[發明專利]一種射頻功率放大器高低功率合成電路

有效

• 申請號: 200910039721.2
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN101562425A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 彭鳳雄
• 申請（專利權）人: 惠州市正源微電子有限公司
• 主分類號: H03F3/189
• 分類號: H03F3/189;H03F3/20;H03K19/0175
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 羅曉林

技術領域

本發明涉及射頻功率放大器技術領域，具體是指與射頻功率放大器結合使用的高、低功率合成電路。

背景技術

射頻功率放大器廣泛應用在各種無線通訊設備及電子系統中，如手機、移動終端等，它作為發射機中的關鍵部件，用于將已調制的射頻信號放大到一定的功率值，再傳輸給天線發射出去。當手機要把調制后的信號發射給距離很遠的基站時，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行發射；相反，手機離基站越近，所需的發射功率就越小。在一個TD-SCDMA/WCDMA/CDMA制式手持終端中，不管是在城區還是郊區，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鍵。傳統的射頻功率放大器設計中通常都只關注高輸出功率時的效率，因而其平均效率很低，嚴重影響了電池的使用時間。

目前的射頻功率放大器設計通常都只關注高輸出功率時的效率，而實際上，在TD-SCDMA/WCDMA/CDMA網路通訊系統中手機輸出功率的使用多半處于低功率工作模式下。實驗證明，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概率分布可知，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鍵。

在傳統的射頻功率放大器設計中，為了提高低輸出功率時的效率，常采用動態電源控制技術和Doherty負載調制技術以及動態偏置電流控制技術來提高效率，前兩者由于其復雜的電路結構和較高的生產成本而顯得不太實用，動態偏置電流控制技術雖具有電路結構簡單和成本較低等優點，但采用這種方法的射頻功率放大器在低輸出功率(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。

發明內容

本發明針對現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較高效率的新型射頻功率放大器。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

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動級和功率級；所述低功率工作通道包括級聯在一起的三極管Q1和Q2；三極管Q1基極接輸入信號，發射極接地，集電極連接三極管Q2射極；所述三極管Q2基極通過電阻接偏置電壓BIAS端，該極同時通過電容接地，三極管Q2集電極連接至負載。

一種優選的方案為，所述三極管Q2集電極通過一匹配網絡連接至負載。

具體的，所述匹配網絡采用LC諧振電路，所述LC諧振電路中電感、電容交點端與三極管Q2集電極連接，電容另一端接地，電感另一端連接至負載。

更具體的，所述電壓控制電路可通過開關選擇切換高、低功率工作通道工作；所述高、低功率工作通道與輸入信號和負載之間均設有阻抗匹配網絡；所述驅動級、功率級之間設有阻抗匹配網絡。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明具有高、低功率兩種輸出通道，可根據工作情況選擇使用，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、本發明能夠分別在高、低功率工作模式下對射頻功率放大器的效率及其他指標分別進行優化；

3、優選方案中兩三極管級聯組成的共源共柵結構，能夠有效隔離高、低功率工作通道，減小震蕩，提高低功率工作通道的增益及工作效率；

4、接入的匹配網絡能夠有效濾除高功率工作通道工作時產生的二階諧波。

附圖說明

圖1為本發明基本實施例電路圖；

圖2為本發明一具體實施例電路圖；

圖3為本發明一優選實施例電路圖；

圖4是采用高、低功率合成技術的射頻功率放大器的增益特性圖；

圖5為采用高、低功率合成技術的射頻功率放大器的效率特性圖。

具體實施方式

為便于本領域技術人員理解，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細說明。