[发明专利]一种射频功率放大器高低功率合成电路

说明书

技术领域

本发明涉及射频功率放大器技术领域，具体是指与射频功率放大器结合使用的高、低功率合成电路。

背景技术

射频功率放大器广泛应用在各种无线通讯设备及电子系统中，如手机、移动终端等，它作为发射机中的关键部件，用于将已调制的射频信号放大到一定的功率值，再传输给天线发射出去。当手机要把调制后的信号发射给距离很远的基站时，为了保证基站能接收到足够的信号强度，需要手机以一个很高的功率等级对信号进行发射；相反，手机离基站越近，所需的发射功率就越小。在一个TD-SCDMA/WCDMA/CDMA制式手持终端中，不管是在城区还是郊区，射频功率放大器大部分时间工作于中、低功率等级下。因此减小射频功率放大器本身的功率损耗即提高射频功率放大器的效率，特别是低功率等级下的效率(在TD-SCDMA/WCDMA/CDMA制式中以16dBm为高低功率切换点)对于延长电池的使用时间就显得尤为关键。传统的射频功率放大器设计中通常都只关注高输出功率时的效率，因而其平均效率很低，严重影响了电池的使用时间。

目前的射频功率放大器设计通常都只关注高输出功率时的效率，而实际上，在TD-SCDMA/WCDMA/CDMA网路通讯系统中手机输出功率的使用多半处于低功率工作模式下。实验证明，射频功率放大器在输出功率为28dBm时的功率附加效率(英文名为power added efficiency，缩写为PAE)达到40％，但在低输出功率时的PAE却很低，由手机在实际使用情况下所需的输出功率概率分布可知，射频功率放大器大部分时间都以低功率等级工作，所以为了能在有限的电池容量下有效地延长手机的通话时间，提高低输出功率时的效率就变得非常关键。

在传统的射频功率放大器设计中，为了提高低输出功率时的效率，常采用动态电源控制技术和Doherty负载调制技术以及动态偏置电流控制技术来提高效率，前两者由于其复杂的电路结构和较高的生产成本而显得不太实用，动态偏置电流控制技术虽具有电路结构简单和成本较低等优点，但采用这种方法的射频功率放大器在低输出功率(通常为16dBm)的功率附加效率即PAE仍小于10％，很难满足高效率的要求。

发明内容

本发明针对现有射频功率放大器电路在低输出功率模式下，功率附加效率低的问题，提供一种能够在高、低功率工作模式下均能实现较高效率的新型射频功率放大器。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

提供一种射频功率放大器高低功率合成电路，连接于输入信号与负载之间，包括并行的高功率工作通道、低功率工作通道及用于选择切换两通道工作并对两通道工作进行控制的电压控制电路；所述高功率工作通道包括依次连接的驱动级和功率级；所述低功率工作通道包括级联在一起的三极管Q1和Q2；三极管Q1基极接输入信号，发射极接地，集电极连接三极管Q2射极；所述三极管Q2基极通过电阻接偏置电压BIAS端，该极同时通过电容接地，三极管Q2集电极连接至负载。

一种优选的方案为，所述三极管Q2集电极通过一匹配网络连接至负载。

具体的，所述匹配网络采用LC谐振电路，所述LC谐振电路中电感、电容交点端与三极管Q2集电极连接，电容另一端接地，电感另一端连接至负载。

更具体的，所述电压控制电路可通过开关选择切换高、低功率工作通道工作；所述高、低功率工作通道与输入信号和负载之间均设有阻抗匹配网络；所述驱动级、功率级之间设有阻抗匹配网络。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明具有高、低功率两种输出通道，可根据工作情况选择使用，能有效提高射频功率放大器的平均效率，延长电池的使用时间；

2、本发明能够分别在高、低功率工作模式下对射频功率放大器的效率及其他指标分别进行优化；

3、优选方案中两三极管级联组成的共源共栅结构，能够有效隔离高、低功率工作通道，减小震荡，提高低功率工作通道的增益及工作效率；

4、接入的匹配网络能够有效滤除高功率工作通道工作时产生的二阶谐波。

附图说明

图1为本发明基本实施例电路图；

图2为本发明一具体实施例电路图；

图3为本发明一优选实施例电路图；

图4是采用高、低功率合成技术的射频功率放大器的增益特性图；

图5为采用高、低功率合成技术的射频功率放大器的效率特性图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。