專利名稱：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)明涉及一種改善電路性能的方法，尤其是一種提高射頻功率放大 器效率的方法。本發(fā)明還涉及一種射頻模擬電路，尤其是一種射頻功率放 大器電路。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，射頻功率放大器是實(shí)現(xiàn)射頻信號無線傳輸?shù)年P(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 輸出功率尸。 ,與輸入功率^的差與電源供給的功率4之比，即 ^￡ = ^^ 。它既能反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信號功率的能力。現(xiàn)有的射頻功率放大器電路如圖1所示，射頻功率放大器通過一個輸 出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到輸出端。射頻功率放大器處于A類工作狀態(tài)時，是線性 放大器，為避免讓晶體管接近飽和與截止，通常減小輸出信號功率，從而 使效率降低到30% 40%。射頻功率放大器處于B類工作狀態(tài)時，效率可到 70%以上，但由于晶體管處于零偏置狀態(tài)，因此在輸入信號低于某一值時， 晶體管不導(dǎo)通，即在信號周期內(nèi)出現(xiàn)一段不在工作區(qū)，使信號失真。為提 高射頻功率放大器的輸出功率，同時又有較高的效率，現(xiàn)有的技術(shù)是使射 頻功率放大器處于AB類工作狀態(tài)，即導(dǎo)通角略大于180。，其效率通?？扇欢?，當(dāng)射頻功率放大器在通信系統(tǒng)中工作時，考慮到熱損耗以及電 池工作時間兩方面的因素，如何進(jìn)一步提高射頻功率放大器的效率就是一 個重要問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高射頻功率放大器效率的方 法，以及實(shí)現(xiàn)這種方法所采用的射頻功率放大器電路，能夠有效抑制二次 諧波、三次諧波以及高次諧波，大幅度的提高射頻功率放大器的效率，降 低射頻功率放大器的諧波失真。為解決上述技術(shù)問題，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，射頻功率放大器電路包括射頻功率放大器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，所述 射頻功率放大器的輸出通過所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到射頻功率放大器電路 的輸出端，在所述射頻功率放大器的輸出還連接有二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高 次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗和高次諧波阻抗 都很低，而三次諧波阻抗很高。本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述提高射頻功率放大器效率的方法所采用 的射頻功率放大器電路，其技術(shù)方案是，包括射頻功率放大器和輸出匹配 網(wǎng)絡(luò)，所述射頻功率放大器的輸出通過所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到射頻功率 放大器電路的輸出端，在所述射頻功率放大器的輸出還連接有二次諧波低 阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗和高 次諧波阻抗都很低，而三次諧波阻抗很高。本發(fā)明通過在射頻功率放大器的輸出連接二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧 波低阻網(wǎng)絡(luò)，有效抑制了二次諧波、三次諧波以及高次諧波，大幅度的提 高射頻功率放大器的效率，降低射頻功率放大器的諧波失真。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明 圖1為現(xiàn)有的射頻功率放大器電路的電路圖； 圖2為本發(fā)明射頻功率放大器電路的電路圖3為理想F類射頻功率放大器電路工作時的電流電壓波形圖； 圖4為本發(fā)明射頻功率放大器電路工作時的電流電壓波形圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開了一種提高射頻功率放大器效率的方法，射頻功率放大器 電路包括射頻功率放大器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，所述射頻功率放大器的輸出通 過所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到射頻功率放大器電路的輸出端，在所述射頻功 率放大器的輸出還連接有二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得所 述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗和高次諧波阻抗都很低，而三次諧波阻抗 很高。
本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述提高射頻功率放大器效率的方法的射頻
功率放大器電路，如圖2所示，包括射頻功率放大器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，所
述射頻功率放大器的輸出通過所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到 頻功率放大器電 路的輸出端，在所述射頻功率放大器的輸出還連接有二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和 高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗和高次諧波阻抗都很低，而三次諧波阻抗很高。
所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)的兩個電感，后一個電感的兩端各通過一 個電容接地。
所述二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)包括在所述功率放大器輸出與地之間串聯(lián)連接 的一個電容和一個電感，所述電容的一端連接所述功率放大器，所述電感 的一端接地。
所述高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)包括連接在所述功率放大器輸出與地之間的一 個電容。
圖2所示的電路實(shí)現(xiàn)形式以GSM射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計為 例。在射頻功率放大器的輸出端加入二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波低阻網(wǎng) 絡(luò)，即電容C3和C4并聯(lián)到地。其中電容C3串連電感L4到地，形成LC串 聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)LC34，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A很低；電容C4直接并聯(lián)到地，電容C4用來濾除
高次諧波，使得射頻功率放大器的輸出網(wǎng)絡(luò)在高次諧波的輸出阻抗很低。 由LC34這個二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和C4這個高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)至射頻功 率放大器的輸出端形成三次諧波高阻網(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
形為近似方波，而輸出端電流整流為半波。傳統(tǒng)理想的F類射頻功率放大 器中晶體管可近似作為一個理想開關(guān)，高階奇次諧波阻抗為無窮大，而高 階偶次諧波阻抗為0，因此晶體管輸出電壓波形中將包含有各奇次諧波成 分，使得射頻功率放大器輸出電壓被整行為方波；晶體管輸出電流波形中包含有基頻頻率成分和各高階偶次諧波成分，此電流成分與B類射頻功率 放大器輸出電流成分相同，所以為半周期正弦波，如圖3所示。本發(fā)明中 晶體管輸出電壓波形中包含三次諧波成分；晶體管輸出電流波形中包含有 基頻頻率成分和各高階偶次諧波以及三階以上奇次諧波成分，所以射頻功 率放大器輸出端電壓被整形為近似方波，而輸出端電流整流為半波，如圖4。 由于諧波功率/} =/"心 ，其中"為諧波階數(shù)，當(dāng)" >0時，/ *0;當(dāng)/ 〉0時， t/"*0，因此P"-O。采用本發(fā)明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。
在上述過程中，實(shí)際射頻功率放大器的二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波 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加入二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和 高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得射頻功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗很 低，同時三次諧波阻抗很高，高次諧波阻抗很低。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。因此，無論在二次 諧波還是三次或更高次諧波頻點(diǎn)均無諧波功率產(chǎn)生，從而極大地提高了射 頻功率放大器的效率，并且有效地抑制二次諧波、三次諧波以及高次諧波， 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，射頻功率放大器電路包括射頻功率放大器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，所述射頻功率放大器的輸出通過所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到射頻功率放大器電路的輸出端，其特征在于，在所述射頻功率放大器的輸出還連接有二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗和高次諧波阻抗都很低，而三次諧波阻抗很高。
2. —種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述提高射頻功率放大器效率的方法的射頻功率放大器電路，包括射頻功率放大器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，所述射頻功率放大器的輸出通過所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到射頻功率放大器電路的輸出端，其特征在于，在所述射頻功率放大器的輸出還連接有二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗和高次諧波阻抗都很低，而三次諧波阻抗很高。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大器電路，其特征在于，所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)的兩個電感，后一個電感的兩端各通過一個電容接地。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大器電路，其特征在于，所述二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)包括在所述功率放大器輸出與地之間串聯(lián)連接的一個電容和一個電感，所述電容的一端連接所述功率放大器，所述電感的一端接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大器電路，其特征在于，所述高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)包括連接在所述功率放大器輸出與地之間的 一個電容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高射頻功率放大器效率的方法，以及實(shí)現(xiàn)這種方法所采用的射頻功率放大器電路，射頻功率放大器電路包括射頻功率放大器和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，所述射頻功率放大器的輸出通過所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接到射頻功率放大器電路的輸出端，在所述射頻功率放大器的輸出還連接有二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，使得所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的二次諧波阻抗和高次諧波阻抗都很低，而三次諧波阻抗很高。本發(fā)明通過在射頻功率放大器的輸出連接二次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)和高次諧波低阻網(wǎng)絡(luò)，有效抑制了二次諧波、三次諧波以及高次諧波，大幅度的提高射頻功率放大器的效率，降低射頻功率放大器的諧波失真。
文檔編號H03F1/02GK101674051SQ20091005793
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者俊 陳 申請人:銳迪科微電子(上海)有限公司