專利名稱：射頻功率放大器高低功率合成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體是指與射頻功率放大器 結(jié)合使用的高、低功率合成電路。
背景技術(shù)：
射頻功率放大器廣泛應(yīng)用在各種無線通訊設(shè)備及電子系統(tǒng)中，如手 機、移動終端等，它作為發(fā)射機中的關(guān)鍵部件，用于將已調(diào)制的射頻信號 放大到一定的功率值，再傳輸給天線發(fā)射出去。當(dāng)手機要把調(diào)制后的信號 發(fā)射給距離很遠(yuǎn)的基站時，為了保證基站能接收到足夠的信號強度，需要 手機以一個很高的功率等級對信號進(jìn)行發(fā)射；相反，手機離基站越近，所 需的發(fā)射功率就越小。在一個TD-SCDMA/WCDMA/CDMA制式手持終端中，不 管是在城區(qū)還是郊區(qū)，射頻功率放大器大部分時間工作于中、低功率等級 下。因此減小射頻功率放大器本身的功率損耗即提高射頻功率放大器的效 率，特別是低功率等級下的效率(在TD-SCDMA/WCDMA/CDMA制式中以16dBm 為高低功率切換點)對于延長電池的使用時間就顯得尤為關(guān)鍵。傳統(tǒng)的射 頻功率放大器設(shè)計中通常都只關(guān)注高輸出功率時的效率，因而其平均效率 很低，嚴(yán)重影響了電池的使用時間。
目前的射頻功率放大器設(shè)計通常都只關(guān)注高輸出功率時的效率，而調(diào) 查顯示在TD-SCDMA/WCDMA/CDMA網(wǎng)路通訊系統(tǒng)中手機輸出功率的使用多處 于低功率模式下。據(jù)試驗驗證，射頻功率放大器在輸出功率為28dBm時的 功率附加效率(英文名為power added efficiency，縮寫為PAE )達(dá)到40%， 但在低輸出功率時的PAE卻很低，由手機在實際使用情況下所需的輸出功 率分布情況可知，射頻功率放大器大部分時間都以低功率等級工作，所以 為了能在有限的電池容量下有效地延長手機的通話時間，提高低輸出功率 時的效率就變得非常關(guān)鍵。
在傳統(tǒng)的射頻功率放大器設(shè)計中，為.了提高低輸出功率時的效率，常 采用動態(tài)電源控制技術(shù)和Doherty負(fù)栽調(diào)制技術(shù)以及動態(tài)偏置電流控制技 術(shù)來提高效率，前兩者由于其復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)和較高的生產(chǎn)成本而顯得不 太實用，動態(tài)偏置電流控制技術(shù)雖具有電路結(jié)構(gòu)簡單和成本較低等優(yōu)點， ^^采用這種方法的射頻功率^L大器在低輸出功率(通常為16dBm)的功率附加效率即PAE仍小于10%,很難滿足高效率的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有射頻功率放大器電路在低輸出功率模式下，功率附加 效率低的問題，提供一種能夠在高、低功率工作模式下均能實現(xiàn)較高效率 的新型射頻功率放大器。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的基本技術(shù)方案為
提供一種射頻功率放大器高低功率合成電路，連接于輸-入信號與負(fù)載 之間，包括并行的高功率工作通道、低功率工作通道及用于選擇切換兩通
道工作并對兩通道工作進(jìn)行控制的電壓控制電路；所述高功率工作通道包
括依次連接的驅(qū)動級和功率級；所述低功率工作通道包括一受控于電壓控 制電路的三極管，所述三極管基極接輸入信號，發(fā)射極接地，集電極連接 一二極管陰極，該二極管陽極通過一 匹配網(wǎng)絡(luò)連接至負(fù)載。
類似的，本發(fā)明還可以采取的這種方案 一種射頻功率放大器高低功 率合成電路，連接于輸入信號與負(fù)栽之間，包括并行的高功率工作通道、
電壓控制電路；所述高功率工作通道包括依次連接的驅(qū)動級和功率級；所 述低功率工作通道包括一三極管，所述三極管基極接輸入信號，發(fā)射極接 地，集電極通過一受控于電壓控制電路的開關(guān)連接至負(fù)載。
具體的，所述匹配網(wǎng)絡(luò)可采用LC諧振電路，所述LC諧振電路中電感、 電容交點端與二極管陽極連接，電容另一端接地，電感另一端連接至負(fù)載。
更具體的，所述電壓控制電路通過一開關(guān)裝置選擇切換高、低功率工 作通道工作。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、 本發(fā)明具有高、低功率兩種輸出通道，可根據(jù)工作情況選擇使用， 能有效提高射頻功率放大器的平均效率，延長電池的使用時間；
2、 本發(fā)明能夠分別在高、低功率工作模式下對效率與其他指標(biāo)分別 進(jìn)行優(yōu)化，如優(yōu)選方案中開關(guān)器件損耗小，對放大器工作效率影響??；且 接入的匹配網(wǎng)絡(luò)能夠有效濾除高功率工作通道工作時產(chǎn)生的二階諧波，提 高低功率工作通道工作效率；
3、 本發(fā)明電路簡潔，成本低。


圖1為本發(fā)明基本方案電路框圖； 圖2為本發(fā)明一具體實施例電路圖；圖3為本發(fā)明另一具體實施例電路圖； 圖4為本發(fā)明體現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)的具體實施例的電路圖； 圖5是采用高、低功率合成技術(shù)的射頻功率放大器的增益特性圖； 圖6為采用高、低功率合成技術(shù)的射頻功率放大器的效率特性圖。
具體實施例方式
為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一 步的詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明基本方案電路框圖。如圖，該實施例采用并行兩路放大 器結(jié)構(gòu)對輸入信號進(jìn)行放大，輸入信號直接接入高、低兩工作通道。其中 高功率工作通道包括順次連接的驅(qū)動級與功率級；低功率工作通道采用三 極管Ql實現(xiàn)信號放大，三極管Ql集電極接二極管Dl或開關(guān)SW2， 二極管 Dl或開關(guān)SW2另一端適過一匹配網(wǎng)絡(luò)接至負(fù)載。所述三極管Ql處也可采 用M0S管替代實現(xiàn)放大功能。
圖2為本發(fā)明在基本方案基礎(chǔ)上一較為具體的實施方式電路圖。如圖， 該實施例采用并行兩路放大器結(jié)構(gòu)對輸入信號進(jìn)行放大，電壓控制電路控 制一單刀雙擲的開關(guān)SW1對射頻輸入信號進(jìn)行切換，以及控制各級放大器 的通斷來實現(xiàn)高、低功率工作通道的切換。實施例中開關(guān)SW1也可用兩個 單刀單擲的開關(guān)替換。
實施例中，驅(qū)動級與功率級器件組成高功率工作通道，通過開關(guān)SW1 的一觸點端接輸入信號；三極管Ql為低功率工作通道放大器件，其基極 通過開關(guān)SW1的另一觸點端連接輸入信號，開關(guān)SW1中間觸點受控于電壓 控制電路。三極管Ql基極同時與電壓控制電路連接，三極管Q1發(fā)射極接 地，集電極連接二極管Dl陰極，二極管Dl陽極通過一匹配網(wǎng)絡(luò)(這里稱 為匹配網(wǎng)絡(luò)6)連接至負(fù)栽。其中驅(qū)動級與低功率放大器均可由一級或多 級放大器構(gòu)成，并且其可設(shè)計成增益可調(diào)形式。
在高功率模式工作時，電壓控制電路產(chǎn)生控制電壓使驅(qū)動級與功率級 導(dǎo)通、三極管Q1截止，并控制開關(guān)SW1切換至觸點2，則輸入信號通過高 功率工作通道放大后輸出給負(fù)載。此時三極管Q1截止，起隔離作用，其 上幾乎沒有功率消耗，對高功率工作通道效率幾乎無影響。該工作方式下 匹配網(wǎng)絡(luò)6能夠有效濾li高功率工作通道工作時產(chǎn)生的二階諧波，提高高 功率工作通道工作效率。
在低功率模式工作時，電壓控制電路產(chǎn)生控制電壓使驅(qū)動級與功率級 關(guān)斷，三極管Q1導(dǎo)通，并控制開關(guān)SW1切換至觸點3，則輸入信號通過低功率工作通道即三極管Ql放大后輸出給負(fù)載。此時三極管Ql工作于線性 工作區(qū)。此時，匹配網(wǎng)絡(luò)6的作用為改變Ql的基波負(fù)載阻抗，從而提高 低功率模式下的效率。
匹配網(wǎng)絡(luò)6具體可采用一 LC諧振網(wǎng)絡(luò)，連接方式如圖4實施例所示。
圖3為本發(fā)明另一實施例電路圖。該實施例中，與圖2所示基本方案 類似，只是將二極管D1處置換為一開關(guān)SW2，開關(guān)SW2受控于電壓控制電 路。在高功率模式工作時，開關(guān)SW2斷開；在低功率模式工作時，開關(guān)SW2 閉合。其余工作方式類似圖2，在此不再贅述。
如圖4所示為本發(fā)明優(yōu)選實施方式示意圖。該方案中，在圖2所示方 案基礎(chǔ)上，在高、低功率工作通道與開關(guān)SW1之間分別設(shè)匹配網(wǎng)絡(luò)2和匹 配網(wǎng)絡(luò)5，與負(fù)載之間設(shè)匹配網(wǎng)絡(luò)4，且在高功率工作通道中驅(qū)動級、功 率級之間設(shè)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)3,開關(guān)SW1與輸入信號之間還設(shè)有匹配網(wǎng)絡(luò)1。 匹配網(wǎng)絡(luò)4的功能主要用于將負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換到 一個較低的阻抗；匹配網(wǎng)絡(luò) 3作為級間匹配網(wǎng)絡(luò)，用于將從功率級輸入端看進(jìn)去的阻抗轉(zhuǎn)換到一個更 高的阻抗以提高放大器的增益；匹配網(wǎng)絡(luò)1、匹配網(wǎng)絡(luò)2與匹配網(wǎng)絡(luò)5用 于輸入匹配。當(dāng)然圖4中二極管可以用一開關(guān)替換，即在圖3方案基礎(chǔ)上 加入上述各匹配網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)電路的優(yōu)化。
圖5是采用高、低功率合成電路的射頻功率放大器的增益特性圖。從 圖可以看出，射頻功率放大器在高輸出功率模式時，射頻功率放大器具有 高增益；而在低輸出功率模式時，為了降低功耗、提高效率，信號通道上 通常只有一級晶體管對輸入信號放大，因而其具有4交低的增益。
圖6為采用高、低功率合成電路的射頻功率放大器的效率特性圖。其 中縱軸表示附加效率，橫軸表示輸出功率，左邊曲線表示低功率模式下曲 線，右邊曲線表示高功率模式下曲線。由于高、低功率合成技術(shù)的使用， 從圖可以看出，射頻功率放大器在低輸出功率時明顯具有高得多的功率附 加效率。因此，發(fā)射終端只需要輸出較小的功率即可得到較高的功率附加 效率，減小了發(fā)射終端的功率輸出，達(dá)到延長發(fā)射終端使用時間的目的。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施方案，需說明的是，在未脫離本發(fā)明 構(gòu)思前提下對其所做的任何微小變化及等同替換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種射頻功率放大器高低功率合成電路，連接于輸入信號與負(fù)載之間，其特征在于，包括并行的高功率工作通道、低功率工作通道及用于選擇切換兩通道工作并對兩通道工作進(jìn)行控制的電壓控制電路；所述高功率工作通道包括依次連接的驅(qū)動級和功率級；所述低功率工作通道包括一受控于電壓控制電路的三極管，所述三極管基極接輸入信號，發(fā)射極接地，集電極連接一二極管陰極，該二極管陽極通過一匹配網(wǎng)絡(luò)連接至負(fù)載。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)采用LC諧振電路，所述LC諧振電路中電感、電容 交點端與二極管陽極連接，電容另一端接地，電感另一端連接至負(fù)載。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述電壓控制電路通過開關(guān)器件選擇切換高、低功率工作通道工 作。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述高、低功率工作通道與輸入信號和負(fù)載之間均設(shè)有阻抗匹配 網(wǎng)絡(luò)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述驅(qū)動級、功率級之間設(shè)有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
6、 一種射頻功率放大器高低功率合成電路，連接于輸入信號與負(fù)栽 之間，其特征在于，包括并行的高功率工作通道、低功率工作通道及用于 選擇切換兩通道工作并對兩通道工作進(jìn)行控制的電壓控制電路；所述高功 率工作通道包括依次連接的驅(qū)動級和功率級；所述低功率工作通道包括一 三極管，所述三極管基極接輸入信號，發(fā)射極接地，集電極通過一受控于 電壓控制電路的開關(guān)連接至負(fù)栽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)采用LC諧振電路，所述LC諧振電3各中電感、電容 交點端與二極管陽極連接，電容另一端接地，電感另一端連接至負(fù)載。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述電壓控制電路通過開關(guān)器件選擇切換高、低功率工作通道工 作。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述高、低功率工作通道與輸入信號和負(fù)載之間均設(shè)有阻抗匹配 網(wǎng)絡(luò)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的射頻功率放大器高低功率合成電路，其特 征在于，所述驅(qū)動級、功率級之間設(shè)有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種與射頻功率放大器配合使用的高低功率合成電路。所述電路連接于輸入信號與負(fù)載之間，包括并行的高功率工作通道、低功率工作通道及用于選擇切換兩通道工作并對兩通道工作進(jìn)行控制的電壓控制電路；其中高功率模式通道包括驅(qū)動級、功率級；低功率模式通道采用一三極管或MOS管器件配合一匹配網(wǎng)絡(luò)很好的實現(xiàn)與高功率工作通道的并行工作。本發(fā)明通過對高、低功率放大器進(jìn)行獨立設(shè)計，從而能對功率放大器在高、低功率模式下的效率與其他指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，同時改善高、低輸出功率模式下的效率，有效提高射頻功率放大器平均效率，延長電池使用時間。
文檔編號H03F3/20GK101562448SQ200910039720
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者彭鳳雄 申請人:惠州市正源微電子有限公司