31中，阻抗值以及各个电容和电感元件的值是示例；并且将理解，还可以实现其他值。

组合器3200包括：第一输入端口3211(其可以接收峰值放大器信号)；第二输入端口3212(其可以接收载波放大器信号)；以及输出端口3213，其提供在第一输入端口3211和第二输入端口3212接收的信号的组合。

第一输入端口3211耦合至第一节点3211。第一节点3221还耦合至地(经由第一电容器3241和第三电感器3233)以及第二节点3222(经由第一电感器3231)。第二节点3222耦合至地(经由第二电容器3242)和第三节点3223(经由第二电感器3232)。

第二输入端口3212耦合至第四节点3224。第四节点还耦合至地(经由第三电容器3243和第五电感器3235)以及第五节点3225(经由第四电感器3234)。第五节点3225耦合至地(经由第四电容器3244)和第三节点3223(经由第五电容器3245)。

输出端口3213耦合至第六节点3226。第六节点3226还耦合至地(经由第六电感器3236)以及第三节点3223(经由第六电容器3246)。

第一输入端口3211、第二输入端口3212、第一电容器3241、第三电感器3233、第三电容器3243和第五电感器3235可以实现为集成无源设备(IPD)。在一些实施例中，组件可以实现在单GaAs裸芯3270上。

在第二节点3222和第五节点3225呈现的阻抗每个可以是25欧姆。在第三节点3223呈现的阻抗可以是12.5欧姆。

图32示出用于Doherty PA的功率划分器电路的示例。这样的划分器可以与图31的示例组合器一起使用，并且被配置为提供中等带宽性能。在图32中，输入射频(RF)信号被示出为在输入3311处被接收并划分到两个路径中。第一路径可以在第一输出3312耦合至峰值PA，并且第二路径可以在第二输出3313耦合至载波PA。沿着第一路径布置电感器3331，并且沿着第二路径布置电容器3341。在图32中，各个电容和电感元件的值是示例；并且将理解，还可以实现其他值。

图33示出可以用作图30的分割器3104的功率划分器3400的示例。在图33中，功率划分器3400包括具有相对彼此定位的两个线圈的变换器3450。第一线圈可以具有彼此耦合的交织绕组，其中一个绕组耦合至输入3411，并且另一绕组耦合至第一输出3414。第二线圈可以具有彼此耦合的交织绕组，其中一个绕组耦合至隔离端口3412，并且另一绕组耦合至第二输出3413。

图33的示例可以被配置为具有宽带能力的正交划分器。这样的划分器可以被配置为半集总90度功率分割器，其对于低频可以实现为IPD设计，并且对于较高频还可以实现为GaAs裸芯上的集成分割器。

功率分割器3400还可以包括耦合线圈的电容器3441和3442。在一些实施例中，第一电容器3441耦合在输入3411和隔离端口3412之间，并且第二电容器3442耦合在第一输出3413和第二输出3414之间。

利用上述配置，在输入端口接收的RF信号的功率可以划分到两个输出端口3413和3414中。这样的划分的信号可以提供至图30的载波放大器和峰值放大器。

图34示出可以用作图1的分割器3104的功率划分器3500的示例。上面描述了涉及这样的功率划分器的额外细节，包括但不限于题为“使用Balun变换器的功率放大”的部分。

图34的示例可以被配置为具有宽带能力的正交划分器。在一些实施例中，这样的划分器可以被配置为集总90度功率分割器，其对于低频可以实现为SMT电路，并且对于较高频还可以实现为GaAs裸芯上的集成(例如，IPD)分割器。

图35示出可以用作图30的组合器3144的组合器3600的示例。上面描述了涉及这样的组合器的额外细节，包括但不限于题为“使用Balun变换器的功率放大”的部分。

图35的示例可以实现为具有宽带能力的SMT电路。在一些实施例中，这样的组合器可以包括利用集总balun实现的功率组合和动态负载拉动功能。

图36示出可以用作图30的组合器3144的组合器3700的另一示例。上面描述了涉及这样的组合器的额外细节，包括但不限于题为“使用绕线圈的Balun变换器的信号组合”的部分。

图36的示例可以实现为具有宽带能力的IPD。在一些实施例中，这样的组合器可以包括利用半集总90度混合配置实现的功率组合和动态负载拉动功能。

参照图30，在一些实施例中，载波放大器3114的驱动器级3116和输出级3120中的每一个可以被配置为在AB类模式下操作。此外，峰值放大器3134的驱动器级3136和输出级3140中的每一个可以被配置为在B类模式下操作。对于这样的配置，可以使用诸如图38和39所示的偏置电路的偏置电路，以分别偏置载波放大器3114和峰值放大器3134的各级。因此，载波放大器3114和峰值放大器3134可以在不同偏置模式下操作。此外，对于每个放大器3114、3134，每个级(3116，3120和3136、3140)可以在不同偏置模式下操作。不同偏置模式可以包括A类、B类、AB类、C类、D类、F类、G类、I类、S类、T类或任何其他偏置模式。

图37示出可以用于提供偏置电压(VBIAS)至载波放大器3114的级(驱动器3116或输出3120)的低余量AB类偏置电路的示例。因此，AB类偏置电路可以提供图30的偏置电路3118和/或偏置电路3122的功能。可以实现晶体管、二极管、电容和电阻的适当选择以适应这样的驱动器和输出级功能。在一些实施例中，图37的示例偏置电路可以特别适合于与其中低电压余量使得难以使用传统2xVbe偏置电路的CMOS或GaAs上的外部带隙参考(reference)集成。图37的偏置电路可以包括在基带频率的充足带宽，以支持诸如LTE的宽带信号。

图38示出可以用于提供偏置电压(VBIAS)至峰值放大器3134的级(驱动器3136或输出3140)的低余量B类偏置电路的示例。因此，B类偏置电路可以提供图30的偏置电路3138和/或偏置电路3142的偏置功能。可以实现晶体管、二极管、电容和电阻的适当选择以适应这样的驱动器和输出级功能。

图39示出对于峰值放大器(图1中的3134)利用驱动器级的B类偏置的有益效果的示例。图39的曲线图4000包括对于不同配置作为输出功率的函数的输出级电流的图。对于载波放大器，实线4011针对在B类模式下偏置驱动器和输出级中的每一个的配置，而虚线4011针对具有驱动器级的AB类偏置和输出级的B类偏置的配置。类似地，对于峰值放大器，实线4021针对在B类模式下偏置驱动器和输出级中的每一个的配置，而虚线4022针对具有驱动器级的AB类偏置和输出级的B类偏置的配置。如图39所示，在峰值放大器中的驱动器级中使用B类偏置极大减小了输出级的电流消耗。然而，在载波放大器中的驱动器级中使用B类偏置稍微增大了输出级的电流消耗。

图40示出对于峰值放大器(图1中的3134)利用驱动器级的B类偏置的有益效果的示例。图40的曲线图4100包括对于不同配置作为输出功率的函数的功率附加效率(PAE)的图。实线4101针对在B类模式下偏置峰值放大器的驱动器和输出级中的每一个的配置。虚线4102针对在AB类模式下偏置驱动器级并在B类模式下偏置输出级的配置。两点虚线4103针对在AB类模式下偏置的等效非Doherty放大器。如图40所示，在峰值放大器中的驱动器级中使用B类偏置显著提高了PAE性能。

图41示出通过在与载波放大和峰值放大相关联的RF信号之间引入相移而可以获得的线性化效果的示例。这样的相移可以通过例如图1的相移组件3132引入。图41的曲线图1200包括作为输出功率的函数的AM/AM(左垂直轴)和AM/PM(右垂直轴)的图。对于AM/AM图4211、4212，图41示出：相比于没有相移的配置，与具有相移的配置对应的曲线具有较少AM/AM失真，尤其是在较高输出功率处。类似地，对于AM/PM图4221、4222，图41示出：相比于没有相移的配置，与具有相移的配置对应的曲线具有较少AM/PM失真，尤其是在较高输出功率处。

如这里描述的，划分到载波放大路径和峰值放大路径中的功率可以是不同的。图42示出通过在与载波放大和峰值放大相关联的RF信号之间引入这样的不均匀功率划分而可以获得的线性化效果的示例。这样的不均匀功率划分可以通过例如图1的衰减器组件3112引入或促进。图42的曲线图4300包括作为输出功率的函数的AM/AM(左垂直轴)和AM/PM(右垂直轴)的图。对于AM/AM图4311、4312，图42示出：与具有均匀功率划分配置的配置相比，与具有不均匀功率划分的配置对应的曲线具有较少AM/AM失真,尤其在较高输出功率处。类似地，对于AM/PM图1321、1322，图13示出：与具有均匀功率划分配置的配置相比，与具有不均匀功率划分的配置对应的曲线具有较少AM/PM失真,尤其在中到更高输出功率处。

图43示出通过参照图41和图42描述的前述相移和不均匀功率划分特征的组合而可以获得的组合的线性化效果的示例。图43的曲线图4400包括作为输出功率的函数的增益(左垂直轴)和PAE(右垂直轴)的图。具体地，线4411示出非Doherty放大器的增益，线4412示出没有相移和均匀功率划分的Doherty放大器的增益，并且线4413示出具有相移和不均匀功率划分的Doherty放大器的增益。类似地，线4421示出非Doherty放大器的PAE，线4422示出没有相移和均匀功率划分的Doherty放大器的PAE，并且线4423示出具有相移和不均匀功率划分的Doherty放大器的PAE。

图43示出线性负载调制放大器(具有相移和不均匀功率划分的Doherty PA)具有非常类似于非Doherty PA(例如，AB/F类放大器)的增益压缩曲线的增益压缩曲线。图43还示出线性负载调制放大器(具有相移和不均匀功率划分的Doherty PA)的PAE仅稍稍小于(例如，在较高输出功率小大约3％)经典非线性Doherty放大器(没有线性化的Doherty PA)的PAE。

图44示出对于具有被配置用于LTE操作的双频带Doherty PA的前端模块(FEM)以及具有平均功率追踪(APT)PA的FEM，在各个操作频率的PAE(左垂直轴)和相邻信道功率(ACP)(右垂直轴)的图。图44示出与APT PA相比，对于Doherty PA，PAE通常更高，并且ACP的大小通常更低。在所示的示例中，改进为大约10％。

在一些实现方式中，具有这里描述的一个或多个特征的设备和/或电路可以被包括在诸如无线设备的RF设备中。这样的设备和/或电路可以直接在无线设备中，以如这里描述的模块形式或以其某种组合实现。在一些实施例中，这样的无线设备可以包括例如蜂窝电话、智能电话、具有或没有电话功能的手持无线设备、无线平板电脑等。

图45示意性描绘具有这里描述的一个或多个有利特征的示例无线设备3801。在示例中，统一标记为PA架构3101的一个或多个PA 3110a-3110d可以包括如这里描述的一个或多个特征。这样的PA可以促进例如无线设备3801的多频带操作。

PA 3100a-3100d可以从收发器3810接收其各自RF信号，所述收发器3810可以被配置并操作为生成要放大和发送的RF信号并处理所接收的信号。收发器3810被示出为与基带子系统3808交互，该基带子系统3808被配置为提供适用于用户的数据和/或语音信号与适用于收发器3810的RF信号之间的转换。收发器3810还被示出为连接至被配置为管理用于无线设备3801的操作的电力的电力管理组件3806。这样的电力管理还可以控制基带子系统3808和PA 3110a-3110d的操作。

基带子系统3808被示出为连接至用户接口3802以促进提供至用户和从用户接收的语音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统3808还可以连接至存储器3404，该存储器3404被配置为存储数据和/或指令以促进无线设备3801的操作和/或提供用于用户的信息的存储。

在示例无线设备3801中，PA 3110a-3110d的输出被示出为匹配(经由匹配电路3820a-3820d)并经由其各自双工器3812a-3812d和频带选择开关3814路由至天线3816。频带选择开关3814可以被配置为允许操作频带的选择。在一些实施例中，每个双工器3812可以允许使用公共天线(例如，3816)同时执行发送和接收操作。在图45中，接收的信号被示出为路由至例如可以包括低噪声放大器(LNA)的“Rx”路径(未示出)。

多个其他无线设备配置可以利用这里描述的一个或多个特征。例如，无线设备不需要是多频带设备。在另一示例中，无线设备可以包括诸如分集天线的额外天线、以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS的额外连接特征。

除非上下文清楚地另有需要，否则贯穿说明书和权利要求，词语“包括”、“包含”等要被解释为含有的含义，而不是排他或穷举含义，也就是说，“包括但不限于”的含义。如这里通常使用的词语“耦合”指代可以直接连接或通过一个或多个中间元件连接的两个或更多元件。此外，词语“这里”、“上面”、“下面”和类似意思的词当在本申请中使用时，应指代本申请整体，而不是本申请的任何特定部分。只要上下文允许，上面说明书中使用单数或复数的词语也可以分别包括复数或单数。在两个或更多项目的列表的引用中的词语“或”，该词语包含该词的以下解释中的全部：列表中的项目的任何一个、列表中的项目的全部、或列表中的项目的任何组合。

本发明的实施例的上面的详细描述不意在穷举或将本发明限制在上面公开的精确形式。虽然出于说明目的在上面描述了本发明的特定实施例和示例，但是如相关领域技术人员将认识到的，在本发明的范围内的各种等同修改是可能的。例如，虽然以给定顺序呈现处理或块，但是替代实施例可以以不同顺序执行具有步骤的例程或采用具有块的系统，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改一些处理或块。这些处理或块中的每一个可以以各种不同方式实现。此外，虽然处理或块有时被示出为串行执行，但是这些处理或块替代地可以并行执行，或可以在不同时间执行。

这里提供的本发明的教导可以应用于其他系统，而不必是上面描述的系统。上面描述的各个实施例的元件和动作可以组合以提供其他实施例。

虽然已经描述了本发明的一些实施例，但是仅通过示例而呈现这些实施例，而不意在限制本公开的范围。实际上，这里描述的新颖的方法和系统可以以各种其他形式体现；此外，可以进行这里描述的方法和系统形式的各种省略、替代和改变，而不背离本公开的精神。附图及其等同意在覆盖如将落入本公开的范围和精神内的这样的形式或修改。