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WO2022167142A1 - Doherty amplifier circuit and method for operating a doherty amplifier circuit - Google Patents

Doherty amplifier circuit and method for operating a doherty amplifier circuit Download PDF

Info

Publication number
WO2022167142A1
WO2022167142A1 PCT/EP2021/087686 EP2021087686W WO2022167142A1 WO 2022167142 A1 WO2022167142 A1 WO 2022167142A1 EP 2021087686 W EP2021087686 W EP 2021087686W WO 2022167142 A1 WO2022167142 A1 WO 2022167142A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
amplifier
primary
amplifier element
amplifier circuit
doherty
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/087686
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eduard Heidebrecht
Renato Negra
Original Assignee
Rwth Aachen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rwth Aachen University filed Critical Rwth Aachen University
Priority to EP21847509.3A priority Critical patent/EP4289061A1/en
Publication of WO2022167142A1 publication Critical patent/WO2022167142A1/en

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Classifications

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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0288—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using a main and one or several auxiliary peaking amplifiers whereby the load is connected to the main amplifier using an impedance inverter, e.g. Doherty amplifiers
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    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/185—Edge coupled lines
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Definitions

  • the invention relates to a Doherty amplifier circuit having the features of the preamble of claim 1 and a method for operating a Doherty amplifier circuit.
  • Power amplifiers that are used in radio systems, such as communication systems, should have linearity and a high degree of efficiency as far as possible.
  • a Doherty amplifier circuit with upstream predistortion of the signal is used.
  • the Doherty amplifier circuit generally improves efficiency at medium output power.
  • Doherty amplifier circuits essentially have two paths that flow into a common output path at the output in the form of current mode or voltage addition.
  • the output path is terminated with a load such as an antenna.
  • the object of the invention is now to increase the usable high-frequency bandwidth for Doherty amplifiers and to reduce the costs for the production of a Doherty amplifier, also referred to herein as a Doherty amplifier circuit.
  • the object is achieved by a Doherty amplifier circuit, in particular a 2-way Doherty amplifier circuit, for a transmission stage, in particular a Doherty voltage mode amplifier circuit.
  • the Doherty amplifier circuit has a primary radio frequency (RF) amplifier element.
  • the Doherty amplifier circuit has a secondary RF amplifier element.
  • the secondary HF amplifier element is designed to bring about a load modulation at the output of the primary HF amplifier element. This means that the load impedance at the output of the primary RF amplifier element can be influenced by the additional power of the secondary RF amplifier element.
  • the load impedance at the output of the primary HF amplifier element designates the load impedance of the primary HF amplifier element or the load impedance seen at the output in the direction of flow.
  • the load impedance at the output of the primary RF amplifier element becomes smaller.
  • a current supplied by the primary RF amplifier element at its output can increase.
  • the primary HF amplifier element can be operated in saturation in the back-off range, as a result of which higher efficiency is achieved in the same.
  • the Doherty amplifier circuit also has a first conductor section and a second conductor section.
  • the first conductor section is connected downstream of the secondary RF amplifier element.
  • the second conductor section is connected downstream of the primary RF amplifier element.
  • the first conductor section and the second conductor section are spaced apart from one another.
  • the first conductor section and the second conductor section are arranged to enable the load modulation at the output of the primary RF amplifier element.
  • the load modulation can then be provided at the output of the primary HF amplifier element.
  • the first conductor section and the second conductor section each have a length that is less than ⁇ /4 with respect to a carrier wavelength ⁇ .
  • the invention has the advantage that large power coupling elements for load modulation, such as coils or long lines, can be omitted. This saves space and increases the high-frequency bandwidth. Furthermore, the costs can be reduced in this way.
  • the invention relates exclusively to a Doherty voltage mode amplifier, in which different circuit considerations come into play than in the case of the Doherty current mode amplifier.
  • the first and second conductor sections may be transmission lines.
  • the corresponding leads to the first and second conductor sections can also be transmission lines.
  • a shortest connection can be provided between elements connected to it.
  • the leads provided or attached upstream of the first and second conductor sections can run at least partially at a right angle to the first and second conductor sections, in particular from a connection point of the respective leads to the first and second conductor sections in the upstream direction.
  • the leads can have the same characteristic impedance as the first and/or second conductor section.
  • the first conductor section and the second conductor section can be arranged directly adjacent and parallel to one another.
  • the first conductor section and the second conductor section can lie parallel next to one another, for example in the immediate vicinity.
  • the parallel alignment of the two conductor sections can improve a coupling effect between the two conductor sections.
  • the first and second conductor sections can have different lengths.
  • the length of the second conductor section may be greater than the length of the first conductor section, for example at least 1.5 times, 1.75 times or 2 times greater.
  • the length of the first conductor section can in particular be less than ⁇ /8, ⁇ /10 or k/12, for example approximately ⁇ /l 6.
  • the first and second conductor sections can have approximately the same widths.
  • the respective widths of the first and second conductor sections may determine a corresponding characteristic impedance of the respective first and second conductor sections.
  • the characteristic impedance of the first and/or second conductor section can differ from the connected load on the output path.
  • the characteristic impedance of the first and/or second conductor section is greater than the connected load, for example at least 2 times or 3 times greater than the connected load, which is for example about 50 ohms.
  • the first and second conductor sections can be spaced apart from one another.
  • the spacing may be the same over the length of the first conductor section.
  • the spacing may be less than 1/2, 1/4, 1/5, 1/10 or 1/20 of the width of the first and/or second conductor section.
  • a gap provided by the spacing can remain free, be provided with a soldering stop or lacquer.
  • improved coupling can be provided by the small distance between the two conductor sections.
  • the Doherty amplifier circuit can be monolithic or hybrid provided on a printed circuit board, also called a board.
  • the elements used for the Doherty amplifier circuit can be surface-mounted devices (SMDs). SMD components are soldered directly onto a printed circuit board (printed circuit board) using solderable connection surfaces. The associated technique is the Surface mounting (English surface-mounting technology, SMT). Alternatively or in addition to the SMD components that do not have wire leads, the elements used for the Doherty amplifier circuit can be lead components that are attached using through-hole technology (THT).
  • SMDs surface-mounted devices
  • TAT through-hole technology
  • the two conductor sections can thus form a coupling section, in which the first conductor section is located in an output path of the secondary HF amplifier element and the second conductor section is located in an output path of the primary HF amplifier element.
  • the common output path of the Doherty amplifier circuit can correspond to the output path of the primary RF amplifier element.
  • the coupling section can thus be formed via a galvanic isolation between the first and second conductor sections. In this case, the two conductor sections can lie directly next to one another on or on the printed circuit board.
  • the primary RF amplifier element can be a carrier power amplifier.
  • the carrier amplifier can be designed to operate in a linear amplifier range below a threshold value, for example a power threshold value, also referred to as a back-off point.
  • a threshold value for example a power threshold value, also referred to as a back-off point.
  • the area below the threshold denotes the linear area.
  • the carrier amplifier can be designed to operate in saturation above the threshold value.
  • the area above the threshold can be referred to as the back off area.
  • the power threshold may be in a range between -4 dB and -12 dB with respect to a peak power of the Doherty amplifier circuit.
  • the peak power may be greater than 20dBm.
  • the peak power can be less than 1 MW.
  • the secondary RF amplifier element can be a peak power amplifier.
  • the peaking amplifier can be designed to operate above the threshold, the back-off range, in a non-linear amplifier range and to be switched off below the threshold.
  • the primary RF amplifier element can explicitly be a class AB amplifier.
  • the secondary RF amplifier element can explicitly be a Class C amplifier.
  • the secondary HF amplifier element is therefore only activated in the event of power peaks, thereby increasing the efficiency of the Doherty amplifier circuit.
  • a (first) end of the first conductor section can be electrically conductively connected to a (first) capacitor.
  • the (first) capacitor can be connected between the first conductor section and the output from the secondary RF amplifier element. In this case, a direct connection can be provided between the (first) capacitor and the first conductor section and/or the output of the secondary HF amplifier element.
  • the other (second) end of the first conductor section can be electrically conductively connected to ground, in particular via a via, ie an electrically conductive through hole.
  • the first conductor section can be designed as a stub.
  • the second end of the first conductor section can be open or short-circuited, as in the case of the via.
  • the second end of the first conductor section can be connected to ground via a (second) capacitor.
  • an open stub can be used, at the (second) end of which a first connection of the (second) capacitor is integrated or soldered.
  • the second connection of the (second) capacitor can be integrated or soldered on via a line pad short-circuited by means of a via.
  • a path direction or flow direction of the Doherty amplifier circuit or of the individual associated amplifier paths can be defined from the first end to the second end.
  • the second end may be downstream of the first end, or the second end downstream of the first end.
  • a conductor section can have exactly two ends, first and second end. The foregoing in this paragraph may apply to both the first and second conductor sections.
  • the first and/or second conductor sections can be printed lines in the form of strip lines.
  • all connecting conductors, for example the printed circuit board can be printed lines in the form of strip lines.
  • the striplines may be microstriplines, balanced striplines, shielded striplines, coplanar lines, and/or dual ribbonlines.
  • first and second conductor sections may not overlap.
  • the core layer of the printed circuit board can consist of electrically insulating material.
  • Conductive connections or traces e.g. the first and second conductor sections
  • the other side of the electrically insulating material can be a continuous conductive surface.
  • Fiber-reinforced plastic or laminated paper can be provided as the insulating material.
  • the conductor tracks can be etched from a layer of copper, for example with a thickness in the range of 20 to 35 ⁇ m.
  • a (first) end of the second conductor section can be electrically conductively connected directly to the output of the primary HF amplifier element.
  • the (first) end of the second conductor section may be connected indirectly via a (third) capacitor to the output of the primary RF amplifier element.
  • a direct connection can be provided between the (third) capacitor and the second conductor section and/or the output of the primary HF amplifier element.
  • the other (second) end of the second conductor section may be connected directly to the load of the Doherty amplifier circuit.
  • the other (second) end of the second conductor section may be connected indirectly through a (fourth) capacitor to the load of the Doherty amplifier circuit.
  • the circuit can be adapted to the load during operation via the capacitors. This can provide effective operation of the Doherty amplifier circuit.
  • a transmission stage can also be provided.
  • the transmission stage can include a signal generation unit which is designed to feed the primary and secondary HF amplifier elements of the Doherty amplifier circuit, as described above, with an input signal modulated by the carrier wavelength X or its in-phase component (I) and quadrature component (Q).
  • a phase compensation unit for example a quadrature hybrid, can be connected upstream of the primary and/or secondary HF amplifier element.
  • the output signal of the secondary HF amplifier element can thus have a phase delay of -90° compared to the output signal of the primary HF amplifier element.
  • phase delay can lead to a correction of the phase due to the phase shift between current and voltage in the case of the inductive coupling.
  • a phase-adjusted signal can thus be provided at the output, namely at the load, of the Doherty amplifier circuit.
  • the load may include a radiator unit.
  • the radiator unit can comprise one or more antennas, for example a phased array.
  • the emitter unit can be designed to transmit the phase-adjusted signal by radio.
  • the device may be a satellite for satellite communication, a base station for communication with a user terminal, a broadcast tower for broadcasting the signal, or a user terminal for communication with a base station.
  • the above object is also achieved by a method for operating a Doherty amplifier circuit.
  • the method includes operating a primary radio frequency, RF, amplifier element in a power range below and above a threshold.
  • the method further includes operating a secondary RF amplifier element in the power range above the threshold to achieve a load modula- tion at the output of the primary RF amplifier element.
  • the load impedance of the primary HF amplifier element is changed, in particular reduced, by the load modulation.
  • the method further includes providing or feeding a respective component of an input signal to the primary and secondary RF amplifier elements.
  • the signal generation unit described above can provide a source information signal as an input signal as the signal source, which contains information to be transmitted and is tuned to the carrier wavelength X or to the carrier wavelength ⁇ . associated carrier frequency is upconverted.
  • the components (I, Q) of the input signal at the inputs of the primary and secondary HF amplifier elements can differ in phase or be phase-shifted.
  • the input signal can be divided into the two components of the input signal that differ in phase, ie phase-shifted, via the above-mentioned phase compensation unit, such as the quadrature hybrid.
  • the method further includes amplifying the respective components of the input signal depending on the power range.
  • the power range can be specified as a function of a power level of the input signal component(s).
  • the input signal can be a digitally modulated signal.
  • the digitally modulated signal are a phase shift keying (PSK) signal, a quadrature PSK (QPSK) signal, a 7i/4 QPSK signal, an offset QPSK (OQPSK) signal, a differential QPSK (DQPSK) signal, such as an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal or the like.
  • the Doherty amplifier circuit may be advantageous and intended for those signals which have a high peak-to-average ratio (PAR).
  • the method further includes performing load modulation at the output of the primary RF amplifier element.
  • the load modulation takes place, for example, exclusively in the power range above the threshold value. For example, there is no load modulation below the threshold.
  • the threshold represents a boundary between the linear range (lower power range) and the back-off range (upper power range).
  • Carrying out the load modulation at the output of the primary HF amplifier element is based on first and second inductively coupled conductor sections spaced apart from one another. The first and second conductor sections are arranged or spaced apart from one another in such a way that the load modulation can be effected at the output of the primary RF amplifier element.
  • the first conductor section is connected downstream of the secondary HF amplifier element.
  • the second conductor section follows the primary RF amplifier element.
  • the first and second conductor sections each have a length that is less than ⁇ /4 with respect to a carrier wavelength ⁇ .
  • the respective input signal components fed at the inputs of the primary and secondary RF amplifier elements can be phase-shifted by 90°, for example by means of the quadrature hybrid.
  • An inductive coupling between the two (first and second) conductor sections results in a -90° phase shift of the voltage to current, as a result of which the output voltage of the amplifier and the voltage induced on the second conductor section, i.e. in particular in the output path of the Doherty amplifier circuit, are in phase.
  • the invention relates to a new method of constructing a voltage-type Doherty power amplifier based on microstrip line technology.
  • Voltage type Doherty power amplifiers also called VDPA, English: Voltage Doherty Power Amplifier
  • VDPA Voltage Doherty Power Amplifier
  • the disadvantage of lumped components such as transformers and inductively coupled coils is their relatively poor quality factor compared to microstripline lines such as may be used for the first and second conductor sections described above. Therefore, a Doherty power amplifier with high output power and high efficiency on microstrip line technology is proposed herein.
  • the VDPA allows the embedding of the Doherty combiner in a broadband fiber network/load transformation network, since impedance inverters, which are required in the classic Doherty power amplifier, for example the current-type Doherty amplifier, can be omitted.
  • the load modulation is carried out as close as possible or directly to the transistor connection and not behind a load transformation network as is usually the case, which in turn allows the high-frequency bandwidth to be increased.
  • the paths of the Doherty amplifier can have path lengths that are each less than ⁇ /4.
  • the path length of the output path of the secondary HF amplifier element can be smaller than the path length of the output path of the primary HF amplifier element.
  • a minimum distance between the respective outputs of the first and second HF amplifier elements and the output of the Doherty amplifier circuit can thus also be set. This minimum distance can also be less than ⁇ /4. Likewise, the minimum distance between the first HF amplifier element and the output of the Doherty amplifier circuit can differ by less than 20% or less than 30% from the minimum distance between the second HF amplifier element and the output of the Doherty amplifier circuit or be approximately the same.
  • a high-efficiency VDPA with high output power can be provided, which can be used in broadband and efficient transmission stages for mobile and satellite technology. Furthermore, the area required for the output network of the VDPA can be reduced since the VDPA combiner, power combiner, e.g. Wilkinson divider, and /4 inverter are no longer required. This results in large cost savings, especially for integrated mm-wave VDPAs.
  • a broadband VDPA is provided that does not use inductively coupled coils for voltage induction and does not have an electrically conductive connection node between respective paths leading from the primary and secondary RF amplifier elements.
  • voltage addition can be done directly at the transistor output, eliminating the need for the X/4 inverter.
  • inductively coupled lines are used, see the first and second conductor sections above. Both current and voltage can be coupled with inductively coupled lines, which means that phase-optimized coupling of voltage with inductively coupled lines, which is required for the VDPA, is not possible.
  • the quadrature hybrid mentioned above can be connected upstream of the two HF amplifier elements.
  • the Doherty amplifier circuit has a carrier amplifier and a peaking amplifier (other configurations with more or larger peaking amplifiers are also possible).
  • the carrier amplifier takes over the linear amplification and is operated in saturation and therefore efficiently.
  • the peaking amplifier is used for higher power peaks and also induces power into the load and thus also modulates the effective load impedance of the carrier amplifier (load modulation), so that its saturation point is modulated towards higher output powers.
  • load modulation the effective load impedance of the carrier amplifier
  • first or second may be used to describe various components, these components should not be limited to those terms. The above terms are only intended to distinguish one component from the other. For example, a first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present disclosure; likewise, a second component can be referred to as a first component.
  • FIG. 1 shows a view of a transmitter stage with a Doherty amplifier circuit
  • FIG. 3 shows a view of a second variant of a Doherty amplifier circuit
  • FIG. 6 is a circuit design view of a Doherty amplifier circuit.
  • the transmit stage 1 includes a Doherty amplifier circuit
  • the Doherty ver- Booster circuit 2 has two amplifiers, a primary HF amplifier element 5 and a secondary HF amplifier element 6, hereinafter referred to as amplifiers.
  • the input signal to the Doherty amplifier circuit 2 is a differential signal containing an in-phase (I) and a quadrature (Q) component. This differential signal is generated via the signal generation unit 3 in conjunction with the phase compensation unit 4 and is made available to the Doherty amplifier circuit 2 .
  • the quadrature component (Q) is 90° out of phase with the in-phase component.
  • the primary RF amplifier 5 amplifies the in-phase (I) component of the input signal.
  • the secondary RF amplifier 6 amplifies the quadrature (Q) component of the input signal.
  • the primary HF amplifier 5 is designed as a class AB amplifier, which operates over approximately 360° of the sine period of the input signal, or as a class B amplifier, which operates over approximately 180° of the sine period of the input signal.
  • the secondary RF amplifier 6, is implemented as a class C amplifier that is biased to operate in only part of the primary RF amplifier's 5 operating range. Thus, only the primary RF amplifier 5 operates below the 'back off' range or below the back off point when the input signal power is relatively low.
  • the output impedance of the secondary RF amplifier 6 is very high (e.g. greater than 1 kOhm) .
  • the functioning of the Doherty amplifier circuit 2 according to the present invention can be explained with reference to FIG. 1 by means of the coils Lc and Lp shown therein.
  • a mutual inductance M above the back-off point can be achieved via the coils L c and L p shown.
  • appropriate capacitors C c and C p can be used in series with the inductors L c and L p .
  • the mutual inductance M induces a voltage Vadd from the coil Lp in the coil Lc.
  • the voltage Vadd adds to the output voltage (not shown) of the primary amplifier 5 and allows a larger output current I c . This results in a load modulation of the load impedance Z c at the output of the primary HF amplifier 5.
  • inductively coupled conductor sections 7 and 8 are each shorter than X /4. This is how the grounded line behaves at the secondary amplifier 6 like an inductance/coil.
  • the conductor section 8 acting as an inductively coupled coil in the output path of the primary amplifier 5 is connected in series with the load RL.
  • the conductor sections 8 and 9 together are shorter than X /4.
  • the Kuroda identity can be applied (see Fig. 5).
  • lumped elements can be at least partially replaced by transmission lines (TMLs).
  • TMLs transmission lines
  • the path leading away from the secondary amplifier 6 can thus be short-circuited directly by means of a via 10 with a TML, here the conductor section 7 .
  • the path leading away from the primary amplifier 5 can, in the example of Fig.
  • the conductor section 8 acting as an inductively coupled coil, a further conductor section 9 and a capacitor C c one behind the other in series.
  • the conductor sections 8 and 9 can also be referred to as a conductor section extending beyond the dimension of the conductor section 7, ie longer, since they have the same width.
  • the length of the further conductor section 9 results from the Kuroda identity.
  • the load RL can be connected in series behind the capacitor C c .
  • a load transformation network (LTN) 10 may be located between the capacitor C c and the load RL.
  • the path leading away from the primary amplifier 5 can, in the example of Fig.
  • capacitor C c seen from the output of the primary amplifier 5 in the direction of flow, contain the capacitor C c , the conductor section 8 acting as an inductively coupled coil and the further conductor section 9 one behind the other in series. Downstream of the further conductor section 9, a capacitor Cst, which is terminated against ground, can be connected in parallel with the load RL. Furthermore, Cst can be designed as an open stub. In addition, the LTN 10 may be located between the capacitor Cst and the load RL.
  • the LTN 10 is added or omitted depending on the performance and impedance level required.
  • the capacitor Cst can also be part of the LTN 10 .
  • Other alternatives to the combinations of circuit elements given above are also possible.
  • coils are used as choke inductances L C at the respective amplifier outputs hP and L C hc connected to a supply voltage VDD.
  • FIG. 5 relates to the third variant of the Doherty amplifier 2 from FIG. 4 and shows an equivalent circuit (ESB) formed via the Kuroda identity of the inductively coupled TMLs (see conductor sections 7 and 8) together with the capacitor Cst.
  • the lengths of the inductively coupled TMLs can be calculated from the values for the coil L c and the resistance RL using the Kuroda identities.
  • FIG. 3 shows the second variant of the Doherty amplifier 2, in which the arrangement of the capacitor C c and the inductively coupled TML is reversed.
  • the capacitor Cst required for the Kuroda identities is integrated in the parasitic capacitance C par c of the primary amplifier 5 .
  • the resulting TML is directly connected to the primary amplifier 5 in an electrically conductive manner.
  • the line impedance Zo is here set to an optimized impedance which is, for example, at least 2 times or 3 times larger than RL in order to provide optimal Doherty operation.
  • either the Doherty amplifier circuit 2 according to the second variant see FIG. 3) or the third variant (see FIG. 4) can lead to a broader bandwidth result.
  • the choke inductances L C hP and L C hc can also be realized by TMLs against capacitors having large capacitances to ground (GND).
  • GND ground
  • all elements of the Doherty amplifier circuit 2 can be implemented both as TML structures and as lumped components.
  • FIG. 6 a circuit design of the Doherty amplifier circuit is shown in FIG. 6, which is intended to better reflect the extent and the relationship of the lines of the two paths to one another.
  • the elements mentioned above are shown as examples in relation to the preceding figures.
  • the circuit design from FIG. 6 relates to the example from FIG. 3 (second variant).
  • the circuit design in FIG. 6 clearly shows that the line paths leading away from the two amplifier elements, the primary HF amplifier element 5 and the secondary HF amplifier element 6, have a maximum length of ⁇ /4.
  • the two conduction paths (path length) can each be less than X/4. This can be construed as a general rule herein.
  • the path length can also be defined by the following examples.
  • the path length can be defined as the length between the output of the carrier amplifier and the capacitance C c .
  • the path length may be defined as the length between the output of the carrier amplifier and the LTN 10.
  • the path length can be defined as the length between the output of the carrier amplifier and the load RL.
  • the two capacitors Cp and Cc are shown in FIG. 6 by way of example as overlapping conductor surfaces, but they can also be in the form of lumped components.
  • a distance d which can remain constant over the entire length of the first conductor section 7, is also shown in FIG.
  • the distance d can be reduced to a minimum Be set distance, be at least less than 1/2, 1/4, 1/5, 1/10 or 1/20 of the width of one of the two conduction paths.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a Doherty amplifier circuit (2) for a transmission stage (1), having a primary high-frequency, HF, amplifier element (5) and a secondary HF amplifier element (6), which, when in operation, is designed to effect a load modulation at the output of the primary HF amplifier element (5), wherein a first conductor portion (7) downstream of the secondary HF amplifier element (6) and a second conductor portion (8, 9) downstream of the primary HF amplifier element (5) are spaced apart from one another and are arranged to make possible the load modulation at the output of the primary HF amplifier element (5), each having a length which, in relation to a carrier wavelength λ, is less than λ/4.

Description

Beschreibung description
Doherty Verstärkerschaltung und Verfahren zum Betreiben einer DohertyDoherty amplifier circuit and method of operating a Doherty
V erstärkerschaltung amplifier circuit
Die Erfindung betrifft eine Doherty Verstärkerschaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Doherty Verstärkerschaltung. The invention relates to a Doherty amplifier circuit having the features of the preamble of claim 1 and a method for operating a Doherty amplifier circuit.
Leistungsverstärker, die in Funksystemen, wie Kommunikationssystemen, eingesetzt werden, sollen möglichst Linearität und einen hohen Wirkungsgrad besitzen. Power amplifiers that are used in radio systems, such as communication systems, should have linearity and a high degree of efficiency as far as possible.
Außerdem werden bei Verwendung digitaler Modulation häufig Signale mit einer Signalamplitude verarbeitet, deren Mittelwert von einem Maximalwert desselben abweicht. Um ein solches Signal zu verstärken, muss in einer Verstärkerschaltung ein Arbeitspunkt des Verstärkers so eingestellt werden, dass das Signal bis zu einer maximalen Amplitude ohne Verzerrungen verstärkt werden kann. Aus diesem Grund arbeitet ein solcher Verstärker nicht in der Nähe eines gesättigten Ausgangs, auch in Sättigung genannt, der es dem Verstärker erlauben würde, einen relativ hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Diese Situation fuhrt zu einem niedrigen Wirkungsgrad. In addition, when using digital modulation, signals are often processed with a signal amplitude whose mean value deviates from a maximum value of the same. In order to amplify such a signal, an operating point of the amplifier must be set in an amplifier circuit in such a way that the signal can be amplified up to a maximum amplitude without distortion. Because of this, such an amplifier does not operate near a saturated output, also called in saturation, which would allow the amplifier to achieve relatively high efficiency. This situation leads to low efficiency.
Um den Wirkungsgrad eines solchen Verstärkers zu verbessern und gleichzeitig die Linearität zu erhalten wird eine Doherty- Verstärkerschaltung mit vorangeschalteter Vorverzerrung des Signals eingesetzt. Die Doherty-Verstärkerschaltung verbessert im Allgemeinen den Wirkungsgrad bei mittlerer Ausgangsleistung. In order to improve the efficiency of such an amplifier and at the same time to maintain the linearity, a Doherty amplifier circuit with upstream predistortion of the signal is used. The Doherty amplifier circuit generally improves efficiency at medium output power.
Doherty Verstärkerschaltungen weisen im Wesentlichen zwei Pfade auf, die am Ausgang in Form einer Stromaddition (engl. Current Mode) oder Spannungsaddition (engl. Voltage Mode) in einen gemeinsamen Ausgangspfad mündet. Der Ausgangspfad ist mit einer Last, wie eine Antenne, abgeschlossen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die nutzbare Hochfrequenzbandbreite fur Doherty Verstärker zu erhöhen, sowie die Kosten für die Herstellung eines Doherty Verstärkers, hierin auch Doherty Verstärkerschaltung genannt, zu senken. Doherty amplifier circuits essentially have two paths that flow into a common output path at the output in the form of current mode or voltage addition. The output path is terminated with a load such as an antenna. The object of the invention is now to increase the usable high-frequency bandwidth for Doherty amplifiers and to reduce the costs for the production of a Doherty amplifier, also referred to herein as a Doherty amplifier circuit.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features of the independent claims.
Konkret wird die Aufgabe durch eine Doherty Verstärkerschaltung, insbesondere eine 2 -Wege Doherty Verstärkerschaltung, für eine Sendestufe gelöst, insbesondere eine Doherty Voltage Mode Verstärkerschaltung. Die Doherty Verstärkerschaltung hat ein primäres Hochfrequenz- (HF-) Verstärkerelement. Zusätzlich hierzu hat die Doherty Verstärkerschaltung ein sekundäres HF -Verstärkerelement. Das sekundäre HF -Verstärkerelement ist im Betrieb ausgebildet, eine Lastmodulation am Ausgang des primären HF -Verstärkerelements zu bewirken. Das heißt, durch die zusätzliche Leistung des sekundären HF-Verstärkerelements kann die Lastimpedanz am Ausgang des primären HF-Verstärkerelements beeinflusst werden. Hierbei bezeichnet die Lastimpedanz am Ausgang des primären HF-Verstärkerelements die Lastimpedanz des primären HF-Verstärkerelements bzw. die an dem Ausgang in Flussrichtung gesehene Lastimpedanz. Insbesondere wird im Betrieb des sekundären HF- Verstärkerelements, die Lastimpedanz am Ausgang des primären HF-Verstärkerelements kleiner. Somit kann sich ein von dem primären HF -Verstärkerelement an seinem Ausgang gelieferter Strom erhöhen. In concrete terms, the object is achieved by a Doherty amplifier circuit, in particular a 2-way Doherty amplifier circuit, for a transmission stage, in particular a Doherty voltage mode amplifier circuit. The Doherty amplifier circuit has a primary radio frequency (RF) amplifier element. In addition to this, the Doherty amplifier circuit has a secondary RF amplifier element. During operation, the secondary HF amplifier element is designed to bring about a load modulation at the output of the primary HF amplifier element. This means that the load impedance at the output of the primary RF amplifier element can be influenced by the additional power of the secondary RF amplifier element. In this case, the load impedance at the output of the primary HF amplifier element designates the load impedance of the primary HF amplifier element or the load impedance seen at the output in the direction of flow. In particular, during operation of the secondary RF amplifier element, the load impedance at the output of the primary RF amplifier element becomes smaller. Thus, a current supplied by the primary RF amplifier element at its output can increase.
Hierdurch kann das primäre HF -Verstärkerelement im Back Off Bereich in Sättigung betrieben werden, wodurch der höhere Wirkungsgrad im selbigen erzielt wird. As a result, the primary HF amplifier element can be operated in saturation in the back-off range, as a result of which higher efficiency is achieved in the same.
Die Doherty Verstärkerschaltung hat ferner einen ersten Leiterabschnitt und einen zweiten Leiterabschnitt. Der erste Leiterabschnitt ist dem sekundären HF-Verstärkerelement nachgeschaltet. Der zweite Leiterabschnitt ist dem primären HF-Verstärkerelement nachgeschaltet. Der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt sind zueinander beabstandet. Hierbei sind der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt angeordnet, die Lastmodulation am Ausgang des primären HF-Verstärkerelements zu ermöglichen. Im gleichzeitigen Betrieb beider HF- Verstärkerelemente, nämlich des primären und sekundären HF-Verstär- kerelements, kann sodann die Lastmodulation am Aus gang des primären HF -Verstärkerelements bereitgestellt werden. The Doherty amplifier circuit also has a first conductor section and a second conductor section. The first conductor section is connected downstream of the secondary RF amplifier element. The second conductor section is connected downstream of the primary RF amplifier element. The first conductor section and the second conductor section are spaced apart from one another. Here, the first conductor section and the second conductor section are arranged to enable the load modulation at the output of the primary RF amplifier element. In the simultaneous Operation of both HF amplifier elements, namely the primary and secondary HF amplifier elements, the load modulation can then be provided at the output of the primary HF amplifier element.
Der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt haben eine jeweilige Länge, die bezogen auf eine Trägerwellenlänge X kleiner als Ä/4 ist. The first conductor section and the second conductor section each have a length that is less than λ/4 with respect to a carrier wavelength λ.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass große Leistungskopplungselemente zur Lastmodulation, wie Spulen oder lange Leitungen, entfallen können. Hierdurch kann Platz eingespart und die Hochfrequenzbandbreite erhöht werden. Ferner können so die Kosten gesenkt werden. The invention has the advantage that large power coupling elements for load modulation, such as coils or long lines, can be omitted. This saves space and increases the high-frequency bandwidth. Furthermore, the costs can be reduced in this way.
Vorliegend bezieht sich die Erfindung ausschließlich auf einen Doherty Voltage Mode Verstärker, bei dem andere schaltungstechnische Überlegungen zum Tragen kommen als beim Doherty Current Mode Verstärker. In the present case, the invention relates exclusively to a Doherty voltage mode amplifier, in which different circuit considerations come into play than in the case of the Doherty current mode amplifier.
Die ersten und zweiten Leiterabschnitte können Transmissionsleitungen sein. Die entsprechenden Zuleitungen zu den ersten und zweiten Leiterabschnitten können ebenfalls Transmissionsleitungen sein. Hierbei kann eine kürzeste Verbindung zwischen daran angeschlossenen Elementen vorgesehen sein. So können die stromaufwärts zu den ersten und zweiten Leiterabschnitten vorgesehenen bzw. angebrachten Zuleitungen zumindest teilweise in einem rechten Winkel zu den ersten und zweiten Leiterabschnitten verlaufen, insbesondere von einem Verbindungspunkt der entsprechenden Zuleitungen mit den ersten und zweiten Leiterabschnitten in Richtung stromaufwärts. Die Zuleitungen können eine gleiche charakteristische Impedanz wie der erste und/oder zweite Leiterabschnitt aufweisen. The first and second conductor sections may be transmission lines. The corresponding leads to the first and second conductor sections can also be transmission lines. In this case, a shortest connection can be provided between elements connected to it. Thus, the leads provided or attached upstream of the first and second conductor sections can run at least partially at a right angle to the first and second conductor sections, in particular from a connection point of the respective leads to the first and second conductor sections in the upstream direction. The leads can have the same characteristic impedance as the first and/or second conductor section.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt können direkt benachbart und parallel zueinander angeordnet sein. Hierbei können der erste Leiterabschnitt und der zweite Leiterabschnitt, beispielsweise in unmittelbarer Nähe, parallel nebeneinanderliegen. Durch die parallele Ausrichtung der beiden Leiterabschnitte kann sich eine Kopplungswirkung zwischen den beiden Leiterabschnitten verbessern. The first conductor section and the second conductor section can be arranged directly adjacent and parallel to one another. In this case, the first conductor section and the second conductor section can lie parallel next to one another, for example in the immediate vicinity. The parallel alignment of the two conductor sections can improve a coupling effect between the two conductor sections.
Die ersten und zweiten Leiterabschnitte können unterschiedliche Längen aufweisen. Zum Beispiel kann die Länge des zweiten Leiterabschnitts größer als die Länge des ersten Leiterabschnitts sein, zum Beispiel mindestens 1,5-mal, 1,75-mal oder 2-mal größer. The first and second conductor sections can have different lengths. For example, the length of the second conductor section may be greater than the length of the first conductor section, for example at least 1.5 times, 1.75 times or 2 times greater.
Die Länge des ersten Leiterabschnitts kann insbesondere kleiner als Ä/8, A/ 10 oder k/12 sein, zum Beispiel etwa Ä/l 6. The length of the first conductor section can in particular be less than λ/8, λ/10 or k/12, for example approximately λ/l 6.
Die ersten und zweiten Leiterabschnitte können etwa gleiche Breiten aufweisen. Zum Beispiel kann die jeweilige Breite der ersten und zweiten Leiterabschnitte eine entsprechende charakteristische Impedanz der jeweiligen ersten und zweiten Leiterabschnitte bestimmen. Hierbei kann sich die charakteristische Impedanz des ersten und/oder zweiten Leiterabschnitts von der angeschlossenen Last am Ausgangspfad unterscheiden. Zum Beispiel ist die charakteristische Impedanz des ersten und/oder zweiten Leiterabschnitts größer als die angeschlossene Last, zum Beispiel mindestens 2-mal oder 3-mal größer als die angeschlossene Last, welche beispielweise etwa 50 Ohm ist. The first and second conductor sections can have approximately the same widths. For example, the respective widths of the first and second conductor sections may determine a corresponding characteristic impedance of the respective first and second conductor sections. In this case, the characteristic impedance of the first and/or second conductor section can differ from the connected load on the output path. For example, the characteristic impedance of the first and/or second conductor section is greater than the connected load, for example at least 2 times or 3 times greater than the connected load, which is for example about 50 ohms.
Die ersten und zweiten Leiterabschnitte können einen Abstand zueinander aufweisen. Der Abstand kann über die Länge des ersten Leiterabschnitts gleich sein. Der Abstand kann kleiner als 1/2, 1/4, 1/5, 1/10 oder 1/20 der Breite des ersten und/oder zweiten Leiterabschnitts sein. Insbesondere kann eine durch den Abstand bereitgestellte Lücke frei bleiben, mit Lötstopp oder Lack versehen sein. The first and second conductor sections can be spaced apart from one another. The spacing may be the same over the length of the first conductor section. The spacing may be less than 1/2, 1/4, 1/5, 1/10 or 1/20 of the width of the first and/or second conductor section. In particular, a gap provided by the spacing can remain free, be provided with a soldering stop or lacquer.
Insbesondere kann durch den geringen Abstand der beiden Leiterabschnitte eine verbesserte Kopplung bereitgestellt werden. In particular, improved coupling can be provided by the small distance between the two conductor sections.
Die Doherty Verstärkerschaltung kann monolithisch oder hybrid auf einer Leiterplatte, auch Platine genannt, bereitgestellt sein. Hierbei können die für die Doherty Verstärkerschaltung verwendeten Elemente oberflächenmontierte Bauelemente (englisch: surfacemounted devices, SMDs) sein. SMD-Bauelemente werden mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf eine Leiterplatte gelötet (Flachbaugruppe). Die dazugehörige Technik ist die Oberflächenmontage (englisch surface-mounting technology, SMT). Alternativ oder zusätzlich zu den SMD-Bauelementen, die keine Drahtanschlüsse aufweisen, können die für die Doherty Verstärkerschaltung verwendeten Elemente bedrahtete Bauelemente sein, die mittels Durchsteckmontage (englisch: through-hole technology, THT) angebracht sind. The Doherty amplifier circuit can be monolithic or hybrid provided on a printed circuit board, also called a board. Here, the elements used for the Doherty amplifier circuit can be surface-mounted devices (SMDs). SMD components are soldered directly onto a printed circuit board (printed circuit board) using solderable connection surfaces. The associated technique is the Surface mounting (English surface-mounting technology, SMT). Alternatively or in addition to the SMD components that do not have wire leads, the elements used for the Doherty amplifier circuit can be lead components that are attached using through-hole technology (THT).
Somit können die beiden Leiterabschnitte einen Kopplungsabschnitt ausbilden, bei dem sich der erste Leiterabschnitt in einem Ausgangpfad des sekundären HF-Verstärkerele- ments befindet und sich der zweite Leiterabschnitt in einem Ausgangpfad des primären HF- Verstärkerelements befindet. Der gemeinsame Ausgangspfad der Doherty Verstärkerschaltung kann dem Ausgangspfad des primären HF -Verstärkerelements entsprechen. Der Kopplungsabschnitt kann somit über eine galvanische Trennung zwischen den ersten und zweiten Leiterabschnitten gebildet sein. Hierbei können die beiden Leiterabschnitte auf oder an der Leiterplatte direkt nebeneinanderliegen. The two conductor sections can thus form a coupling section, in which the first conductor section is located in an output path of the secondary HF amplifier element and the second conductor section is located in an output path of the primary HF amplifier element. The common output path of the Doherty amplifier circuit can correspond to the output path of the primary RF amplifier element. The coupling section can thus be formed via a galvanic isolation between the first and second conductor sections. In this case, the two conductor sections can lie directly next to one another on or on the printed circuit board.
Somit kann eine einfache und zudem kleine Struktur bereitgestellt werden, die eine Kopplung zwischen beiden Pfaden bereitstellt. Thus, a simple and also small structure can be provided, which provides a coupling between both paths.
Das primäre HF -Verstärkerelement kann ein Trägerverstärker sein (englisch: Carrier Power Amplifier). Der Trägerverstärker kann ausgebildet sein, unterhalb eines Schwellenwerts, zum Beispiel einem Leistungsschwellenwert, auch als Back Off Punkt bezeichnet, in einem linearen Verstärkerbereich zu arbeiten. Der Bereich unterhalb des Schwellenwerts bezeichnet hierin den linearen Bereich. Ferner kann der Trägerverstärker ausgebildet sein, oberhalb des Schwellenwerts in Sättigung zu arbeiten. Der Bereich oberhalb des Schwellenwerts kann als Back Off Bereich bezeichnet sein. Der Leistungsschwellenwert kann beispielsweise in einem Bereich zwischen -4 dB und -12dB in Bezug auf eine Spitzenleistung der Doherty Verstärkerschaltung liegen. Die Spitzenleistung kann beispielsweise größer sein als 20dBm. Die Spitzenleistung kann kleiner sein als 1 MW. The primary RF amplifier element can be a carrier power amplifier. The carrier amplifier can be designed to operate in a linear amplifier range below a threshold value, for example a power threshold value, also referred to as a back-off point. Here, the area below the threshold denotes the linear area. Furthermore, the carrier amplifier can be designed to operate in saturation above the threshold value. The area above the threshold can be referred to as the back off area. For example, the power threshold may be in a range between -4 dB and -12 dB with respect to a peak power of the Doherty amplifier circuit. For example, the peak power may be greater than 20dBm. The peak power can be less than 1 MW.
Das sekundäre HF -Verstärkerelement kann ein Spitzenverstärker sein (englisch: Peak Power Amplifier). Der Spitzenverstärker kann ausgebildet sein, oberhalb des Schwellenwerts, dem Back Off Bereich, in einem nicht-linearen Verstärkerbereich zu arbeiten und unterhalb des Schwellenwerts ausgeschaltet zu sein. Das primäre HF- Verstärkerelement kann explizit ein Class AB Verstärker sein. Das sekundäre HF -Verstärkerelement kann explizit ein Class C Verstärker sein. The secondary RF amplifier element can be a peak power amplifier. The peaking amplifier can be designed to operate above the threshold, the back-off range, in a non-linear amplifier range and to be switched off below the threshold. The primary RF amplifier element can explicitly be a class AB amplifier. The secondary RF amplifier element can explicitly be a Class C amplifier.
Das sekundäre HF -Verstärkerelement wird somit nur bei Leistungsspitzen zugeschaltet und erhöht hierdurch den Wirkungsgrad der Doherty Verstärkerschaltung. The secondary HF amplifier element is therefore only activated in the event of power peaks, thereby increasing the efficiency of the Doherty amplifier circuit.
Ein (erstes) Ende des ersten Leiterabschnitts kann mit einem (ersten) Kondensator elektrisch leitend verbunden sein. Der (erste) Kondensator kann zwischen dem ersten Leiterabschnitt und dem Aus gang des sekundären HF- Verstärkerelements geschaltet sein. Hierbei kann eine direkte Verbindung zwischen dem (ersten) Kondensator und dem ersten Leiterabschnitt und/oder dem Ausgang des sekundären HF- Verstärkerelements vorgesehen sein. A (first) end of the first conductor section can be electrically conductively connected to a (first) capacitor. The (first) capacitor can be connected between the first conductor section and the output from the secondary RF amplifier element. In this case, a direct connection can be provided between the (first) capacitor and the first conductor section and/or the output of the secondary HF amplifier element.
Das andere (zweite) Ende des ersten Leiterabschnitts kann elektrisch leitend mit Masse verbunden sein, insbesondere über ein Via, also eine elektrisch leitfähige Durchgangsbohrung. Der erste Leiterabschnitt kann als Stichleitung (englisch: stub) ausgebildet sein. Hierbei kann das zweite Ende des ersten Leiterabschnitts offen oder kurzgeschlossen, wie im Falle des Vias, aus gebildet sein. Ebenso kann das zweite Ende des ersten Leiterabschnitts über einen (zweiten) Kondensator zur Masse verbunden sein. Hierbei kann eine offene Stichleitung verwendet sein, an deren (zweites) Ende ein erster Anschluss des (zweiten) Kondensators integriert oder angelötet ist. Der zweite Anschluss des (zweiten) Kondensators kann über ein mittels eines Vias kurzgeschlossenes Leitungspad integriert oder angelötet sein. The other (second) end of the first conductor section can be electrically conductively connected to ground, in particular via a via, ie an electrically conductive through hole. The first conductor section can be designed as a stub. In this case, the second end of the first conductor section can be open or short-circuited, as in the case of the via. Likewise, the second end of the first conductor section can be connected to ground via a (second) capacitor. In this case, an open stub can be used, at the (second) end of which a first connection of the (second) capacitor is integrated or soldered. The second connection of the (second) capacitor can be integrated or soldered on via a line pad short-circuited by means of a via.
Somit kann eine simple und platzsparende Lösung zur Kopplung bereitgestellt werden, die zudem effektiv ist. A simple and space-saving coupling solution can thus be provided which is also effective.
Eine Pfadrichtung bzw. Flussrichtung der Doherty Verstärkerschaltung bzw. der einzelnen dazugehörigen Verstärkerpfade kann von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende definiert sein. Zum Beispiel kann sich das zweite Ende stromabwärts von dem ersten Ende befinden bzw. das zweite Ende dem ersten Ende nachgelagert/nachgeschaltet sein. Ein Leiterabschnitt kann genau zwei Enden, erstes und zweites Ende, aufweisen. Das Vorgenannte in diesem Absatz kann sowohl für den ersten als auch den zweiten Leiterabschnitt gelten. Die ersten und/oder zweiten Leiterabschnitte können gedruckte Leitungen in Form von Streifenleitungen sein. Insbesondere können alle Verbindungsleiter, zum Beispiel der Leiterplatte, gedruckte Leitungen in Form von Streifenleitungen sein. Die Streifenleitungen können Mikrostreifenleitungen, symmetrische Streifenleitungen, geschirmte Streifenleitungen, Koplanarleitungen und/oder Doppelbandleitungen sein. A path direction or flow direction of the Doherty amplifier circuit or of the individual associated amplifier paths can be defined from the first end to the second end. For example, the second end may be downstream of the first end, or the second end downstream of the first end. A conductor section can have exactly two ends, first and second end. The foregoing in this paragraph may apply to both the first and second conductor sections. The first and/or second conductor sections can be printed lines in the form of strip lines. In particular, all connecting conductors, for example the printed circuit board, can be printed lines in the form of strip lines. The striplines may be microstriplines, balanced striplines, shielded striplines, coplanar lines, and/or dual ribbonlines.
In einem speziellen Beispiel können die ersten und zweiten Leiterabschnitte nicht überlappen. In a specific example, the first and second conductor sections may not overlap.
Somit kann das Design der Doherty Verstärkerschaltung vereinfacht werden. Thus, the design of the Doherty amplifier circuit can be simplified.
Die Kernschicht der Leiterplatte kann aus elektrisch isolierendem Material bestehen. An einer Seite des elektrisch isolierenden Materials können leitende Verbindungen bzw. Leiterbahnen (z.B. den ersten und zweiten Leiterabschnitten) haften. Die andere Seite des elektrisch isolierenden Materials kann eine durchgehend leitende Oberfläche sein. Als isolierendes Material kann faserverstärkter Kunststoff oder Hartpapier vorgesehen sein. Die Leiterbahnen können aus einer Schicht Kupfer, zum Beispiel mit einer Dicke im Bereich von 20 bis 35 pm, geätzt sein. The core layer of the printed circuit board can consist of electrically insulating material. Conductive connections or traces (e.g. the first and second conductor sections) can be adhered to one side of the electrically insulating material. The other side of the electrically insulating material can be a continuous conductive surface. Fiber-reinforced plastic or laminated paper can be provided as the insulating material. The conductor tracks can be etched from a layer of copper, for example with a thickness in the range of 20 to 35 μm.
Ein (erstes) Ende des zweiten Leiterabschnitts kann direkt elektrisch leitend mit dem Ausgang des primären HF -Verstärkerelements verbunden sein. Alternativ kann das (erste) Ende des zweiten Leiterabschnitts indirekt über einen (dritten) Kondensator mit dem Ausgang des primären HF- Verstärkerelements verbunden sein. Hierbei kann eine direkte Verbindung zwischen dem (dritten) Kondensator und dem zweiten Leiterabschnitt und/oder dem Ausgang des primären HF-Verstärkerelements vorgesehen sein. A (first) end of the second conductor section can be electrically conductively connected directly to the output of the primary HF amplifier element. Alternatively, the (first) end of the second conductor section may be connected indirectly via a (third) capacitor to the output of the primary RF amplifier element. In this case, a direct connection can be provided between the (third) capacitor and the second conductor section and/or the output of the primary HF amplifier element.
Das andere (zweite) Ende des zweiten Leiterabschnitts kann direkt mit der Last der Doherty Verstärkerschaltung verbunden sein. Alternativ kann das andere (zweite) Ende des zweiten Leiterabschnitts indirekt über einen (vierten) Kondensator mit der Last der Doherty Verstärkerschaltung verbunden sein. The other (second) end of the second conductor section may be connected directly to the load of the Doherty amplifier circuit. Alternatively, the other (second) end of the second conductor section may be connected indirectly through a (fourth) capacitor to the load of the Doherty amplifier circuit.
Über die Kondensatoren lässt sich die Schaltung an die Last im Betrieb anpassen. Hierdurch kann ein effektiver Betrieb der Doherty Verstärkerschaltung bereitgestellt werden. Ebenso kann eine Sendestufe vorgesehen sein. Die Sendestufe kann eine Signalerzeugungseinheit umfassen, die ausgebildet ist, die primären und sekundären HF -Verstärkerelemente der Doherty Verstärkerschaltung, wie oben beschrieben, mit einem durch die Trägerwellenlänge X modulierten Eingangssignal bzw. dessen Inphasekomponente (I) und Quadraturkomponente (Q) zu speisen. Hierbei kann dem primären und/oder sekundären HF -Verstärkerelement eine Phasenkompensationseinheit, zum Beispiel ein Quadraturhybrid, vorgeschaltet sein. Das Ausgangssignal des sekundären HF- Verstärkerelements kann somit einen Phasenverzug von -90° gegenüber dem Ausgangssignal des primären HF- Verstärkerelements aufweisen. Dieser Phasenverzug kann bei der Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Leiterabschnitt aufgrund der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung bei der induktiven Kopplung zu einer Bereinigung der Phase fuhren. Somit kann ein phasenbereinigtes Signal am Ausgang, nämlich an der Last, der Doherty Verstärkerschaltung bereitgestellt werden. The circuit can be adapted to the load during operation via the capacitors. This can provide effective operation of the Doherty amplifier circuit. A transmission stage can also be provided. The transmission stage can include a signal generation unit which is designed to feed the primary and secondary HF amplifier elements of the Doherty amplifier circuit, as described above, with an input signal modulated by the carrier wavelength X or its in-phase component (I) and quadrature component (Q). In this case, a phase compensation unit, for example a quadrature hybrid, can be connected upstream of the primary and/or secondary HF amplifier element. The output signal of the secondary HF amplifier element can thus have a phase delay of -90° compared to the output signal of the primary HF amplifier element. In the case of the coupling between the first and the second conductor section, this phase delay can lead to a correction of the phase due to the phase shift between current and voltage in the case of the inductive coupling. A phase-adjusted signal can thus be provided at the output, namely at the load, of the Doherty amplifier circuit.
Ferner kann die Last eine Strahlereinheit umfassen. Die Strahlereinheit kann eine oder mehrere Antennen umfassen, zum Beispiel ein Phased Array. Die Strahlereinheit kann ausgebildet sein, das phasenbereinigte Signal funktechnisch zu übertragen. Furthermore, the load may include a radiator unit. The radiator unit can comprise one or more antennas, for example a phased array. The emitter unit can be designed to transmit the phase-adjusted signal by radio.
Außerdem kann eine Vorrichtung mit der oben beschriebenen Sendestufe bereitgestellt sein. Die Vorrichtung kann ein Satellit zur Satellitenkommunikation, eine Basisstation zur Kommunikation mit einem Benutzerendgerät, ein Rundfunkmast zum Ausstrahlen des Signals oder ein Benutzerendgerät zur Kommunikation mit einer Basisstation sein. In addition, an apparatus having the transmission stage described above can be provided. The device may be a satellite for satellite communication, a base station for communication with a user terminal, a broadcast tower for broadcasting the signal, or a user terminal for communication with a base station.
Es lassen sich somit vielseitige Einsatzmöglichkeiten finden. A wide range of possible uses can thus be found.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben einer Doherty Verstärkerschaltung gelöst. Das Verfahren umfasst ein Betreiben eines primären Hochfrequenz-, HF-, Verstärkerelements in einem Leistungsbereich unterhalb und oberhalb eines Schwellenwerts. Das Verfahren umfasst ferner ein Betreiben eines sekundären HF-Ver- stärkerelements in dem Leistungsbereich oberhalb des Schwellenwerts, um eine Lastmodula- tion am Ausgang des primären HF -Verstärkerelements zu bewirken. Durch die Lastmodulation wird die Lastimpedanz des primären HF -Verstärkerelements verändert, insbesondere verkleinert. The above object is also achieved by a method for operating a Doherty amplifier circuit. The method includes operating a primary radio frequency, RF, amplifier element in a power range below and above a threshold. The method further includes operating a secondary RF amplifier element in the power range above the threshold to achieve a load modula- tion at the output of the primary RF amplifier element. The load impedance of the primary HF amplifier element is changed, in particular reduced, by the load modulation.
Das Verfahren umfasst ferner ein Bereitstellen bzw. Einspeisen einer jeweiligen Komponente eines Eingangssignals an den primären und sekundären HF -Verstärkerelementen. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Signalerzeugungseinheit als Signalquelle ein Quelleninformationssignal als Eingangssignal bereitstellen, das eine zu übertragende Information enthält und auf die Trägerwellenlänge X bzw. die mit der Trägerwellenlänge Ä. verknüpfte Trägerfrequenz hochgemischt ist. Hierbei können sich die Komponenten (I, Q) des Eingangssignals an den Eingängen der primären und sekundären HF -Verstärkerelemente in der Phase unterscheiden bzw. phasenverschoben sein. Das Eingangssignal kann hierzu über die oben genannte Phasenkompensationseinheit, wie den Quadraturhybrid, in die zwei sich in der Phase unterscheidenden, also phasenverschobenen, Komponenten des Eingangssignals aufgeteilt werden. The method further includes providing or feeding a respective component of an input signal to the primary and secondary RF amplifier elements. For example, the signal generation unit described above can provide a source information signal as an input signal as the signal source, which contains information to be transmitted and is tuned to the carrier wavelength X or to the carrier wavelength λ. associated carrier frequency is upconverted. The components (I, Q) of the input signal at the inputs of the primary and secondary HF amplifier elements can differ in phase or be phase-shifted. For this purpose, the input signal can be divided into the two components of the input signal that differ in phase, ie phase-shifted, via the above-mentioned phase compensation unit, such as the quadrature hybrid.
Das Verfahren umfasst ferner ein Verstärken der jeweiligen Komponenten des Eingangssignals abhängig von dem Leistungsbereich. Hierbei kann der Leistungsbereich abhängig von einem Leistungspegel der Eingangssignalkomponente(n) vorgegeben sein. Das Eingangssignal kann insbesondere ein digital moduliertes Signal sein. Beispiele für das digital modulierte Signal sind ein Phasenumtastungs- (PSK-) Signal, ein Quadratur-PSK- (QPSK-) Signal, ein 7i/4-QPSK Signal, ein Offset-QPSK (OQPSK) Signal, ein Differentielles QPSK (DQPSK) Signal, sowie ein orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (OFDM) Signal oder dergleichen. Speziell kann die Doherty Verstärkerschaltung für solche Signale vorteilhaft und vorgesehen sein, die ein hohes Spitzen-Mittelwert- Verhältnis (PAR) haben. The method further includes amplifying the respective components of the input signal depending on the power range. In this case, the power range can be specified as a function of a power level of the input signal component(s). In particular, the input signal can be a digitally modulated signal. Examples of the digitally modulated signal are a phase shift keying (PSK) signal, a quadrature PSK (QPSK) signal, a 7i/4 QPSK signal, an offset QPSK (OQPSK) signal, a differential QPSK (DQPSK) signal, such as an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal or the like. In particular, the Doherty amplifier circuit may be advantageous and intended for those signals which have a high peak-to-average ratio (PAR).
Das Verfahren umfasst ferner ein Durchführen einer Lastmodulation am Aus gang des primären HF -Verstärkerelements. Die Lastmodulation erfolgt beispielsweise ausschließlich in dem Leistungsbereich oberhalb des Schwellenwerts. Beispielsweise erfolgt keine Lastmodulation unterhalb des Schwellenwerts. Der Schwellenwert stellt eine Grenze zwischen dem linearen Bereich (unterer Leistungsbereich) und dem Back-Off Bereich (oberer Leistungsbereich) dar. Das Durchfuhren der Lastmodulation am Ausgang des primären HF- Verstärkerelements basiert dabei auf zueinander beabstandeten ersten und zweiten induktiv gekoppelten Leiterabschnitten. Die ersten und zweiten Leiterabschnitte sind so zueinander angeordnet bzw. beabstandet, dass die Lastmodulation am Ausgang des primären HF -Verstärkerelements bewirkt werden kann. The method further includes performing load modulation at the output of the primary RF amplifier element. The load modulation takes place, for example, exclusively in the power range above the threshold value. For example, there is no load modulation below the threshold. The threshold represents a boundary between the linear range (lower power range) and the back-off range (upper power range). Carrying out the load modulation at the output of the primary HF amplifier element is based on first and second inductively coupled conductor sections spaced apart from one another. The first and second conductor sections are arranged or spaced apart from one another in such a way that the load modulation can be effected at the output of the primary RF amplifier element.
Der erste Leiterabschnitt ist dem sekundären HF -Verstärkerelement nachgeschaltet. Der zweite Leiterabschnitt ist dem primären HF -Verstärkerelement nachgeschaltet. Die ersten und zweiten Leiterabschnitte haben jeweils eine Länge, die bezogen auf eine Trägerwellenlänge X kleiner als Ä/4 ist. The first conductor section is connected downstream of the secondary HF amplifier element. The second conductor section follows the primary RF amplifier element. The first and second conductor sections each have a length that is less than λ/4 with respect to a carrier wavelength λ.
Die an den Eingängen der primären und sekundären HF -Verstärkerelemente eingespeisten jeweiligen Eingangssignalkomponenten können 90° phasenverschoben sein, zum Beispiel mittels des Quadraturhybrids. Durch eine induktive Kopplung zwischen den beiden (ersten und zweiten) Leiterabschnitten ergibt sich eine -90° Phasenverschiebung der Spannung zu Strom, wodurch die Ausgangsspannung des Verstärkers und die an dem zweiten Leiterabschnitt induzierte Spannung, also insbesondere im Ausgangspfad der Doherty Verstärkerschaltung, phasengleich sind. The respective input signal components fed at the inputs of the primary and secondary RF amplifier elements can be phase-shifted by 90°, for example by means of the quadrature hybrid. An inductive coupling between the two (first and second) conductor sections results in a -90° phase shift of the voltage to current, as a result of which the output voltage of the amplifier and the voltage induced on the second conductor section, i.e. in particular in the output path of the Doherty amplifier circuit, are in phase.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine neue Methode einen Spannungstyp Doherty Leistungsverstärker auf Basis von Mikrostreifenleitungstechnik zu konstruieren. Spannungstyp Doherty Leistungsverstärker (auch VDPA genannt, englisch: Voltage Doherty Power Amplifier) haben im Vergleich zu klassischen Doherty Leistungsverstärkern den großen Vorteil, dass der VDPA Kombinierer vollständig in klassisches Filterdesign integriert werden kann und somit sehr breitbandige Doherty Leistungsverstärker konstruiert werden können. Der Nachteil von konzentrierten Bauelementen wie Transformatoren und induktiv gekoppelte Spulen ist deren verhältnismäßig schlechter Gütefaktor verglichen mit Mikrostreifenleitungsleitungen, wie sie für die oben beschriebenen ersten und zweiten Leiterabschnitte verwendet werden können. Daher wird hierin ein Doherty Leistungsverstärker mit hoher Ausgangsleistung und hoher Effizienz auf Mikrostreifenleitungstechnik vorgeschlagen. Im Allgemeinen ermöglicht der VDPA die Einbettung des Doherty Kombinierers in ein breitbandiges Fiherne tzwerk/Lasttransformationsnetzwerk, da auf Impedanzinverter verzichtet werden kann, welche beim klassischen Doherty Leistungsverstärker, zum Beispiel dem Stromtyp Doherty Verstärker, benötigt werden. Die Lastmodulation wird beim vorgeschlagenen VDPA so nah wie möglich bzw. direkt am Transistoranschluss durchgeführt und nicht wie üblich hinter einem Lasttransformationsnetzwerk, wodurch wiederum die Hochfrequenzbandbreite erhöht werden kann. So können die Pfade des Doherty Verstärkers Pfadlängen aufweisen, die jeweils kleiner als Ä/4 sind. Die Pfadlänge des Ausgangspfads des sekundären HF-Verstärkerelements kann dabei kleiner sein als die Pfadlänge des Ausgangspfads des primären HF-Verstärkerelements. Somit kann auch ein minimaler Abstand zwischen den jeweiligen Ausgängen der ersten und zweiten HF -Verstärkerelemente und dem Ausgang der Doherty Verstärkerschaltung eingestellt werden. Diese minimale Distanz kann ebenfalls kleiner als Ä/4 sein. Ebenfalls kann der minimale Abstand zwischen dem ersten HF -Verstärkerelement und dem Ausgang der Doherty Verstärkerschaltung weniger als 20% oder weniger als 30% von dem minimalen Abstand zwischen dem zweiten HF -Verstärkerelement und dem Ausgang der Doherty Verstärkerschaltung abweichen bzw. etwa gleich sein. In other words, the invention relates to a new method of constructing a voltage-type Doherty power amplifier based on microstrip line technology. Voltage type Doherty power amplifiers (also called VDPA, English: Voltage Doherty Power Amplifier) have the great advantage compared to classic Doherty power amplifiers that the VDPA combiner can be fully integrated into classic filter design and thus very broadband Doherty power amplifiers can be constructed. The disadvantage of lumped components such as transformers and inductively coupled coils is their relatively poor quality factor compared to microstripline lines such as may be used for the first and second conductor sections described above. Therefore, a Doherty power amplifier with high output power and high efficiency on microstrip line technology is proposed herein. In general, the VDPA allows the embedding of the Doherty combiner in a broadband fiber network/load transformation network, since impedance inverters, which are required in the classic Doherty power amplifier, for example the current-type Doherty amplifier, can be omitted. With the proposed VDPA, the load modulation is carried out as close as possible or directly to the transistor connection and not behind a load transformation network as is usually the case, which in turn allows the high-frequency bandwidth to be increased. Thus, the paths of the Doherty amplifier can have path lengths that are each less than λ/4. The path length of the output path of the secondary HF amplifier element can be smaller than the path length of the output path of the primary HF amplifier element. A minimum distance between the respective outputs of the first and second HF amplifier elements and the output of the Doherty amplifier circuit can thus also be set. This minimum distance can also be less than λ/4. Likewise, the minimum distance between the first HF amplifier element and the output of the Doherty amplifier circuit can differ by less than 20% or less than 30% from the minimum distance between the second HF amplifier element and the output of the Doherty amplifier circuit or be approximately the same.
Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen kann ein hocheffizienter VDPA mit hoher Ausgangsleistung bereitgestellt werden, der in breitbandigen und effizienten Sendestufen für die Mobil- und Satellitentechnik eingesetzt werden kann. Des Weiteren kann die benötigte Fläche für das Ausgangsnetzwerk des VDPA reduziert werden, da der VDPA Kom- binierer, Leistungskombinierer, z.B. Wilkinson-Teiler, und /4 Inverter entfällt. Hierdurch werden große Kosteneinsparungen erzielt, insbesondere bei integrierten mm-Wellen VDPAs. According to one or more embodiments, a high-efficiency VDPA with high output power can be provided, which can be used in broadband and efficient transmission stages for mobile and satellite technology. Furthermore, the area required for the output network of the VDPA can be reduced since the VDPA combiner, power combiner, e.g. Wilkinson divider, and /4 inverter are no longer required. This results in large cost savings, especially for integrated mm-wave VDPAs.
Bei klassischen Doherty Leistungsverstärkern, die auf der Stromaddition an der Last basieren werden dagegen immer sehr schmalbandige /4 Inverter benötigt. Der /4 Inverter kann nur unter hohem Kostenaufwand und Effizienzeinbußen in ein breitbandiges Ausgangsnetzwerk integriert werden. In contrast, with classic Doherty power amplifiers, which are based on current addition at the load, very narrow-band /4 inverters are always required. The /4 inverter can only be integrated into a broadband output network at great expense and efficiency losses.
Dagegen wird in einem oder mehreren Beispielen ein breitbandiger VDPA bereitgestellt, der ohne induktiv gekoppelte Spulen zur Spannungsinduktion auskommt und keinen elektrisch leitfähigen Verbindungsknoten zwischen entsprechenden von dem primären und sekundären HF -Verstärkerelement wegführenden Pfaden hat. In einem oder mehreren Beispielen kann eine Spannungsaddition direkt am Transistorausgang erfolgen, wodurch der X /4-Inverter nicht mehr benötigt wird. Statt mit induktiv gekoppelten Spulen wird mit induktiv gekoppelten Leitungen gearbeitet, siehe die ersten und zweiten Leiterabschnitte oben. Mit induktiv gekoppelten Leitungen können sowohl Strom als auch Spannung gekoppelt werden, wodurch eine phasenoptimierte Kopplung der Spannung mit induktiv gekoppelten Leitungen nicht möglich ist, welches für den VDPA benötigt wird. Hierzu kann zum Beispiel der oben erwähnte Quadraturhybrid den beiden HF -Verstärkerelementen vorgeschaltet werden. Conversely, in one or more examples, a broadband VDPA is provided that does not use inductively coupled coils for voltage induction and does not have an electrically conductive connection node between respective paths leading from the primary and secondary RF amplifier elements. In one or more examples, voltage addition can be done directly at the transistor output, eliminating the need for the X/4 inverter. Instead of using inductively coupled coils, inductively coupled lines are used, see the first and second conductor sections above. Both current and voltage can be coupled with inductively coupled lines, which means that phase-optimized coupling of voltage with inductively coupled lines, which is required for the VDPA, is not possible. For this purpose, for example, the quadrature hybrid mentioned above can be connected upstream of the two HF amplifier elements.
Gemäß einem oder mehreren Beispielen hat die Doherty Verstärkerschaltung einen Carrier Verstärker und einen Peaking Verstärker (andere Konstellationen mit mehr oder größeren Peaking Verstärkern sind auch möglich). Der Carrier Verstärker übernimmt die lineare Verstärkung und wird in Sättigung und somit effizient betrieben. Der Peaking Verstärker setzt für höhere Leistungsspitzen ein und induziert Leistung mit in die Last und moduliert somit auch die effektive Lastimpedanz des Carrier Verstärkers (Lastmodulation), sodass dessen Sättigungspunkt in Richtung höherer Ausgangsleistungen moduliert wird. Somit bleibt der Gesamtverstärker immer effizient. According to one or more examples, the Doherty amplifier circuit has a carrier amplifier and a peaking amplifier (other configurations with more or larger peaking amplifiers are also possible). The carrier amplifier takes over the linear amplification and is operated in saturation and therefore efficiently. The peaking amplifier is used for higher power peaks and also induces power into the load and thus also modulates the effective load impedance of the carrier amplifier (load modulation), so that its saturation point is modulated towards higher output powers. Thus, the overall amplifier always remains efficient.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf die Doherty Verstärkerschaltung beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch auf das Verfahren bzw. eine damit versehene Entität/V orrichtung, wie zum Beispiel den Satelliten, die Basisstation, den Rundfunkmast oder das Benutzerendgerät, zutreffen. Genauso können die voranstehend in Bezug auf das Verfahren beschriebenen Aspekte in entsprechender Weise auf die Doherty Verstärkerschaltung zutreffen. Although some of the aspects described above have been described in relation to the Doherty amplifier circuit, these aspects can also apply to the method or an entity/device provided therewith, such as the satellite, the base station, the broadcast tower or the user terminal . Likewise, the aspects described above in relation to the method can apply in a corresponding manner to the Doherty amplifier circuit.
Ebenfalls versteht sich, dass die vorliegend verwendeten Begriffe lediglich der Beschreibung einzelner Ausführungsformen dienen und nicht als Einschränkung gelten sollen. Sofern nicht anders definiert, haben alle vorliegend verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die Bedeutung, die dem allgemeinen Verständnis des Fachmannes auf dem für die vorliegende Offenbarung relevanten Fachgebiet entspricht; sie sind weder zu weit noch zu eng zu fassen. Werden vorliegend Fachbegriffe unzutreffend verwendet und bringen so den technischen Gedanken der vorliegenden Offenbarung nicht zum Ausdruck, sind diese durch Fachbegriffe zu ersetzen, die dem Fachmann ein richtiges Verständnis vermitteln. Die vorliegend verwendeten allgemeinen Begriffe sind auf der Grundlage der im Lexikon befindlichen Definition oder dem Zusammenhang entsprechend auszulegen; hierbei ist eine zu enge Auslegung zu vermeiden. It should also be understood that the terms used herein are for the purpose of describing individual embodiments only and are not intended to be limiting. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the meaning commonly understood by those skilled in the art relevant to the present disclosure; they are neither too broad nor too narrow. If technical terms are used incorrectly in the present case and thus do not express the technical idea of the present disclosure, these are be replaced by technical terms that give the person skilled in the art a correct understanding. The general terms used herein are to be construed on the basis of the definition found in the dictionary or according to the context; in this context, an overly narrow interpretation should be avoided.
Obwohl Begriffe wie "erster" oder "zweiter" usw. evtl, zur Beschreibung verschiedener Komponenten verwendet werden, sind diese Komponenten nicht auf diese Begriffe zu beschränken. Mit den obigen Begriffen soll lediglich eine Komponente von der anderen unterschieden werden. Beispielsweise kann eine erste Komponente als zweite Komponente bezeichnet werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen; ebenso kann eine zweite Komponente als erste Komponente bezeichnet werden. Although terms such as "first" or "second" etc. may be used to describe various components, these components should not be limited to those terms. The above terms are only intended to distinguish one component from the other. For example, a first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present disclosure; likewise, a second component can be referred to as a first component.
Die Erfindung wird anhand von Ausfuhrungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Figuren mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. The invention is explained in more detail using exemplary embodiments with reference to the accompanying schematic figures.
In diesen zeigen In these show
Fig. 1 eine Ansicht einer Sendestufe mit Doherty Verstärkerschaltung; 1 shows a view of a transmitter stage with a Doherty amplifier circuit;
Fig. 2 eine Ansicht einer ersten Variante einer Doherty Verstärkerschaltung; 2 shows a view of a first variant of a Doherty amplifier circuit;
Fig. 3 eine Ansicht einer zweiten Variante einer Doherty Verstärkerschaltung; 3 shows a view of a second variant of a Doherty amplifier circuit;
Fig. 4 eine Ansicht einer dritten Variante einer Doherty Verstärkerschaltung; 4 shows a view of a third variant of a Doherty amplifier circuit;
Fig. 5 eine Ansicht eines Ersatzschaltbilds in Bezug auf die dritte Variante der Doherty Verstärkerschaltung; und 5 shows a view of an equivalent circuit diagram in relation to the third variant of the Doherty amplifier circuit; and
Fig. 6 eine Ansicht eines Schaltungsdesigns einer Doherty Verstärkerschaltung. 6 is a circuit design view of a Doherty amplifier circuit.
Bezugnehmend auf Fig. 1 enthält die Sendestufe 1 eine Doherty VerstärkerschaltungReferring to Figure 1, the transmit stage 1 includes a Doherty amplifier circuit
2, eine Signalerzeugungseinheit 3 und eine Phasenkompensationseinheit 4. Die Doherty Ver- Stärkerschaltung 2 hat zwei Verstärker, ein primäres HF-Verstärkerelement 5 und ein sekundäres HF -Verstärkerelement 6, im Folgenden jeweils Verstärker genannt. Das Eingangssignal zur Doherty Verstärkerschaltung 2 ist ein differentielles Signal, das eine In-Phase- (I) und eine Quadraturkomponente (Q) enthält. Dieses differentielle Signal wird über die Signalerzeugungseinheit 3 in Verbindung mit der Phasenkompensationseinheit 4 erzeugt und der Doherty Verstärkerschaltung 2 zur Verfügung gestellt. Die Quadraturkomponente (Q) ist um 90° phasenverschoben gegenüber der In-Phase-Komponente. 2, a signal generation unit 3 and a phase compensation unit 4. The Doherty ver- Booster circuit 2 has two amplifiers, a primary HF amplifier element 5 and a secondary HF amplifier element 6, hereinafter referred to as amplifiers. The input signal to the Doherty amplifier circuit 2 is a differential signal containing an in-phase (I) and a quadrature (Q) component. This differential signal is generated via the signal generation unit 3 in conjunction with the phase compensation unit 4 and is made available to the Doherty amplifier circuit 2 . The quadrature component (Q) is 90° out of phase with the in-phase component.
Der primäre HF- Verstärker 5 verstärkt die In-Phase-Komponente (I) des Eingangssignals. Der sekundäre HF -Verstärker 6 verstärkt die Quadraturkomponente (Q) des Eingangssignals. Hierbei ist der Der primäre HF-Verstärker 5 als Klasse-AB-Verstärker, der über ca. 360° der Sinusperiode des Eingangssignals arbeitet oder als Klasse-B-Verstärker ausgeführt, der über ca. 180° der Sinusperiode des Eingangssignals arbeitet. Der sekundäre HF-Verstär- ker 6 hingegen ist als Verstärker der Klasse C implementiert, der so vorgespannt ist, dass er nur in einem Teil des Betriebsbereichs des primären HF-Verstärker 5 arbeitet. Somit arbeitet nur der primäre HF-Verstärker 5 unterhalb des "Back Off' Bereichs bzw. unterhalb des Back Off Punkts, wenn die Eingangssignalleistung relativ niedrig ist. Dabei ist die Ausgangsimpedanz des sekundären HF -Verstärkers 6 sehr hoch (z.B. größer als 1 kOhm). The primary RF amplifier 5 amplifies the in-phase (I) component of the input signal. The secondary RF amplifier 6 amplifies the quadrature (Q) component of the input signal. Here, the primary HF amplifier 5 is designed as a class AB amplifier, which operates over approximately 360° of the sine period of the input signal, or as a class B amplifier, which operates over approximately 180° of the sine period of the input signal. The secondary RF amplifier 6, on the other hand, is implemented as a class C amplifier that is biased to operate in only part of the primary RF amplifier's 5 operating range. Thus, only the primary RF amplifier 5 operates below the 'back off' range or below the back off point when the input signal power is relatively low. The output impedance of the secondary RF amplifier 6 is very high (e.g. greater than 1 kOhm) .
Die Funktionsweise der Doherty Verstärkerschaltung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung lässt sich anhand Figur 1 mittels der darin gezeigten Spulen Lc und Lp erläutern. Über die gezeigten Spulen Lc und Lp lässt sich eine Gegeninduktivität M oberhalb des Back Off Punkts erzielen. Um nun die Doherty Verstärkerschaltung 2 abzustimmen können entsprechende Kondensatoren Cc und Cp in Reihe zu den Spulen Lc und Lp verwendet werden. Durch die Gegeninduktivität M wird eine Spannung Vadd von der Spule Lp in der Spule Lc induziert. Die Spannung Vadd addiert sich zur Ausgangsspannung (nicht gezeigt) des primären Verstärkers 5 und ermöglicht einen größeren Ausgangsstrom Ic. Somit ergibt sich eine Lastmodulation der Lastimpedanz Zc am Ausgang des primären HF -Verstärkers 5. The functioning of the Doherty amplifier circuit 2 according to the present invention can be explained with reference to FIG. 1 by means of the coils Lc and Lp shown therein. A mutual inductance M above the back-off point can be achieved via the coils L c and L p shown. Now, in order to tune the Doherty amplifier circuit 2, appropriate capacitors C c and C p can be used in series with the inductors L c and L p . The mutual inductance M induces a voltage Vadd from the coil Lp in the coil Lc. The voltage Vadd adds to the output voltage (not shown) of the primary amplifier 5 and allows a larger output current I c . This results in a load modulation of the load impedance Z c at the output of the primary HF amplifier 5.
Nun wird sich in den Fig. 3 bis 5 die Funktionsweise induktiv gekoppelter Spulen Lc und Lp in Mikrostreifenleitungstechnik basierend auf der Schaltung in Fig. 2 zu Nutze gemacht. Hierbei sind zum einen die induktiv gekoppelten Leiterabschnitte 7 und 8 jeweils kürzer als X /4. Dadurch verhält sich die nach Masse geführte Leitung am sekundären Verstärker 6 wie eine Induktivität/Spule. Der als induktiv gekoppelte Spule wirkende Leiterabschnitt 8 im Ausgangspfad des primären Verstärkers 5 ist hierbei in Reihe zur Last RL angeschlossen. Zusätzlich sind die Leiterabschnitte 8 und 9 zusammen kürzer als X /4. The functioning of inductively coupled coils L c and L p in microstrip line technology based on the circuit in FIG. 2 is now utilized in FIGS. 3 to 5 . In this case, on the one hand, the inductively coupled conductor sections 7 and 8 are each shorter than X /4. This is how the grounded line behaves at the secondary amplifier 6 like an inductance/coil. The conductor section 8 acting as an inductively coupled coil in the output path of the primary amplifier 5 is connected in series with the load RL. In addition, the conductor sections 8 and 9 together are shorter than X /4.
Um die induktiv gekoppelte Leitung am Carrier Verstärker wie eine induktiv gekoppelte Spule auszulegen, kann die Kuroda Identität angewendet werden (siehe hierzu Fig. 5). Durch Anwenden der Kuroda Identitäten können konzentrierte Elemente zumindest teilweise durch Transmissionsleitungen (TMLs) ersetzt werden. Der von dem sekundären Verstärker 6 wegführende Pfad kann so mit einer TML, hier der Leiterabschnitt 7, direkt mittels eines Vias 10 kurzgeschlossen werden. In order to design the inductively coupled line at the carrier amplifier like an inductively coupled coil, the Kuroda identity can be applied (see Fig. 5). By applying the Kuroda identities, lumped elements can be at least partially replaced by transmission lines (TMLs). The path leading away from the secondary amplifier 6 can thus be short-circuited directly by means of a via 10 with a TML, here the conductor section 7 .
Der von dem primären Verstärker 5 wegführende Pfad kann in dem Beispiel von Fig. The path leading away from the primary amplifier 5 can, in the example of Fig.
3, vom Ausgang des primären Verstärkers 5 in Flussrichtung gesehen, den als induktiv gekoppelte Spule wirkenden Leiterabschnitt 8, einen weiteren Leiterabschnitt 9 und einen Kondensator Cc hintereinander in Serie enthalten. Die Leiterabschnitte 8 und 9 können auch als ein über die Dimension des Leiterabschnitts 7 erstreckender, also längerer, Leiterabschnitt bezeichnet werden, da sie dieselbe Breite aufweisen. Die Länge des weiteren Leiterabschnitts 9 ergibt sich über die Kuroda Identität. Hinter dem Kondensator Cc kann die Last RL in Serie geschaltet sein. Alternativ kann sich zwischen dem Kondensator Cc und der Last RL ein Lasttransformationsnetzwerk (LTN) 10 befinden. 3, viewed from the output of the primary amplifier 5 in the direction of flow, contain the conductor section 8 acting as an inductively coupled coil, a further conductor section 9 and a capacitor C c one behind the other in series. The conductor sections 8 and 9 can also be referred to as a conductor section extending beyond the dimension of the conductor section 7, ie longer, since they have the same width. The length of the further conductor section 9 results from the Kuroda identity. The load RL can be connected in series behind the capacitor C c . Alternatively, a load transformation network (LTN) 10 may be located between the capacitor C c and the load RL.
Der von dem primären Verstärker 5 wegführende Pfad kann in dem Beispiel von Fig. The path leading away from the primary amplifier 5 can, in the example of Fig.
4, vom Ausgang des primären Verstärkers 5 in Flussrichtung gesehen, den Kondensator Cc, den als induktiv gekoppelte Spule wirkenden Leiterabschnitt 8 und den weiteren Leiterabschnitt 9 hintereinander in Serie enthalten. Hinter dem weiteren Leiterabschnitt 9 kann ein gegen Masse abgeschlossener Kondensator Cst parallel zur Last RL geschaltet werden. Ferner kann Cst als offene Stichleitung ausgebildet sein. Außerdem kann sich zwischen dem Kondensator Cst und der Last RL das LTN 10 befinden. 4, seen from the output of the primary amplifier 5 in the direction of flow, contain the capacitor C c , the conductor section 8 acting as an inductively coupled coil and the further conductor section 9 one behind the other in series. Downstream of the further conductor section 9, a capacitor Cst, which is terminated against ground, can be connected in parallel with the load RL. Furthermore, Cst can be designed as an open stub. In addition, the LTN 10 may be located between the capacitor Cst and the load RL.
Das LTN 10 wird je nach Leistung und benötigtem Impedanzlevel hinzugefügt oder weggelassen. Hierbei kann der Kondensator Cst auch Teil des LTNs 10 sein. Andere Alternativen zu den oben angegebenen Kombinationen der Schaltungselemente sind ebenfalls möglich. The LTN 10 is added or omitted depending on the performance and impedance level required. In this case, the capacitor Cst can also be part of the LTN 10 . Other alternatives to the combinations of circuit elements given above are also possible.
Neben den parasitären Kapazitäten Cpar und Cch, wie in Fig. 2 gezeigt, und den parasitären Kapazitäten Cparp und Cparc, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, werden an den jeweiligen Verstärkerausgängen Spulen als Choke Induktivitäten LChP und LChc mit einer Versorgungsspannung VDD verbunden. In addition to the parasitic capacitances C par and C ch , as shown in Fig. 2, and the parasitic capacitances C par p and C par c, as shown in Fig. 3 and 4, coils are used as choke inductances L C at the respective amplifier outputs hP and L C hc connected to a supply voltage VDD.
Nimmt man alle Elemente der Schaltung zusammen ergibt sich ein Filtemetzwerk direkt am Aus gang beider Verstärker 5 und 6. If you take all the elements of the circuit together, you get a filter network directly at the output of both amplifiers 5 and 6.
Fig. 5 bezieht sich auf die dritte Variante des Doherty Verstärkers 2 aus Fig. 4 und zeigt ein über die Kuroda Identität gebildetes Ersatzschaltbild (ESB) der induktiv gekoppelten TMLs (siehe Leiterabschnitte 7 und 8) zusammen mit dem Kondensator Cst. Die Längen der induktiv gekoppelten TMLs lassen sich aus den Werten für die Spule Lc und den Widerstand RL anhand der Kuroda Identitäten berechnen. Als Beispiel kann die TML Impedanz des ESBs, unten in Fig. 5, zu ZO=RL gesetzt werden, wodurch ein Matching erreicht wird. Die Länge l beider Leiterabschnitte 8 und 9 zusammen kann dann beispielhaft durch folgende Gleichung bestimmt werden (c0 ist die Lichtgeschwindigkeit): l = arctan
Figure imgf000018_0001
FIG. 5 relates to the third variant of the Doherty amplifier 2 from FIG. 4 and shows an equivalent circuit (ESB) formed via the Kuroda identity of the inductively coupled TMLs (see conductor sections 7 and 8) together with the capacitor Cst. The lengths of the inductively coupled TMLs can be calculated from the values for the coil L c and the resistance RL using the Kuroda identities. As an example, the TML impedance of the ESB, at the bottom of Figure 5, can be set to ZO=RL, thereby achieving matching. The length l of both conductor sections 8 and 9 together can then be determined, for example, by the following equation (c 0 is the speed of light): l=arctan
Figure imgf000018_0001
In Fig. 3 ist die zweite Variante des Doherty Verstärkers 2 gezeigt, bei der die Anordnung des Kondensators Cc und der induktiv gekoppelten TML umgekehrt ist. Der für die Kuroda Identitäten benötigte Kondensator Cst ist hierbei in der parasitären Kapazität Cparc des primären Verstärkers 5 integriert. Die sich ergebende TML ist hierbei direkt elektrisch leitend mit dem primären Verstärker 5 verbunden. Die Leitungsimpedanz Zo ist hierbei auf eine optimierte Impedanz eingestellt, die zum Beispiel mindestens 2-mal oder 3-mal größer ist als RL, um einen optimalen Doherty Betrieb bereitzustellen. Je nach Größe der parasitären Kapazitäten Cparc und Cparp als auch der Last RL kann entweder die Doherty Verstärkerschaltung 2 nach der zweiten Variante (siehe Fig. 3) oder der dritten Variante (siehe Fig. 4) zu einem breitbandigeren Ergebnis führen. 3 shows the second variant of the Doherty amplifier 2, in which the arrangement of the capacitor C c and the inductively coupled TML is reversed. In this case, the capacitor Cst required for the Kuroda identities is integrated in the parasitic capacitance C par c of the primary amplifier 5 . The resulting TML is directly connected to the primary amplifier 5 in an electrically conductive manner. The line impedance Zo is here set to an optimized impedance which is, for example, at least 2 times or 3 times larger than RL in order to provide optimal Doherty operation. Depending on the size of the parasitic capacitances C par c and C par p as well as the load RL, either the Doherty amplifier circuit 2 according to the second variant (see FIG. 3) or the third variant (see FIG. 4) can lead to a broader bandwidth result.
Die Choke Induktivitäten LChP und LChc können ebenfalls durch TMLs gegen große Kapazitäten aufweisende Kondensatoren nach Masse (GND) realisiert werden. Im Allgemeinem gilt, dass alle Elemente der Doherty Verstärkerschaltung 2 sowohl als TML Strukturen, als auch als konzentrierte Bauelemente realisiert werden können. The choke inductances L C hP and L C hc can also be realized by TMLs against capacitors having large capacitances to ground (GND). In general, all elements of the Doherty amplifier circuit 2 can be implemented both as TML structures and as lumped components.
Abschließend wird in Fig. 6 noch ein Schaltungsdesign der Doherty Verstärkerschal- tung gezeigt, die das Ausmaß und das Verhältnis der Leitungen der zwei Pfade zueinander besser wiedergeben soll. Hierbei sind die im Vorhinein genannten Elemente in Bezug auf die vorangehenden Figuren exemplarisch wiedergegeben. Insbesondere bezieht sich das Schaltungsdesign aus Fig. 6 auf das Beispiel aus Fig. 3 (zweite Variante). An dem Schaltungsdesign in Fig. 6 lässt sich gut erkennen, dass die von beiden Verstärkerelementen, dem primären HF- Verstärkerelement 5 und dem sekundären HF-Verstärkerelement 6, wegführenden Leitungspfade eine maximale Länge von Ä/4 haben. Zum Beispiel können die beiden Leitungspfade (Pfadlänge) jeweils kleiner als X/4 sein. Dies kann als allgemeine Regel hierin aufgefasst werden. Finally, a circuit design of the Doherty amplifier circuit is shown in FIG. 6, which is intended to better reflect the extent and the relationship of the lines of the two paths to one another. Here, the elements mentioned above are shown as examples in relation to the preceding figures. In particular, the circuit design from FIG. 6 relates to the example from FIG. 3 (second variant). The circuit design in FIG. 6 clearly shows that the line paths leading away from the two amplifier elements, the primary HF amplifier element 5 and the secondary HF amplifier element 6, have a maximum length of λ/4. For example, the two conduction paths (path length) can each be less than X/4. This can be construed as a general rule herein.
Allgemein kann die Pfadlänge auch durch die folgenden Beispiele definiert sein. In einem ersten Beispiel kann die Pfadlänge als Länge zwischen dem Ausgang des Trägerverstärkers und der Kapazität Cc definiert sein. In einem zweiten Beispiel kann die Pfadlänge als Länge zwischen dem Ausgang des Trägerverstärkers und dem LTN 10 definiert sein. In einem dritten Beispiel kann die Pfadlänge als Länge zwischen dem Ausgang des Trägerverstärkers und der Last RL definiert sein. In general, the path length can also be defined by the following examples. In a first example, the path length can be defined as the length between the output of the carrier amplifier and the capacitance C c . In a second example, the path length may be defined as the length between the output of the carrier amplifier and the LTN 10. In a third example, the path length can be defined as the length between the output of the carrier amplifier and the load RL.
Die beiden Kondensatoren Cp und Cc sind in Fig. 6 beispielhaft als überlappende Leiterflächen dargestellt, können allerdings auch als konzentrierte Bauelemente ausgebildet sein. The two capacitors Cp and Cc are shown in FIG. 6 by way of example as overlapping conductor surfaces, but they can also be in the form of lumped components.
Ebenso wird in Fig. 6 ein Abstand d gezeigt, der über die gesamte Länge des ersten Leiterabschnitts 7 konstant bleiben kann. Der Abstand d kann auf einen minimal möglichen Abstand eingestellt sein, zumindest kleiner als 1/2, 1/4, 1/5, 1/10 oder 1/20 der Breite eines der beiden Leitungspfade sein. A distance d, which can remain constant over the entire length of the first conductor section 7, is also shown in FIG. The distance d can be reduced to a minimum Be set distance, be at least less than 1/2, 1/4, 1/5, 1/10 or 1/20 of the width of one of the two conduction paths.
Mit der oben angegebenen Technik lassen sich sehr breitbandige und effiziente Doherty Verstärkerschaltungen 2 mit vergleichbar sehr geringem Aufwand realisieren ohne Kompromisse in Bezug auf Effizienz einzubüßen. Des Weiteren verkleinert sich die Fläche des Kombinierers, da ein gewöhnlicher Kombinierer wie ein Wilkinson-Teiler in der Größenordnung von Ä/4 entfällt. With the technology specified above, very broadband and efficient Doherty amplifier circuits 2 can be implemented with comparably very little outlay without sacrificing any compromises with regard to efficiency. Furthermore, the area of the combiner decreases because a usual combiner like a Wilkinson divider of the order of λ/4 is eliminated.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig. At this point it should be pointed out that all the parts described above, viewed individually and in any combination, in particular the details shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention. Modifications of this are familiar to those skilled in the art.
B ezugszeichenliste reference sign list
1 Sendestufe 1 transmission stage
2 Doherty Verstärkerschaltung 2 Doherty amplifier circuit
3 Signalerzeugungseinheit 3 signal generation unit
4 Phasenkompensationseinheit 4 phase compensation unit
5 primäres HF -Verstärkerelement 5 primary RF gain element
6 sekundäres HF-Verstärkerelement 6 secondary RF amplifier element
7 Leiterabschnitt im Ausgangspfad des sekundären HF -Verstärkerelements 7 Conductor section in the output path of the secondary RF amplifier element
8, 9 Leiterabschnitte im Ausgangspfad des primären HF -Verstärkerelements 8, 9 conductor sections in the output path of the primary RF amplifier element
10 Lasttransformationsnetzwerk 10 load transformation network
11 Via 11 Via

Claims

Ansprüche Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1), mit einem primären Hochfrequenz-, HF-, Verstärkerelement (5) und einem sekundären HF -Verstärkerelement (6), das im Betrieb ausgebildet ist, eine Lastmodulation am Ausgang des primären HF- Verstärkerelements (5) zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem sekundären HF- Verstärkerelement (6) nachgeschalter erster Leiterabschnitt (7) und ein dem primären HF -Verstärkerelement (5) nachgeschalteter zweiter Leiterabschnitt (8,9) zueinander beabstandet und angeordnet sind, die Lastmodulation am Ausgang des primären HF -Verstärkerelements (5) zu ermöglichen, und jeweils eine Länge aufweisen, die bezogen auf eine Trägerwellenlänge X kleiner als X/4 ist. Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander beabstandeten ersten (7) und zweiten (8, 9) Leiterabschnitte direkt benachbart und parallel zueinander angeordnet sind. Doherty V erstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe ( 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (7) und zweiten (8, 9) Leiterabschnitte einen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner als eine Hälfte oder ein Viertel einer Breite eines der ersten (7) und zweiten (8, 9) Leiterabschnitte ist. Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das primäre HF -Verstärkerelement (5) ein Trägerverstärker ist, der ausgebildet ist, unterhalb eines Leistungsschwellenwerts in einem linearen Verstärkerbereich zu arbeiten und oberhalb des Leistungsschwellenwerts in Sättigung zu arbeiten; und das sekundäre HF-Verstärkerelement (6) ein Spitzenverstärker ist, der ausgebildet ist, oberhalb des Leistungsschwellenwerts in einem nicht-linearen Verstärkerbereich zu arbeiten und unterhalb des Leistungsschwellenwerts ausgeschaltet zu sein. Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des ersten Leiterabschnitts (7) mit einem Kondensator elektrisch leitend verbunden ist, der zwischen dem ersten Leiterabschnitt (7) und dem Ausgang des sekundären HF- Verstärkerelements (6) geschaltet ist. Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des ersten Leiterabschnitts (7) elektrisch leitend mit Masse verbunden ist. Claims Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1), with a primary high-frequency, HF, amplifier element (5) and a secondary HF -amplifier element (6), which is designed in operation, a load modulation at the output of the primary HF- amplifier element (5), characterized in that a first conductor section (7) downstream of the secondary HF amplifier element (6) and a second conductor section (8, 9) downstream of the primary HF amplifier element (5) are spaced apart from one another and arranged, to enable the load modulation at the output of the primary HF amplifier element (5), and each have a length which is less than X/4 in relation to a carrier wavelength X. Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1) according to Claim 1, characterized in that the mutually spaced first (7) and second (8, 9) conductor sections are arranged directly adjacent and parallel to one another. Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the first (7) and second (8, 9) conductor sections have a spacing from one another which is less than one half or one quarter of a width is one of the first (7) and second (8, 9) conductor sections. Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the primary RF amplifier element (5) is a carrier amplifier which is designed to operate in a linear amplifier range below a power threshold and above the power threshold to work in saturation; and the secondary RF amplifier element (6) is a peaking amplifier adapted to operate in a non-linear amplifier region above the power threshold and to be switched off below the power threshold. Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that one end of the first conductor section (7) is electrically conductively connected to a capacitor which is connected between the first conductor section (7) and the output of the secondary HF amplifier element (6) is connected. Doherty amplifier circuit (2) for a transmission stage (1) according to Claim 5, characterized in that the other end of the first conductor section (7) is electrically conductively connected to ground.
7. Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten (7) und zweiten (8, 9) Leiterabschnitte gedruckte Leitungen in Form von Streifenleitungen sind. 7. Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first (7) and second (8, 9) conductor sections are printed lines in the form of strip lines.
8. Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des zweiten Leiterabschnitts (8, 9) direkt elektrisch leitend mit dem Ausgang des primären HF- Verstärkerelements (5) verbunden ist oder indirekt über einen Kondensator mit dem Ausgang des primären HF-Verstärkerele- ments (5) verbunden ist. 8. Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that one end of the second conductor section (8, 9) is directly electrically conductively connected to the output of the primary HF amplifier element (5) or is indirectly connected via a capacitor to the output of the primary HF amplifier element (5).
9. Doherty Verstärkerschaltung (2) für eine Sendestufe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des zweiten Leiterabschnitts (8, 9) direkt mit einer Last der Doherty Verstärkerschaltung (2) verbunden ist oder indirekt über einen Kondensator mit der Last der Doherty Verstärkerschaltung (2) verbunden ist. Verfahren zum Betreiben einer Doherty Verstärkerschaltung (2), umfassend: 9. Doherty amplifier circuit (2) for a transmitter stage (1) according to claim 8, characterized in that the other end of the second conductor section (8, 9) is connected directly to a load of the Doherty amplifier circuit (2) or indirectly via a capacitor connected to the load of the Doherty amplifier circuit (2). A method of operating a Doherty amplifier circuit (2), comprising:
Betreiben eines primären Hochfrequenz-, HF-, Verstärkerelements (5) in einem Leistungsbereich unterhalb und oberhalb eines Schwellenwerts, Betreiben eines sekundären HF-Verstärkerelements (6) in dem Leistungsbereich oberhalb des Schwellenwerts, um eine Lastmodulation am Ausgang des primären HF-Verstärkerelements (5) zu bewirken, Operating a primary radio frequency, HF, amplifier element (5) in a power range below and above a threshold value, operating a secondary HF amplifier element (6) in the power range above the threshold value in order to achieve a load modulation at the output of the primary HF amplifier element (5 ) to cause
Bereitstellen einer jeweiligen Komponente eines Eingangssignals an den primären und sekundären HF- Verstärkerelementen (6), providing a respective component of an input signal to the primary and secondary RF amplifier elements (6),
Verstärken der jeweiligen Komponenten des Eingangssignals abhängig von dem Leistungsbereich, amplifying the respective components of the input signal depending on the power range,
Durchführen einer Lastmodulation am Ausgang des primären HF -Verstärkerelements (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführen der Lastmodulation am Ausgang des primären HF- Verstärkerelements (5) auf zueinander beabstandeten und induktiv gekoppelten ersten (7) und zweiten (8, 9) Leiterabschnitten basiert, wobei der erste Leiterabschnitt (7) dem sekundären HF -Verstärkerelement (6) nachgeschaltet ist und der zweite Leiterabschnitt (8, 9) dem primären HF -Verstärkerelement (5) nachgeschaltet ist und die ersten (7) und zweiten (8, 9) Leiterabschnitte jeweils eine Länge aufweisen, die bezogen auf eine Trägerwellenlänge X kleiner als Ä/4 ist. Carrying out a load modulation at the output of the primary HF amplifier element (5), characterized in that carrying out the load modulation at the output of the primary HF amplifier element (5) on mutually spaced and inductively coupled first (7) and second (8, 9) conductor sections based, wherein the first conductor section (7) is connected downstream of the secondary HF amplifier element (6) and the second conductor section (8, 9) is connected downstream of the primary HF amplifier element (5) and the first (7) and second (8, 9 ) conductor sections each have a length that is less than λ/4 in relation to a carrier wavelength λ.
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