[发明专利]用于交换式路径功率放大器的组合网络

说明书

技术领域

本发明涉及如在蜂窝通信系统中使用的功率放大器，尤其是本发明涉及具有至少两个输出功率设备的功率放大器以及用于在两个功率设备之间切换输出路径的机制。针对在功率放大器的最高输出功率值处的功率有效信号放大而设计一个第一输出功率设备，针对在该功率放大器最有可能运行的的输出功率值处的功率有效信号放大而设计一个第二输出功率设备。通过按照该输出功率值而在这两个功率设备之间切换，就可以在该功率放大器的很宽的操作范围内取得很高的效率。

背景技术

放大设备如晶体管的功率效率会随着运行环境的改变而变化。例如，为一种电源功率效率而设计的功率放大器对于另一种电源来说可能效率就很低。但是围绕可能要求该电源放大器能运行在可变的环境下(例如不同的电源)的应用还将从功率有效操作中大大受益。实际上，当对于任何电源放大器应用存在可变的设计要求时，功率有效性最有可能是保持不变的基本设计目标。

举例来说，在大多数的通信系统中，最好该电源放大器能有效地运行，同时希望在期望的电源范围内保持可接受的线性。为此，一般地电源放大器调整成在单一输出功率值和电源处达到峰值效率。一般地，为了在峰值效率处运行，在功率放大器输出处的电压波动尽可能地大。但是通过提高电压波动来改进效率倾向于降低了功率放大器的线性度，因此，在功率效率与线性度之间存在着一种折衷，一方的改进必然要牺牲另一方。

很多的蜂窝通信中CDMA蜂窝系统要求功率放大器输出很宽范围的输出功率。关于CDMA蜂窝系统的详细资料，请参见电子工业协会出版物EIA/TIA IS-95(在此结合作为为参考)。该功率放大器必须安全地运行在最高的功率值处。针对此最高功率值处的设计，一个单一的功率放大器倾向于在低的且更经常使用的功率值处低效运行。因此，用电池运行的设备的寿命就会缩短，因为在通常使用的功率值处不能进行有效的功率放大，因为这种功率放大器专门设计成最高功率值。

象CDMA蜂窝系统这样的通信系统仅说明多个功率放大器应用的一个示例，这些应用要求运行在多个运行状态。为了解决现有技术的问题，所需要的功率放大器可在几种运行状态下达到高功率效率。

发明概述

为达到前述的目的，在此公开了各种具有至少两个输出功率设备的功率放大器以及用于在这两个功率设备之间交换输出路径的机制。第一输出功率设备设计成在功率放大器的最高输出功率值处功率有效信号放大，因此该第一功率设备可描述为高功率放大器(HPA)。第二输出功率设备设计成用于在功率放大器最有可能运行的输出功率值处的功率有效信号放大，因此该第二功率设备可以描述为低功率放大器(LPA)。通过按照输出功率值在这两个功率设备之间切换，就可以在功率放大器处宽范围的操作状态内达到很高的效率。

本发明第一实施例公开一种交换式路径功率放大器，适用于放大在功率放大器输入端处接收的输入信号以便在功率放大器输出端生成一个输出信号。该交换式路径功率放大器具有第一与第二功率设备，第一设备基本上优化成用于在第一输出功率值处的功率有效放大，而第二设备基本上优化成用于在第二输出功率值处的功率有效放大。该交换式路径功率放大器还包括状态检测电路，用于确定该路径功率放大器正在运行的功率值，以及一个组合网络，用于将一个失效的功率设备从连接到该交换式路径功率放大器的输出负载上去耦合，以便该失效的功率设备对由有效功率设备产生的放大的电子信号的任何影响都是可忽略的。该检测电路进一步运行成：a)当交换式路径功率放大器运行在第一输出功率值处时，使第一功率设备有效，同时使第二功率设备无效；以及b)当交换式路径功率放大器运行在第二输出功率值处时，使第二功率设备有效，同时使第一功率设备无效。

第一功率设备用于放大交换式路径功率放大器的第一操作状态期间的输入信号，包括连接到该功率放大器输入端和第一功率设备输出端的第一功率设备输入端。第二功率设备用于放大交换式路径功率放大器的第二操作状态期间的输入信号，包括连接到该功率放大器输入端和第二功率设备输出端的第二功率设备输入端。组合网络设备包括分别连接到第一与第二功率设备输出端的第一与第二组合网络设备输入端，以及连接到该功率放大器输出端的组合网络设备输出端。组合网络设备可以在第一与第二功率设备之间选择以便任何一个功率设备可驱动该功率放大器的输出。