[發明專利]兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置

在審

• 申請號: 201710364485.6
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107196614A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 王德志;肖登國;李明;段和平;顏復兵
• 申請（專利權）人: 湖北凱樂科技股份有限公司
• 主分類號: H03F3/193
• 分類號: H03F3/193;H03F3/217;H03F1/02
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所(普通合伙)42216
• 代理人: 陳德斌

技術領域

本發明涉及一種兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置，屬于無線通信射頻放大設備制造技術領域。

背景技術

數控開關功率放大器具有比A、B類等結構的放大器更高的效率、更好的工藝兼容性，因此在無線通信技術領域得到廣泛應用。不過，現有高頻率、大功率數控開關功率放大器一般是通過引入數控偏置發生器來提高其輸出功率動態范圍的，這樣做盡管提高了動態范圍但同時也引入了靜態功耗，降低了高頻率、大功率數控開關功率放大器的效率，且在高頻率、大功率數控開關功率放大器的輸出功率回退時其效率惡化的程度比沒有引入數控偏置發生器時更大。如何保證高頻率、大功率數控開關功率放大器既具有大動態范圍的輸出功率又具有高效率，是亟待解決又十分棘手的問題。因此，研發一款兼具動態范圍大和輸出效率高的射頻功率放大裝置是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供一種在功率回退時保證效率不惡化，輸出功率動態范圍大、效率高，工作穩定可靠的兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置。

本發明是通過如下的技術方案來實現上述目的的：

該兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置由功率放大器單元陣列PA1～Pan、數控偏置發生器VB1～VBn、數控電源VDD1～VDDn、開關陣列S1～Sn構成，其特征在于：功率放大器單元陣列的輸入端并聯連接有數控偏置發生器；功率放大器單元陣列的工作電壓端分別各自與數控電源連接；功率放大器單元陣列的相位信號RFin通過開關陣列連接到功率放大器單元陣列的輸入端；功率放大器單元陣列的輸出端合成包含RFin相位信號和幅度信號的輸出信號RFout。

所述的功率放大器單元陣列為共源極放大器結構的E類功率放大器。

所述的開關陣列用于控制功率放大器單元陣列的開或關。

所述的數控偏置發生器與數控電源相互協同，減小數控偏置發生器的偏壓VB1～VBn的值和數控電源的電壓VDD1～VDDn的值，可降低功率放大器單元陣列的靜態功耗，避免效率被惡化，保證功率放大器單元陣列既具有大輸出功率動態范圍，又在輸出功率范圍內具有高的效率。

本發明與現有技術相比的有益效果在于：

該兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置通過開關陣列控制功率放大器單元陣列輸出功率的大??；通過數控偏置發生器使數字開關功率放大器具有較大的輸出功率動態范圍；通過數控電源抵消數控偏置發生器產生的靜態功耗，使功率放大器單元陣列既具有大輸出功率動態范圍，又在輸出功率范圍內具有較高的效率。較低的發射功率可以通過減少功率放大器單元的個數實現，但卻導致效率被惡化，此時，可以通過減小數控偏置發生器的偏壓值和數控電源電壓的值降低功率放大器單元陣列的靜態功耗來避免效率被惡化。解決了現有通過數控偏置發生器提高數控開關功率放大器動態范圍，引入靜態功耗，降低數控開關功率放大器的效率，且無法避免在功率回退時效率的惡化程度加深乃至更差的問題。

附圖說明

圖1為一種兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置的工作原理方框示意圖；

圖2為E類功率放大器單元陣列的結構示意圖；

圖3為數控偏置發生器的電路結構方框示意圖；

圖4為數控電源電壓的電路結構方框示意圖；

圖5為開關陣列的電路結構方框示意圖。

圖中：1、功率放大器單元陣列，2、數控偏置發生器，3、數控電源電壓，4、開關陣列。

具體實施方式

下面結合附圖對該兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置的實施方式作進一步詳細說明：

該兼具大動態范圍輸出功率和高效率的射頻功放裝置由功率放大器單元陣列1PA1～Pan、數控偏置發生器2VB1～VBn、數控電源電壓3VDD1～VDDn、開關陣列4S1～Sn構成，功率放大器單元陣列1的輸入端并聯連接有數控偏置發生器2，功率放大器單元陣列1的工作電壓端分別各自與數控電源3連接；功率放大器單元陣列1的相位信號RFin通過開關陣列4連接到功率放大器單元陣列1的輸入端；功率放大器單元陣列1的輸出端合成包含RFin相位信號和幅度信號的輸出信號RFout。

所述的功率放大器單元陣列1為共源極放大器結構的E類功率放大器。

所述的開關陣列4為控制功率放大器單元陣列1的開或關。