專(zhuān)利名稱(chēng)：提高射頻功率放大器效率的方法及射頻功率放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高射頻功率放大器效率的方法。本發(fā)明還涉及一種 射頻功率放大器電路。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中，射頻功率放大器是實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)無(wú)線傳輸?shù)?br> 關(guān)鍵部件。功率附加效率(Power-Added Efficiency, PAE，本發(fā)明所述效 率均為功率附加效率)是衡量功率放大器性能的重要指標(biāo)之一，其定義為 輸出功率4與輸入功率4的差與電源供給的功率4之比，即
i^￡ = ^0L 。它既放映射頻功率放大器將直流功率轉(zhuǎn)換成射頻功率的能
力，又能反映射頻功率放大器放大射頻功率的能力。
現(xiàn)有的射頻功率放大器電路如圖1所示，包括射頻功率放大器和連接 到所述射頻功率放大器輸出端的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包 括兩個(gè)串聯(lián)連接在所述射頻功率放大器輸出端與所述射頻功率放大器電路 輸出端之間的電感L2和L3，其中后一個(gè)電感的兩端與地之間分別連接有一 個(gè)電容，如圖1中的C1和C2;所述射頻功率放大器的輸出端與電源端之間 也連接有一個(gè)電感Ll，所述射頻功率放大器電路的輸入端RFinl連接到所 述功率放大器的輸入端，所述電感L3的一端為所述射頻功率放大器電路的 輸出端RFout。
射頻功率放大器處于A類(lèi)工作狀態(tài)時(shí)，是線性放大器，為避免讓晶體管接近飽和與截止，通常減小輸出信號(hào)功率，從而使效率降低到30% 40%。 射頻功率放大器處于B類(lèi)工作狀態(tài)時(shí)，效率可到70%以上，但由于晶體管處 于零偏置狀態(tài)，因此在輸入信號(hào)低于某一值時(shí)，晶體管不導(dǎo)通，即在信號(hào) 周期內(nèi)出現(xiàn)一段不工作區(qū)，使信號(hào)失真。為提高射頻功率放大器的輸出功 率，又有較高的效率，現(xiàn)有的技術(shù)是使射頻功率放大器處于AB類(lèi)工作狀態(tài)， 即導(dǎo)通角略大于180。，其效率通常可達(dá)到40% 50%。
然而，當(dāng)射頻功率放大器在通信系統(tǒng)中工作時(shí)，考慮到熱損耗以及電 池工作時(shí)間兩方面的因素，如何提高射頻功率放大器的效率就是一個(gè)重要 問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高射頻功率放大器效率的方 法及實(shí)現(xiàn)這種方法的射頻功率放大器電路，能夠提高射頻—功率放大器的效 率，并有效地抑制偶次諧波和奇次諧波，降低射頻功率放大器的諧波失真。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提高射頻功率放大器效率的方法的技術(shù) 方案是，在射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)中加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射 -頻功率放大器處于F類(lèi)工作狀態(tài)，從而降低射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò) 的偶次諧波阻抗，同時(shí)提高奇次諧波阻抗，使得射頻功率放大器輸出端電 壓被整形為方波，而輸出端電流整流為半波，且所述輸出端電壓波形與所 述輸出端電流波形相位相反。
本發(fā)明射頻功率放大器電路的技術(shù)方案是，包括射頻功率放大器和連 接在該射頻功率放大器輸出端的輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述射頻功率放大器的輸出端還連接有偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率放大器處于F類(lèi)工作 狀態(tài)，從而降低射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的偶次諧波阻抗，同時(shí)提高 奇次諧波阻抗，使得射頻功率放大器輸出端電壓被整形為方波，而輸出端 電流整流為半波，且所述輸出端電壓波形與所述輸出端電流波形相位相反。 本發(fā)明在射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)中加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得
射頻功率放大器處于F類(lèi)工作狀態(tài)，明顯提高射頻功率放大器的效率至70% 以上，并有效地抑制偶次諧波和奇次諧波，降低了射頻功率放大器的諧波 失真。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明-.
圖1為現(xiàn)有的射頻功率放大器電路的電路圖2為本發(fā)明射頻功率放大器電路的電路圖3為本發(fā)明射頻功率放大器電路輸出信號(hào)的波形圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高射頻功率放大器效率的方法，在射頻功率放大 器的輸出網(wǎng)絡(luò)中-加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率放大器處于F類(lèi)工-作狀態(tài)，從而降低射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的偶次諧波阻抗，同時(shí)提 高奇次諧波阻抗，使得射頻功率放大器輸出端電壓被整形為方波，而輸出 端電流整流為半波，且所述輸出端電壓波形與所述輸出端電流波形相位相 反。所述加入的偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)可以為多個(gè)。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種采用上述方法實(shí)現(xiàn)的射頻功率放大器電路，包括射頻功率放大器和連接在該射頻功率放大器輸出端的輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)， 所述射頻功率放大器的輸出端還連接有偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率 放大器處于F類(lèi)工作狀態(tài)，從而降低射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的偶次 諧波阻抗，同時(shí)提高奇次諧波阻抗，使得射頻功率放大器輸出端電壓被整 形為方波，而輸出端電流整流為半波，且所述輸出端電壓波形與所述輸出 端電流波形相位相反。
所述偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)為并聯(lián)連接的多個(gè)。
所述每個(gè)偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)為連接在所述射頻功率放大器輸出端與地
之間的LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，所述LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的一個(gè)電容， 如圖2所示的C3或C4，和一個(gè)電感，如圖2所示的L5或L6，所述電容C3 或C4與所述射頻功率放大器輸出端連接，所述電感L5或L6與地連接。
本發(fā)明中，所述輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)相同，所述 射頻功率放大器的輸出端與電源端之間也連接有一個(gè)電感L4。
如圖2所示，在射頻功率放大器的輸出端加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使 得射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的偶次諧波阻抗很低，同時(shí)奇次諧波阻抗 很高。這樣，射頻功率放大器輸出端電壓被整形為方波，而輸出端電流整 流為半波，如圖3所示。因此，無(wú)論在偶次諧波還是奇次諧波頻點(diǎn)均無(wú)諧 波功率產(chǎn)生，從而極大地提高了射頻功率放大器的效率，并且有效地抑制 偶次諧波和奇次諧波，降低了射頻功率放大器的諧波失真。
不失一般性，我們以圖2的電路實(shí)現(xiàn)形式，以GSM射頻功率放大器輸 出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為例，闡述本專(zhuān)利的具體實(shí)施方式
。在射頻功率放大器的輸出端加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，即電容C3和C4并聯(lián)到地。其中電容C3串聯(lián)電感L5到地，形成第一 LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振頻率在二次諧波，使得射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)在二次諧波的輸出阻抗^很低；電容C4串聯(lián)電感L6到地，同樣形成第二 LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振頻率在四次諧波，使得射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)在四次諧波的輸出阻抗^很低。由兩個(gè)LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)至射頻功率放大器的輸出端形成奇次諧波高阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)在三次諧波的輸出阻抗A很高。這樣，射頻功率放大器輸出端電壓被整形為方波，而輸出端電流整流為半波。由于諧波功率P" 其中"為諧波階數(shù)，當(dāng)^>0時(shí)，
/ *0;當(dāng)/ 〉0時(shí)，f/ 0，因此尸 0。采用此輸出網(wǎng)絡(luò)的射頻功率放大器的效率可達(dá)70%以上，諧波抑制達(dá)70dBc以上。
在上述過(guò)程中，實(shí)際射頻功率放大器的偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)由具體電路確定。
綜上所述，本發(fā)明在射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)中加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率放大器處于F類(lèi)工作狀態(tài)，明顯提高射頻功率放大器的效率至70%以上，并有效地抑制偶次諧波和奇次諧波，降低了射頻功率放大器的諧波失真。
權(quán)利要求
1. 一種提高射頻功率放大器效率的方法，其特征在于，在射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)中加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率放大器處于F類(lèi)工作狀態(tài)，從而降低射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的偶次諧波阻抗，同時(shí)提高奇次諧波阻抗，使得射頻功率放大器輸出端電壓被整形為方波，而輸出端電流整流為半波，且所述輸出端電壓波形與所述輸出端電流波形相位相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高射頻功率放大器效率的方法，其特征在 于，所述加入的偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)為多個(gè)。
3. —種采用權(quán)利要求1或2所述的方法的射頻功率放大器電路，包括 射頻功率放大器和連接在該射頻功率放大器輸出端的輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)， 其特征在于，所述射頻功率放大器的輸出端還連接有偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)， 使得射頻功率放大器處于F類(lèi)工作狀態(tài)，從而降低射頻功率放大器輸出匹 配網(wǎng)絡(luò)的偶次諧波阻抗，同時(shí)提高奇次諧波阻抗，使得射頻功率放大器輸 出端電壓被整形為方波，而輸出端電流整流為半波，且所述輸出端電壓波 形與所述輸出端電流波形相位相反。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻功率放大器電路，其特征在于，所述偶 次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)為并聯(lián)連接的多個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的射頻功率放大器電路，其特征在于，所 述每個(gè)偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)為連接在所述射頻功率放大器輸出端與地之間的 LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)，所述LC串聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的一個(gè)電容和一個(gè)電 感，所述電容與所述射頻功率放大器輸出端連接，所述電感與地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻功率放大器電路，其特征在于，所述輸 出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括兩個(gè)串聯(lián)連接在所述射頻功率放大器輸出端與所述射 頻功率放大器電路輸出端之間的電感，其中后一個(gè)電感的兩端與地之間分 別連接有一個(gè)電容；所述射頻功率放大器的輸出端與電源端之間也連接有 一個(gè)電感。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高射頻功率放大器效率的方法及射頻功率放大器電路，在射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)中加入偶次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率放大器處于F類(lèi)工作狀態(tài)，明顯提高射頻功率放大器的效率至70％以上，并有效地抑制偶次諧波和奇次諧波，降低了射頻功率放大器的諧波失真。
文檔編號(hào)H03F1/02GK101478288SQ20081004398
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者袁志鵬, 俊 陳 申請(qǐng)人:銳迪科微電子(上海)有限公司