[發(fā)明專利]一種高效率可變?cè)鲆鍱類射頻功率放大器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310080605.1
• 申請(qǐng)日: 2013-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN103178793A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李奚鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州朗寬電子技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/20
• 分類號(hào): H03F3/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率放大器，具體地說(shuō)是可變?cè)鲆鍱類射頻功率放大器。

背景技術(shù)

E類功率放大器由Sokal等人于1975年首次提出。電路的基本組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：開關(guān)晶體管SW（通常可采用MOS晶體管驅(qū)動(dòng)其柵極實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能），與電源電壓相連的電感L1，與開關(guān)晶體管并聯(lián)的電容C，串聯(lián)諧振于工作頻率f0的電感Ls與Cs，優(yōu)化電抗元件jX（一般為電感）和負(fù)載阻抗R。

E類功率放大器的工作原理如如圖1所示，當(dāng)輸入電壓大于MOS晶體管閾值電壓時(shí),晶體管工作在線性區(qū)，相當(dāng)于開關(guān)閉合,由于漏源間電阻ron很小，因此vs近似為0；?而當(dāng)輸入電壓小于閾值電壓時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管截止,相當(dāng)于開關(guān)斷開，is為0。此時(shí)，C開始充電，引起vs增加，調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)從vs中濾出基波，傳輸?shù)截?fù)載電阻上。當(dāng)開關(guān)再次閉合時(shí),滿足E類晶體管工作的兩個(gè)條件（1）vs=0和（2）dvs/dt?=0，從而使得晶體管上的電壓和電流不同時(shí)出現(xiàn)，消除了由于充放電帶來(lái)的(1/2)CV2的損耗，晶體管理想效率達(dá)到100%。

E類功率放大器的功率控制問(wèn)題，由E類放大器自身特點(diǎn)決定。根據(jù)其工作原理，最佳控制方式是改變連接在L1的電源電壓Vdd。但是在實(shí)際應(yīng)用中，很難提供這樣一個(gè)可變的電源電壓，故在電路設(shè)計(jì)的時(shí)候需要增加LDO模塊。不僅增加了芯片面積，并且LDO電路存在效率問(wèn)題，其自身需要消耗一部分功耗，從而導(dǎo)致了E類功率放大器在整個(gè)功率輸出范圍內(nèi)效率的降低。除此方法之外，目前對(duì)于低功率輸出的E類功率放大器的功率控制功能的實(shí)現(xiàn)，尚無(wú)有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高輸出功率范圍和輸出功率效率的應(yīng)用于低功率輸出的E類功率放大器數(shù)字式功率控制電路，具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于單片電路集成的優(yōu)點(diǎn)。。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為一種高效率可變?cè)鲆鍱類射頻功率放大器，包括用于實(shí)現(xiàn)放大器有效級(jí)聯(lián)的級(jí)間匹配電路和用于信號(hào)功率放大的輸出放大級(jí)，級(jí)間匹配電路的輸出端與輸出放大級(jí)輸入端連接，在級(jí)間匹配電路的輸入端上連接有用于預(yù)放大功能和信號(hào)幅度增益控制的可控放大級(jí)，級(jí)間匹配電路的輸入端與可控放大級(jí)的輸出端連接；在輸出放大級(jí)的輸入端上連接有用于調(diào)節(jié)進(jìn)入到輸出放大級(jí)開關(guān)晶體管的柵極偏置電壓的偏置控制電路，輸出放大級(jí)的輸入端通過(guò)電感與偏置控制電路的輸出端連接。

所述可控放大級(jí)上連接有增益控制位2，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的增益控制。當(dāng)增益控制位2為高電平時(shí)，信號(hào)增益增大，輸出功率上升，反之亦然。

所述偏置控制電路上連接有偏置控制位1和偏置控制位0，實(shí)現(xiàn)信號(hào)占空比的控制。當(dāng)偏置控制位1/0為高高電平時(shí)，信號(hào)占空比增加，輸出功率上升，反之亦然。

通過(guò)聯(lián)合改變控制位2、控制位1和控制位0的電平，可以實(shí)現(xiàn)輸出功率在在較大范圍內(nèi)的控制。如圖4所示，當(dāng)三位控制字設(shè)為“000”時(shí)，功率放大器輸出最小功率；當(dāng)三位控制字設(shè)為“111”時(shí)，功率放大器輸出最大功率。表1列出了三位控制字的八種狀態(tài)。

表1?三位控制字的狀態(tài)表