[发明专利]提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构。

背景技术

功率放大器是无线通信系统中一个关键的组件，其线性度和效率一直是被关注的焦点。随着第三代移动通信系统(如WCDMA，CDMA2000)的发展，线性调制技术越来越被广泛采用。功率放大器的线性度对于通信系统能否不失真地传输放大数据信号起着至关重要的作用。功率放大器的线性度越好则经过放大器放大的信号波形越不容易产生畸变与失真，从而使输入数据信号得到理想地放大并输出。另外，功率放大器的效率也是另一个研究的重点。功率放大器的耗能约占由其组成的无线通信发射系统耗能的1/3，提高其效率对于提高整个发射系统的效率具有重要作用。对于基站、雷达这类大功率无线通信发射系统来讲，提高效率可以减小其损耗的功率，提高发射系统对能源的利用率；而对手机等利用电池或者蓄电池供电的发射系统来讲，提高效率可以使这些设备工作时间更长。考虑到效率及线性度对功率放大器的重要性，目前，如何使功率放大器在满足高线性度要求的情况下拥有较高的效率成为研究的重点。

目前提高功率放大器线性度主要的几种方法包括前馈技术、反馈技术以及包络消除与恢复技术等。前馈及反馈技术虽能有效提高功率放大器的线性度，但其会极大地降低功率放大器的功率附加效率(PAE)。包络消除与恢复技术虽然能在改善功率放大器线性度的同时，不影响功率放大器的效率，但该技术所采用的电路结构非常复杂，不利用对电路的设计，且使电路制造的成本增加。

发明内容

本发明目的是：提供一种提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，使得在不增大功率放大器静态功耗的情况下，既增强了功率放大器的谐波抑制，又显著提高了功率放大器的线性度与功率附加效率。

本发明的技术方案是：一种提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，所述功率放大器设有输入晶体管及输出晶体管，它们串叠在一起构成Cascode结构，所述输出晶体管的集电极与地之间连接有抑制二次谐波信号输出的二次谐波串联谐振网络，所述输出晶体管的集电极与输出匹配网络之间连接有将三次谐波信号反射回集电极的三次谐波并联谐振网络。利用谐振网络对谐波信号进行控制，从而抑制谐波信号输出，提高功率放大器的线性度与功率附加效率。

进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述二次谐波串联谐振网络包括串联连接于所述输出晶体管的集电极和地之间的第四电容和第二电感；即二次谐波串联谐振网络的输入端连接输出晶体管的集电极、输出端接地，它将集电极输出的二次谐波信号短路到地。

进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述三次谐波并联谐振网络包括并联连接于所述输出晶体管的集电极和功率放大器的输出端口输出匹配网络之前的第五电容和第三电感；即三次谐波并联谐振网络的输入端连接输出晶体管的集电极、输出端连接功放电路的输出匹配网络，它对集电极输出的三次谐波信号开路，将三次谐波信号反射回集电极。

在上述三次谐波并联谐振网络和功率放大电路的输出端之间设有输出端隔直电容与输出匹配网络。

进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述功率放大器电路为包括共射输入晶体管和共基输出晶体管的Cascode(共射共基)结构。当然，在其它类型的功率放大器电路中，在输出晶体管的集电极和输出端口之间也可以连接上述二次谐波串联谐振网络和三次谐波并联谐振网络，达到提高了功率放大器的线性度与功率附加效率的目的。

进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述Cascode结构的输出晶体管的基极和地之间连接有二次谐波并联谐振网络，即所述二次谐波并联谐振网络的输入端接输出晶体管的基极，输出端接地，它提高了基频信号的增益，抑制了二次谐波信号。

进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述二次谐波并联谐振网络包括并联连接在输出晶体管的基极和地之间的第二电容和基频串联谐振网络。

进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述基频串联谐振网络包括串联连接的第一电感和第三电容。

本发明的优点是：

1.本发明在Cascode结构功率放大器输出晶体管集电极依次连接的二次谐波串联谐振网络与三次谐波并联谐振网络，可用于提高其它类型功率放大器的线性度与功率附加效率。