[發(fā)明專利]功率放大器及深回退區(qū)高效率放大實現(xiàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111463348.0
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114244282A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴若凡;任江川
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/195;H03F3/213
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發(fā)明提供一種功率放大器，包括：第一功率放大單元、第二功率放大單元、第三功率放大單元、第四功率放大單元、第一變壓器、第二變壓器、第一電源、第二電源和開關(guān)單元。本發(fā)明還提供一種基于功率放大器的深回退區(qū)高效率放大實現(xiàn)方法。本申請通過控制所述開關(guān)單元的開關(guān)狀態(tài)以及控制所述第一至第四功率放大單元的功率輸出狀態(tài)，通過所述開關(guān)單元和所述第一至第四功率放大單元的配合操作，可以實現(xiàn)在功率回退6dB，12dB和18dB時出現(xiàn)高效率尖峰，從而提升功率放大器的高效率功率回退深度及其回退區(qū)的平均效率，從而提高功率放大器的工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及射頻功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種功率放大器及深回退區(qū)高效率放大實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外先進的通信標準采用OFDM(正交頻分復用)調(diào)制，這種調(diào)制功率放大器輸出功率有較大的峰均比，從而經(jīng)常工作在遠離最大效率飽和功率輸出的更深功率回退區(qū)，導致功率放大器平均效率較低。因此需要提升功放在更深功率回退區(qū)間的效率。

Doherty架構(gòu)的功率放大器可以在功率回退6dB的時候形成一個效率尖峰，進而提升6dB回退區(qū)內(nèi)效率，從而提升平均效率。但是Doherty架構(gòu)的功率放大器在調(diào)制方案峰均比遠大于6dB的更深回退區(qū)效率隨回退深度增加而顯著下降、更深回退區(qū)的平均效率較低，因而僅在6dB形成效率尖峰以及改善6dB回退區(qū)間內(nèi)平均效率的功放架構(gòu)不滿足先進的通信標準大峰均比調(diào)制技術(shù)高深功率回退區(qū)效率要求。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N功率放大器，可以解決在功率回退大于6dB的更深回退區(qū)間內(nèi)功率放大器的平均效率較低的問題。

一方面，本申請實施例提供了一種功率放大器，包括：第一功率放大單元、第二功率放大單元、第三功率放大單元、第四功率放大單元、第一變壓器、第二變壓器、第一電源、第二電源和開關(guān)單元；

其中，所述第一變壓器原邊的兩個輸入端分別連接所述第一功率放大單元的輸出端和所述第二功率放大單元的輸出端，所述第二變壓器原邊的兩個輸入端分別連接所述第三功率放大單元的輸出端和所述第四功率放大單元的輸出端，所述開關(guān)單元串聯(lián)在所述第二功率放大單元的輸出端和所述第三功率放大單元的輸出端之間，所述第一變壓器副邊的一輸出端與所述第二變壓器副邊的一輸出端串聯(lián)，所述第一變壓器副邊的另一輸出端串聯(lián)后級負載并接地，所述第二變壓器副邊的另一輸出端接地，所述第一功率放大單元由所述第一電源或所述第二電源供電，所述第二功率放大單元、所述第三功率放大單元和所述第四功率放大單元均由所述第二電源供電。

可選的，在所述功率放大器中，所述第二電源的電壓值是所述第一電源的電壓值的兩倍。

可選的，在所述功率放大器中，所述功率放大器還包括：控制單元，所述控制單元接收外部的相位輸入信號、幅度信號和時鐘信號，并向所述第一至第四功率放大單元輸出第一、第二、第三和第四功率控制信號以控制所述第一至第四功率放大單元的工作模式及輸出功率，以及向所述開關(guān)單元輸出開關(guān)控制信號以控制所述開關(guān)單元的導通和斷開。

可選的，在所述功率放大器中，所述第一功率放大單元、所述第二功率放大單元、所述第三功率放大單元和所述第四功率放大單元均為開關(guān)電容功放單元，均包括：多組反相放大子單元和與所述反相放大子單元串聯(lián)的電容器單元，各組所述反相放大子單元與所述電容器單元串聯(lián)后相互并聯(lián)。

所述第一功率放大單元的反相放大子單元包括：第一支路和第二支路；所述第二至第四功率放大單元的反相放大子單元包括：第二支路，其中，所述第一支路包括依次串聯(lián)的兩個PMOS管和兩個NMOS管，所述第二支路包括依次串聯(lián)的一個NMOS管和一個PMOS管。

可選的，在所述功率放大器中，所述開關(guān)單元包括：多個串聯(lián)的MOS管。