提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置的制造方法
提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及环形器技术领域，特别是设及一种提高功率放大器环形器隔离度的方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 功率放大器模块作为射频拉远单元（Radio Remote化it,简称为RRU)系统中的末 级单元，在整个RRU系统中起着举足轻重的作用。同时，功率放大器模块作为RRU系统中相 对不稳定单元，如何提升功放性能指标越来越受到重视，功率放大器指标的好坏直接影响 整个系统的工作质量。作为功率放大器，应该有较大的输出功率及较高的效率，同时还要满 足带宽、增益及稳定性的要求。由于功率放大器处于大信号工作状态下，所W很容易出现线 性失真等问题，所W如何通过设计匹配电路等方法使功率放大器工作状态稳定，就成为关 键中的关键。
[0003] 在现有技术中，一般的射频电路设计对于参考面位置的阻抗匹配等设计比较直观 和容易，但对于非参考面处的设计比较困难，例如，环形器隔离端的负载阻抗如何设计，保 证环形器的隔离度最大；放大器的近端的匹配如何设计，保证经过一段非50欧姆微带线后 的驻波最佳等等，运些用简单的设计方法只能尝试，无法直观的进行设计。
【发明内容】
[0004] 鉴于现有技术中射频电路设计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直观的进 行设计的问题，提出了本发明W便提供一种提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置。 阳〇化]本发明提供一种提高功率放大器环形器隔离度的方法，包括：
[0006] 计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗的关系，确定 隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；
[0007] 根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。
[0008] 优选地，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗的关 系具体包括：
[0009] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系：
[0010]
[0011] 其中，S反=Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射 功率，曰2为第二端口的反射功率，S 33为第立端口的反射系数，S 32为第二端口到第立端口的 传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第Ξ端口的阻抗反射系数。
[0012] 优选地，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求具体包括：
[0013] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0017] 优选地，根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计具体包括：
[0018] 将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配设计。
[0019] 优选地，环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。
[0020] 本发明还提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的装置，包括：
[0021] 计算模块，用于计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻 抗的关系，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；
[0022] 处理模块，用于根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。
[0023] 优选地，计算模块具体用于：
[0024] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系： 阳0巧]
[00%]其中，S&= Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射 功率，曰2为第二端口的反射功率，S 33为第立端口的反射系数，S 32为第二端口到第立端口的 传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第Ξ端口的阻抗反射系数。
[0027] 优选地，计算模块具体用于：
[0028] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0032] 优选地，处理模块具体用于：
[0033] 将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配设计。
[0034] 优选地，环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。
[0035] 本发明有益效果如下：
[0036] 通过先推导出环形器的隔离度和第Ξ端口负载阻抗的关系，从而得到隔离度最大 时的第Ξ端口阻抗的要求，将参考面转移到第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻 抗匹配设计，解决了现有技术中射频电路设计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直 观的进行设计的问题，能够调整优化功放指标，提高基站性能。
[0037] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予W实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够 更明显易懂，W下特举本发明的【具体实施方式】。
【附图说明】
[0038] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0039] 图1是本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的方法的流程图； W40] 图2是本发明实施例的环形器等效网络的示意图；
[0041] 图3是本发明实施例的环形器仿真原理图及仿真结果示意图；
[0042] 图4是本发明实施例的隔离度最佳时阻抗验证示意图；
[0043] 图5是本发明实施例的电路设计实施例参考面的示意图；
[0044] 图6是本发明实施例的阻抗匹配设计的源阻抗设置的示意图；
[0045] 图7是本发明实施例的窄带匹配原理示意图；
[0046] 图8是本发明实施例的窄带匹配结果示意图；
[0047] 图9是本发明实施例的窄带隔离验证原理示意图；
[0048] 图10是本发明实施例的窄带验证结果的示意图；
[0049] 图11是本发明实施例的宽带匹配设计示意图；
[0050] 图12是本发明实施例的宽带匹配原理示意图；
[0051] 图13是本发明实施的宽带匹配结果的示意图一；
[0052] 图14是本发明实施例的宽带匹配结果的示意图二；
[0053] 图15是本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0054] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开 的示例性实施例，然而应当理解，可各种形式实现本公开而不应被运里阐述的实施例 所限制。相反，提供运些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围 完整的传达给本领域的技术人员。
[0055] 在现有技术中，衡量的参数和要设计的电路不在一个参考面上，例如环形器衡量 的是第一端口和第二端口的隔离度（也可W成为传输系数），而要设计的是第Ξ端口的电 路；为了解决上述问题，本发明提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置，将 电路设计参考面进行转移，W环形器隔离度为例，先推导出环形器的隔离度和第Ξ端口负 载阻抗的关系，从而得到隔离度最大时的第Ξ端口阻抗的要求，运样就可W把参考面转移 到第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻抗匹配设计，此时，衡量参数和设计在一个 参考面上，设计就很简单方便了。W下结 合附图W及实施例，对本发明进行进一步详细说 明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不限定本发明。
[0056] 方法实施例
[0057] 根据本发明的实施例，提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的方法，图1是 本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的方法的流程图，如图1所示，根据本发明 实施例的提高功率放大器环形器隔离度的方法包括如下处理：
[0058] 步骤101，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗的 关系，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；
[0059] 在步骤101中，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻 抗的关系具体包括：
[0060] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系：
[0061]
[0062] 其中，S反=Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为等效参考面，第一端口接 收到的反射功率，曰2为等效参考面，第二端口的反射功率，，S 33为第Ξ端口的反射系数，S 32 为第二端口到第Ξ端口的传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第 Ξ端口的阻抗反射系数。
[0063] 在步骤101中，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求具体包括：
[0064] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0068] 步骤102,根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。
[0069] 步骤102具体包括：将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配 设计。
[0070] 在本发明实施例中，上述环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。
[0071] W下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。
[0072] 在本发明实施例中，将环形器看作一个Ξ端口网络；环形器第Ξ端口的阻抗反射 系数为Γ，图2是本发明实施例的环形器等效网络的示意图，如图2所示，根据信号流图，可 W推导出隔离度和隔离端负载阻抗的如下：
[0073]
[0074] 要使隔离度最大及S& = 0,此时可W推导出：
[0078] 获得最大隔离度时隔离端负载反射系数的要求，上述S12、S33、S13、S32等为环形 器的固有的已知参数，可W通过测量等手段获得。
[0079] 图3是本发明实施例的环形器仿真原理图及仿真结果示意图，如图3所示，可W 通过仿真软件对上述理论推导过程进行验证，导入实测的一款环形器的实测参数，通过仿 真即可得到结果。图4是本发明实施例的隔离度最佳时阻抗验证示意图，W该阻抗做为负 载，仿真验证隔离度如图4所示，可W看出隔离端加该阻抗时，隔离度从原来的20多地增 加到300地，证明上述推导公式的正确性。得到上面的公式后，可W针对Γ进行电路匹配设 计，此时参考面移转移到电路设计面，图5是本发明实施例的电路设计实施例参考面的示 意图，如图5所示，接下来就可W进行常规的阻抗匹配设计。
[0080] 图6是本发明实施例的阻抗匹配设计的源阻抗设置的示意图，如图6所示，要把反 射系数设计成对应的Γ，只要把源阻抗设置成它的共辆，进行常规的阻抗匹配设计即可。
[0081] 图7是本发明实施例的窄带匹配原理示意图，图8是本发明实施例的窄带匹配结 果示意图，如图7和图8所示，按上述的思路对环形器进行窄带隔离设计，先进行阻抗匹配 设计，本实例优化1867MHz频点到smith图中屯、。
[0082] 图9是本发明实施例的窄带隔离验证原理示意图，图10是本发明实施例的窄带验 证结果的示意图，如图9和图10所示，对应的环形器的隔离的验证仿真，仿真结果显示隔离 度有明显的提高，可W看到阻抗匹配到1856Mhz点后，环形器对应的该点的隔离已优化。
[0083] 需要说明的是，本发明实施例的适用但不局限于上述频段，对所有频段设计均通 用。
[0084] 同样，发明实施例也适用于对环形器进行宽带隔离设计。图11是本发明实施例 的宽带匹配设计示意图，如图11所示，先进行宽带阻抗匹配设计，按当前的反射系数情况， 要进行宽带匹配，可W通过设计电路把目前的反射曲线收犹，交叉，运样可W得到较好的匹 配。
[0085] 在本发明实施例中，可W通过简单并串微带线是实现，图12是本发明实施例的宽 带匹配原理示意图，图13是本发明实施的宽带匹配结果的示意图一，如图12和图13所示， 也可W通过滤波器理论来设计其他的宽带匹配电路。
[0086] 图14是本发明实施例的宽带匹配结果的示意图二如图14所示，环形器隔离度验 证情况，其中一条线为优化后的隔离度，另一条线为之前50欧负载时的隔离度：优化后的 环形器的隔离度比W前有较大提升。
[0087] 本发明实施例中，实现提高功放环形器隔离度的负载实现方法有很多，包括L电 感匹配、电容匹配、LC匹配、微带线匹配、微带与电感匹配、微带与电容匹配、微带与LC匹 配。并且本发明可用于实现宽带W及窄带环形器的隔离度的提高。
[0088] 综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过先推导出环形器的隔离度和第 Ξ端口负载阻抗的关系，从而得到隔离度最大时的第Ξ端口阻抗的要求，将参考面转移到 第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻抗匹配设计，解决了现有技术中射频电路设 计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直观的进行设计的问题，能够调整优化功放指 柄，提局基站性能。
[0089] 装置实施例
[0090] 根据本发明的实施例，提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的装置，图15是 本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的装置的结构示意图，如图15所示，根据 本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的装置包括：计算模块150、W及处理模块 152，W下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。
[0091] 计算模块150,用于计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负 载阻抗的关系，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；计算模块150具体用于：
[0092] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系：
[0093]
阳094] 其中，S&= Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射 功率，曰2为第二端口的反射功率，，S 33为第Ξ端口的反射系数，S 32为第二端口到第Ξ端口的 传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第Ξ端口的阻抗反射系数。
[0095] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0099] 处理模块152,用于根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。处 理模块152具体用于：
[0100] 将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配设计。 阳101] 在本发明实施例中，上述环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。 阳102] 本发明实施例中各个模块的具体处理可W参照上述方法实施例中的描述进行理 解，在此不再寶述。 阳103] 综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过先推导出环形器的隔离度和第 Ξ端口负载阻抗的关系，从而得到隔离度最大时的第Ξ端口阻抗的要求，将参考面转移到 第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻抗匹配设计，解决了现有技术中 射频电路设 计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直观的进行设计的问题，能够调整优化功放指 标，提局基站性能。
[0104] 显然，本领域的技术人员可W对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。运样，倘若本发明的运些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含运些改动和变型在内。
[0105] 在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。 各种通用系统也可W与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造运类系统所要求 的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可W利用各种 编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发 明的最佳实施方式。
[0106] 在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施 例可W在没有运些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构 和技术，W便不模糊对本说明书的理解。
[0107] 类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在 上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施 例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保 护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面 的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此， 遵循【具体实施方式】的权利要求书由此明确地并入该【具体实施方式】，其中每个权利要求本身 都作为本发明的单独实施例。
[0108] 本领域那些技术人员可W理解，可W对实施例中的客户端中的模块进行自适应性 地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个客户端中。可W把实施例中的模块 组合成一个模块，W及此外可W把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了运样的特 征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可W采用任何组合对本说明书（包 括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征W及如此公开的任何方法或者客户端 的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和 附图）中公开的每个特征可W由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
[0109] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例 中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的 范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任 意之一都可W W任意的组合方式来使用。
[0110] 本发明的各个部件实施例可W W硬件实现，或者W在一个或者多个处理器上运行 的软件模块实现，或者W它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可W在实践中使用 微处理器或者数字信号处理器值S巧来实现根据本发明实施例的加载有排序网址的客户 端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可W实现为用于执行运里所描述 的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序（例如，计算机程序和计算机程序产品）。运 样的实现本发明的程序可W存储在计算机可读介质上，或者可W具有一个或者多个信号的 形式。运样的信号可W从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者W任何其他 形式提供。 阳111] 应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领 域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中， 不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词"包含"不排除存在 未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词"一"或"一个"不排除存在多个运 样的元件。本发明可W借助于包括有若干不同元件的硬件W及借助于适当编程的计算机来 实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，运些装置中的若干个可W是通过同一个硬件 项来具体体现。单词第一、第二、W及第Ξ等的使用不表示任何顺序。可将运些单词解释为 名称。
【主权项】
1. 一种提高功率放大器环形器隔离度的方法，其特征在于，包括： 计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的关系，确定所述 隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求； 根据所述第三端口的负载阻抗要求进行所述环形器的阻抗匹配设计。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离 度与第三端口的负载阻抗的关系具体包括： 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的关 系：其中，Ss = S12，为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射功率， a2为第二端口的反射功率，S 33为第三端口的反射系数，S 32为第二端口到第三端口的传输系 数，S13为第三端口到第一端口的传输系数，Γ为所述环形器第三端口的阻抗反射系数。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述隔离度最大时所述第三端口的负 载阻抗要求具体包括： 根据公式2、公式3、和公式4确定所述隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求：4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第三端口的负载阻抗要求进行所 述环形器的阻抗匹配设计具体包括： 将所述环形器的源阻抗设置成F的共辄后进行所述环形器的阻抗匹配设计。5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述环形器具体包括：窄带环 形器、以及宽带环形器。6. -种提高功率放大器环形器隔离度的装置，其特征在于，包括： 计算模块，用于计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的 关系，确定所述隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求； 处理模块，用于根据所述第三端口的负载阻抗要求进行所述环形器的阻抗匹配设计。7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于： 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的关 系：其中，Ss = S12，为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射功率， a2为第二端口的反射功率，S 33为第三端口的反射系数，S 32为第二端口到第三端口的传输系 数，S13为第三端口到第一端口的传输系数，Γ为所述环形器第三端口的阻抗反射系数。8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于： 根据公式2、公式3、和公式4确定所述隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求：9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于： 将所述环形器的源阻抗设置成F的共辄后进行所述环形器的阻抗匹配设计。10. 如权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述环形器具体包括：窄带 环形器、以及宽带环形器。
【专利摘要】本发明公开了一种提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置。该方法包括：计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与和第三端口的负载阻抗的关系，确定隔离度最大时第三端口的负载阻抗要求；根据第三端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。借助于本发明的技术方案，能够调整优化功放指标，提高基站性能。
【IPC分类】H03F1/02
【公开号】CN105490644
【申请号】CN201410531083
【发明人】刘晓磊, 田建伟, 沈双凤
【申请人】中兴通讯股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月10日
【公告号】WO2015131636A1
【技术领域】
[0001] 本发明设及环形器技术领域，特别是设及一种提高功率放大器环形器隔离度的方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 功率放大器模块作为射频拉远单元（Radio Remote化it,简称为RRU)系统中的末 级单元，在整个RRU系统中起着举足轻重的作用。同时，功率放大器模块作为RRU系统中相 对不稳定单元，如何提升功放性能指标越来越受到重视，功率放大器指标的好坏直接影响 整个系统的工作质量。作为功率放大器，应该有较大的输出功率及较高的效率，同时还要满 足带宽、增益及稳定性的要求。由于功率放大器处于大信号工作状态下，所W很容易出现线 性失真等问题，所W如何通过设计匹配电路等方法使功率放大器工作状态稳定，就成为关 键中的关键。
[0003] 在现有技术中，一般的射频电路设计对于参考面位置的阻抗匹配等设计比较直观 和容易，但对于非参考面处的设计比较困难，例如，环形器隔离端的负载阻抗如何设计，保 证环形器的隔离度最大；放大器的近端的匹配如何设计，保证经过一段非50欧姆微带线后 的驻波最佳等等，运些用简单的设计方法只能尝试，无法直观的进行设计。
【发明内容】
[0004] 鉴于现有技术中射频电路设计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直观的进 行设计的问题，提出了本发明W便提供一种提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置。 阳〇化]本发明提供一种提高功率放大器环形器隔离度的方法，包括：
[0006] 计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗的关系，确定 隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；
[0007] 根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。
[0008] 优选地，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗的关 系具体包括：
[0009] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系：
[0010]
[0011] 其中，S反=Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射 功率，曰2为第二端口的反射功率，S 33为第立端口的反射系数，S 32为第二端口到第立端口的 传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第Ξ端口的阻抗反射系数。
[0012] 优选地，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求具体包括：
[0013] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0017] 优选地，根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计具体包括：
[0018] 将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配设计。
[0019] 优选地，环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。
[0020] 本发明还提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的装置，包括：
[0021] 计算模块，用于计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻 抗的关系，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；
[0022] 处理模块，用于根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。
[0023] 优选地，计算模块具体用于：
[0024] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系： 阳0巧]
[00%]其中，S&= Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射 功率，曰2为第二端口的反射功率，S 33为第立端口的反射系数，S 32为第二端口到第立端口的 传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第Ξ端口的阻抗反射系数。
[0027] 优选地，计算模块具体用于：
[0028] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0032] 优选地，处理模块具体用于：
[0033] 将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配设计。
[0034] 优选地，环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。
[0035] 本发明有益效果如下：
[0036] 通过先推导出环形器的隔离度和第Ξ端口负载阻抗的关系，从而得到隔离度最大 时的第Ξ端口阻抗的要求，将参考面转移到第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻 抗匹配设计，解决了现有技术中射频电路设计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直 观的进行设计的问题，能够调整优化功放指标，提高基站性能。
[0037] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予W实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够 更明显易懂，W下特举本发明的【具体实施方式】。
【附图说明】
[0038] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0039] 图1是本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的方法的流程图； W40] 图2是本发明实施例的环形器等效网络的示意图；
[0041] 图3是本发明实施例的环形器仿真原理图及仿真结果示意图；
[0042] 图4是本发明实施例的隔离度最佳时阻抗验证示意图；
[0043] 图5是本发明实施例的电路设计实施例参考面的示意图；
[0044] 图6是本发明实施例的阻抗匹配设计的源阻抗设置的示意图；
[0045] 图7是本发明实施例的窄带匹配原理示意图；
[0046] 图8是本发明实施例的窄带匹配结果示意图；
[0047] 图9是本发明实施例的窄带隔离验证原理示意图；
[0048] 图10是本发明实施例的窄带验证结果的示意图；
[0049] 图11是本发明实施例的宽带匹配设计示意图；
[0050] 图12是本发明实施例的宽带匹配原理示意图；
[0051] 图13是本发明实施的宽带匹配结果的示意图一；
[0052] 图14是本发明实施例的宽带匹配结果的示意图二；
[0053] 图15是本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0054] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开 的示例性实施例，然而应当理解，可各种形式实现本公开而不应被运里阐述的实施例 所限制。相反，提供运些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围 完整的传达给本领域的技术人员。
[0055] 在现有技术中，衡量的参数和要设计的电路不在一个参考面上，例如环形器衡量 的是第一端口和第二端口的隔离度（也可W成为传输系数），而要设计的是第Ξ端口的电 路；为了解决上述问题，本发明提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置，将 电路设计参考面进行转移，W环形器隔离度为例，先推导出环形器的隔离度和第Ξ端口负 载阻抗的关系，从而得到隔离度最大时的第Ξ端口阻抗的要求，运样就可W把参考面转移 到第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻抗匹配设计，此时，衡量参数和设计在一个 参考面上，设计就很简单方便了。W下结 合附图W及实施例，对本发明进行进一步详细说 明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不限定本发明。
[0056] 方法实施例
[0057] 根据本发明的实施例，提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的方法，图1是 本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的方法的流程图，如图1所示，根据本发明 实施例的提高功率放大器环形器隔离度的方法包括如下处理：
[0058] 步骤101，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗的 关系，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；
[0059] 在步骤101中，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻 抗的关系具体包括：
[0060] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系：
[0061]
[0062] 其中，S反=Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为等效参考面，第一端口接 收到的反射功率，曰2为等效参考面，第二端口的反射功率，，S 33为第Ξ端口的反射系数，S 32 为第二端口到第Ξ端口的传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第 Ξ端口的阻抗反射系数。
[0063] 在步骤101中，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求具体包括：
[0064] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0068] 步骤102,根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。
[0069] 步骤102具体包括：将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配 设计。
[0070] 在本发明实施例中，上述环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。
[0071] W下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。
[0072] 在本发明实施例中，将环形器看作一个Ξ端口网络；环形器第Ξ端口的阻抗反射 系数为Γ，图2是本发明实施例的环形器等效网络的示意图，如图2所示，根据信号流图，可 W推导出隔离度和隔离端负载阻抗的如下：
[0073]
[0074] 要使隔离度最大及S& = 0,此时可W推导出：
[0078] 获得最大隔离度时隔离端负载反射系数的要求，上述S12、S33、S13、S32等为环形 器的固有的已知参数，可W通过测量等手段获得。
[0079] 图3是本发明实施例的环形器仿真原理图及仿真结果示意图，如图3所示，可W 通过仿真软件对上述理论推导过程进行验证，导入实测的一款环形器的实测参数，通过仿 真即可得到结果。图4是本发明实施例的隔离度最佳时阻抗验证示意图，W该阻抗做为负 载，仿真验证隔离度如图4所示，可W看出隔离端加该阻抗时，隔离度从原来的20多地增 加到300地，证明上述推导公式的正确性。得到上面的公式后，可W针对Γ进行电路匹配设 计，此时参考面移转移到电路设计面，图5是本发明实施例的电路设计实施例参考面的示 意图，如图5所示，接下来就可W进行常规的阻抗匹配设计。
[0080] 图6是本发明实施例的阻抗匹配设计的源阻抗设置的示意图，如图6所示，要把反 射系数设计成对应的Γ，只要把源阻抗设置成它的共辆，进行常规的阻抗匹配设计即可。
[0081] 图7是本发明实施例的窄带匹配原理示意图，图8是本发明实施例的窄带匹配结 果示意图，如图7和图8所示，按上述的思路对环形器进行窄带隔离设计，先进行阻抗匹配 设计，本实例优化1867MHz频点到smith图中屯、。
[0082] 图9是本发明实施例的窄带隔离验证原理示意图，图10是本发明实施例的窄带验 证结果的示意图，如图9和图10所示，对应的环形器的隔离的验证仿真，仿真结果显示隔离 度有明显的提高，可W看到阻抗匹配到1856Mhz点后，环形器对应的该点的隔离已优化。
[0083] 需要说明的是，本发明实施例的适用但不局限于上述频段，对所有频段设计均通 用。
[0084] 同样，发明实施例也适用于对环形器进行宽带隔离设计。图11是本发明实施例 的宽带匹配设计示意图，如图11所示，先进行宽带阻抗匹配设计，按当前的反射系数情况， 要进行宽带匹配，可W通过设计电路把目前的反射曲线收犹，交叉，运样可W得到较好的匹 配。
[0085] 在本发明实施例中，可W通过简单并串微带线是实现，图12是本发明实施例的宽 带匹配原理示意图，图13是本发明实施的宽带匹配结果的示意图一，如图12和图13所示， 也可W通过滤波器理论来设计其他的宽带匹配电路。
[0086] 图14是本发明实施例的宽带匹配结果的示意图二如图14所示，环形器隔离度验 证情况，其中一条线为优化后的隔离度，另一条线为之前50欧负载时的隔离度：优化后的 环形器的隔离度比W前有较大提升。
[0087] 本发明实施例中，实现提高功放环形器隔离度的负载实现方法有很多，包括L电 感匹配、电容匹配、LC匹配、微带线匹配、微带与电感匹配、微带与电容匹配、微带与LC匹 配。并且本发明可用于实现宽带W及窄带环形器的隔离度的提高。
[0088] 综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过先推导出环形器的隔离度和第 Ξ端口负载阻抗的关系，从而得到隔离度最大时的第Ξ端口阻抗的要求，将参考面转移到 第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻抗匹配设计，解决了现有技术中射频电路设 计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直观的进行设计的问题，能够调整优化功放指 柄，提局基站性能。
[0089] 装置实施例
[0090] 根据本发明的实施例，提供了一种提高功率放大器环形器隔离度的装置，图15是 本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的装置的结构示意图，如图15所示，根据 本发明实施例的提高功率放大器环形器隔离度的装置包括：计算模块150、W及处理模块 152，W下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。
[0091] 计算模块150,用于计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负 载阻抗的关系，确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求；计算模块150具体用于：
[0092] 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第Ξ端口的负载阻抗 的关系：
[0093]
阳094] 其中，S&= Si2,为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射 功率，曰2为第二端口的反射功率，，S 33为第Ξ端口的反射系数，S 32为第二端口到第Ξ端口的 传输系数，Si3为第Ξ端口到第一端口的传输系数，Γ为环形器第Ξ端口的阻抗反射系数。
[0095] 根据公式2、公式3、和公式4确定隔离度最大时第Ξ端口的负载阻抗要求：
[0099] 处理模块152,用于根据第Ξ端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。处 理模块152具体用于：
[0100] 将环形器的源阻抗设置成Γ的共辆后进行环形器的阻抗匹配设计。 阳101] 在本发明实施例中，上述环形器具体包括：窄带环形器、W及宽带环形器。 阳102] 本发明实施例中各个模块的具体处理可W参照上述方法实施例中的描述进行理 解，在此不再寶述。 阳103] 综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过先推导出环形器的隔离度和第 Ξ端口负载阻抗的关系，从而得到隔离度最大时的第Ξ端口阻抗的要求，将参考面转移到 第Ξ端口，再W第Ξ端口的负载为目标进行阻抗匹配设计，解决了现有技术中 射频电路设 计时能使用简单的设计方法进行尝试，无法直观的进行设计的问题，能够调整优化功放指 标，提局基站性能。
[0104] 显然，本领域的技术人员可W对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。运样，倘若本发明的运些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含运些改动和变型在内。
[0105] 在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。 各种通用系统也可W与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造运类系统所要求 的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可W利用各种 编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发 明的最佳实施方式。
[0106] 在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施 例可W在没有运些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构 和技术，W便不模糊对本说明书的理解。
[0107] 类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在 上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施 例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保 护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面 的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此， 遵循【具体实施方式】的权利要求书由此明确地并入该【具体实施方式】，其中每个权利要求本身 都作为本发明的单独实施例。
[0108] 本领域那些技术人员可W理解，可W对实施例中的客户端中的模块进行自适应性 地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个客户端中。可W把实施例中的模块 组合成一个模块，W及此外可W把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了运样的特 征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可W采用任何组合对本说明书（包 括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征W及如此公开的任何方法或者客户端 的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和 附图）中公开的每个特征可W由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
[0109] 此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例 中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的 范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任 意之一都可W W任意的组合方式来使用。
[0110] 本发明的各个部件实施例可W W硬件实现，或者W在一个或者多个处理器上运行 的软件模块实现，或者W它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可W在实践中使用 微处理器或者数字信号处理器值S巧来实现根据本发明实施例的加载有排序网址的客户 端中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可W实现为用于执行运里所描述 的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序（例如，计算机程序和计算机程序产品）。运 样的实现本发明的程序可W存储在计算机可读介质上，或者可W具有一个或者多个信号的 形式。运样的信号可W从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者W任何其他 形式提供。 阳111] 应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领 域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中， 不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词"包含"不排除存在 未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词"一"或"一个"不排除存在多个运 样的元件。本发明可W借助于包括有若干不同元件的硬件W及借助于适当编程的计算机来 实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，运些装置中的若干个可W是通过同一个硬件 项来具体体现。单词第一、第二、W及第Ξ等的使用不表示任何顺序。可将运些单词解释为 名称。
【主权项】
1. 一种提高功率放大器环形器隔离度的方法，其特征在于，包括： 计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的关系，确定所述 隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求； 根据所述第三端口的负载阻抗要求进行所述环形器的阻抗匹配设计。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算环形器的第一端口和第二端口的隔离 度与第三端口的负载阻抗的关系具体包括： 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的关 系：其中，Ss = S12，为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射功率， a2为第二端口的反射功率，S 33为第三端口的反射系数，S 32为第二端口到第三端口的传输系 数，S13为第三端口到第一端口的传输系数，Γ为所述环形器第三端口的阻抗反射系数。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述隔离度最大时所述第三端口的负 载阻抗要求具体包括： 根据公式2、公式3、和公式4确定所述隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求：4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述第三端口的负载阻抗要求进行所 述环形器的阻抗匹配设计具体包括： 将所述环形器的源阻抗设置成F的共辄后进行所述环形器的阻抗匹配设计。5. 如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述环形器具体包括：窄带环 形器、以及宽带环形器。6. -种提高功率放大器环形器隔离度的装置，其特征在于，包括： 计算模块，用于计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的 关系，确定所述隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求； 处理模块，用于根据所述第三端口的负载阻抗要求进行所述环形器的阻抗匹配设计。7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于： 根据公式1计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与第三端口的负载阻抗的关 系：其中，Ss = S12，为第二端口到第一端口的传输系数，bi为第一端口接收到的反射功率， a2为第二端口的反射功率，S 33为第三端口的反射系数，S 32为第二端口到第三端口的传输系 数，S13为第三端口到第一端口的传输系数，Γ为所述环形器第三端口的阻抗反射系数。8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于： 根据公式2、公式3、和公式4确定所述隔离度最大时所述第三端口的负载阻抗要求：9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于： 将所述环形器的源阻抗设置成F的共辄后进行所述环形器的阻抗匹配设计。10. 如权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述环形器具体包括：窄带 环形器、以及宽带环形器。
【专利摘要】本发明公开了一种提高功率放大器环形器隔离度的方法及装置。该方法包括：计算环形器的第一端口和第二端口的隔离度与和第三端口的负载阻抗的关系，确定隔离度最大时第三端口的负载阻抗要求；根据第三端口的负载阻抗要求进行环形器的阻抗匹配设计。借助于本发明的技术方案，能够调整优化功放指标，提高基站性能。
【IPC分类】H03F1/02
【公开号】CN105490644
【申请号】CN201410531083
【发明人】刘晓磊, 田建伟, 沈双凤
【申请人】中兴通讯股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月10日
【公告号】WO2015131636A1
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