[0001] 本发明涉及用于多尔蒂(Doherty)放大器的组合器，更具体地，涉及用于多尔蒂放大器的滤波器组合器和多尔蒂放大器。

[0002] 当今，多尔蒂放大器设计是非常重要的放大器设计，并且被用在许多不同的应用中。但是可能最重要的使用是在移动通信中用于RF输出级中的放大。多尔蒂放大器的基本思想是将载波放大器与用于峰值功率的峰值放大器相组合，参见图1。多尔蒂放大器将两个(并且最近，更多个)放大器进行功率组合，一个被称为“载波”放大器，而第二个被称为“峰值”放大。在许多多尔蒂放大器中，两个放大器被不同地偏置，载波放大器在正常AB类(在任何功率电平下提供增益)或B类下操作，而峰值放大器在C类下操作，峰值放大器仅在周期的一半处导通。与平衡放大器相比，多尔蒂放大器在后退功率电平上提供许多有益特性，诸如改进的功率增加效率。

[0003] 多尔蒂放大器对工作如下：在输入端上，使用正交耦合器来分离信号，该正交耦合器可能不一定是相等的分离。输入行为与平衡放大器相同，并且具有相同的特征，其中如果反射系数在振幅和相位上相等，则失配的放大器将使它们的反射系数减小，反射波在负载中结束，从而终止该耦合器的隔离的端口。

[0004] 在多尔蒂对的输出端，两个信号相位相差90度，但是通过峰值放大器的四分之一波长的传输线路的增加，它们被带回到相位并且被电抗地组合。此时，两个信号并行的产生Z0/2阻抗。这通过四分之一波长的变压器逐步升高到Z0。然而，放大器非线性地操作，这意味着输出组合器变得更复杂。在操作期间，一个放大器的响应主动负载牵引另一个放大器。为了确定多尔蒂放大器的大小和设计多尔蒂放大器，必须执行非线性分析。

[0005] 在组合器中，来自峰值放大器的信号和来自载波放大器的信号被带回到相位并且被电抗地组合。这通常需要四分之一波长的传输线路和传输线路的其他部分，见图2，并且如果操作频率低，则这些传输线路可能大且笨重。此外，由于传输线路的使用，这种解决方案可能是窄带的。

[0006] 因此，本发明的目的是提供一种减少用于其操作的传输线路的使用的组合器。

[0007] 在本领域中已经进行了若干尝试来设计具有不同成功度的这种组合器。在下文中，将讨论这样的已知尝试。

[0008] 在US 9071211B1中公开了一种输出组合器。然而，该解决方案将传输线路用于主放大器并用于峰值放大器，这可能导致如果使用较低频率，则由于传输线路的物理尺寸而难以集成的设计。该组合器利用集总元件(诸如电感器、电容器和传输线路)的组合来实现期望的电抗耦合。

[0009] 因此，仍然存在改进的空间，以便实现小型且高效的改进的多尔蒂组合器。

[0020] 现在参考图3，其示出了一般被表示为302的用于电信的多尔蒂放大器。用于电信的多尔蒂放大器302包括：输入端口316；分离器317，该分离器317 具有连接到输入端口316的输入端；载波放大器304，该载波放大器304具有连接到分离器317的输出端的输入端；峰值放大器308，该峰值放大器308具有以相位延迟连接到分离器的输出端的输入端。多尔蒂组合器302还包括下文描述的滤波器组合器301，其中滤波器组合器301的第一端口303连接到载波放大器304的输出端，并且滤波器组合器301的第三端口307连接到峰值放大器308的输出端；负载306连接到滤波器组合器301的第二端口305；以及输出端口310连接到滤波器组合器301的第四端口309。

[0021] 滤波器组合器301包括：第一端口303、第二端口305、第三端口307和第四端口309；所述第一端口303被配置为连接到载波放大器304的输出端且具有Z0的阻抗；所述第二端口
305被配置为连接到负载306且具有Z0·r/(1+r) 的阻抗；所述第三端口307被配置为连接到峰值放大器308且具有Z0·r/(1+r) 的阻抗；其中r是载波放大器与峰值放大器的功率比；所述第四端口309被配置为连接到多尔蒂放大器302的输出端口310且具有Z0的阻抗。第一端口经由第一网络311连接到第二端口。第一网络是低通滤波器。第一端口经由第二网络
312连接到第三端口。第二网络是低通滤波器，该低通滤波器被配置为当峰值放大器关闭时在对第二网络的输入端或输出端加载高阻抗时作为带阻滤波器来操作。第三端口经由第三网络313连接到第四端口。第三网络是低通滤波器，该低通滤波器被配置为当峰值放大器关闭时在对第二网络的输入端或输出端加载高阻抗时作为带阻滤波器来操作。第四端口经由第四网络314连接到第二端口。第四网络是低通滤波器。

[0022] RF设计并且尤其是微波设计用于严重依赖于经验和用铁氧体块手工调谐以及用通用刀雕刻PCB的技术领域。今天，该手工工作在很大程度上已经被结合电磁场模拟和电路模拟的数值模拟所替代。这种模拟包的重要工具是优化器，在该优化器中目标由操作者设置并且模拟器适配电路以实现目标。

[0023] 根据本发明的滤波器组合器的设计严重依赖于这种优化器的使用，并且本文中将概述设计这种组合器的过程。

[0024] 现在参考图3，将概述本发明的滤波器组合器的设计过程。本发明的滤波器组合器可以通过以下步骤设计：a)设计具有以下阻抗的传统多尔蒂放大器：
具有Z0的阻抗的第一端口303。
具有用于负载306的初始电抗负载值的第二端口305。
具有Z0·r/(1+r)的阻抗的第三端口307。
具有Z0的阻抗的第四端口309。
b)固定第一端口303、第三端口307和第四端口309的阻抗值。建立第一网络311、第二网络312、第三网络313和第四网络314的变量。变量可以是用于各自网络的无源组件的组件值以及固定的Q值和固定的工作频率。
建立优化目标，该优化目标可表达为小信号S参数，以及相移和群延迟。
c)选择适当的优化策略并执行优化，使得目标和当前设计之间的误差被最小化。
d)当实现优化目标时，滤波器组合器设计是固定的。
e)精细调谐负载306，直到所设计的多尔蒂放大器具有可接受的性能。

[0025] 图4示出了根据本发明的实施例的级联耦接的滤波器组合器，其中，第一网络、第二网络和第三网络形成第一分支(315)，并且其中，滤波器组合器包括至少一个另外的第一分支(401)，所述至少一个另外的第一分支(401)经由所述第四网络(314)级联耦接到第一分支(315)并且级联耦接到滤波器组合器的第四端口(309)并且级联耦接到滤波器组合器的第二端口(305)。

[0026] 现在再次参考图3，第一网络311、第二网络312、第三网络313和第四网络314仅包括集总元件。第一网络311、第二网络312、第三网络313和第四网络314是π型和/或T型低通滤波器。此外，第一网络311、第二网络312、第三网络313和第四网络314是对称网络。这在图5中示出，图5示出了根据本发明的实施例的滤波器组合器500。滤波器组合器500包括经由电感L1连接到第二端口2的第一端口1。第一端口1还通过电感L4连接到第三端口3。第三端口3经由电感L3连接到第四端口4。滤波器组合器还包括用于每个电感L1-L4 的两个电容器C1-C8，其中，每个电感在其输入端和输出端设置有分别连接到接地节点的电容器。

[0027] 图6中公开的通常被表示为600的滤波器组合器与图5中的滤波器组合器 500的不同之处在于连接到电路中的相同节点的电容器被集总在一起。

[0028] 最后，图7公开了滤波器组合器700，其中第一端口1经由电感L1连接到第二端口2。此外，第一端口1经由串联连接的两个电容器C1和C3连接到第三端口3。第二端口2经由串联连接的两个电容器C2和C4连接到第四端口 4。电容器C1与C3之间的共用节点经由电感L2连接到电容器C2与C4之间的共用节点。滤波器组合器的所述实施例利用少量组件且可形成于密集封装中。

[0029] 发明人已经认识到，通过用变化的负载加载低通滤波器，低通滤波器可以用作例如带阻滤波器。在不脱离本发明理念的情况下此见解可在用于滤波器组合器的许多不同电路中使用。图5至图7中所示的实施例仅为此类滤波器组合器的实例，且可找到更多实例。项目列表
滤波器组合器 301、500、600、700
多尔蒂放大器 302
第一端口 303，1
载波放大器 304
第二端口 305、2
负载 306
第三端口 307、3
峰值放大器 308
第四端口 309、4
输出端口 310
第一网络 311
第二网络 312
第三网络 313
第四网络 314
第一分支 315
输入端口 316
分离器 317
另外的第一分支 401 。