[发明专利]一种具有高效率和高线性度的功率放大装置

说明书

本发明公开了一种具有高效率和高线性度的功率放大装置，属于半导体、微电子和通信技术领域。本发明是根据输入的射频信号RF的峰值功率，把功放模块的供电和电压运算模块的电压以及可调预失真器的补偿量相结合，产生固定约束，使它们产生同步变化。从而解决了现有技术中存在的在低输出功率到高输出功率这个较大的输出功率范围内，不能同时兼顾高效率和高线性度的问题。

技术领域

本发明涉及半导体、微电子和通信技术领域，尤其涉及射频功率放大器设计领域，具体为一种具有高效率和高线性度的功率放大装置。

背景技术

在射频功率放大器电路的设计中，效率和线性度是两个核心指标，两者相互矛盾又相互制约。优良的线性指标意味着较低的功放效率，而较高的功放效率往往导致较差的线性指标，所以作为无线电发射机末端的重要部件，如何使功率放大器兼顾高效率和高线性度一直是工业界关注的焦点问题。

目前来看，运用模拟预失真器APD和高效功放相结合的方式可以确保功放具有较高效率同时维持较为优良的线性度。但是随着无线通信技术的迅猛发展，通信场景日益复杂，对能耗要求也愈加严苛。这就要求无线发射机在工作时需要根据实际应用场景不断地调整输出功率，且在不同的输出功率下均保持高效率。当功放输出功率较大时(高输出功率模式)，由于模拟预失真器APD的存在且功放接近饱和状态，因此可以高线性度和实现高效率；但当功放输出功率较低时(低输出功率模式)，由于此时功放处于回退状态，其效率下降明显。图1为功放漏极效率和输出功率关系曲线图，具体可参阅1。

为了解决这个问题，可以通过改变功放的漏极电压的方式，使功放实现较大功率输出范围的同时达到更高的输出效率。图2为功放在不同漏极偏压下漏极效率DE和输出功率关系曲线图，在图2中，曲线从左到右漏极偏压依次为：13V、18V、23V、28V；图3为功放在不同漏极偏压下增益和输出功率关系曲线图。参阅图2、图3可得知，采用改变漏极电压的方式虽然实现了大输出功率范围内的高输出效率，但也存在着不同的漏极偏置电压下功放的非线性特征差异较大、不能始终保持高线性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高效率和高线性度的功率放大装置，以用于解决背景技术中存在的在低输出功率到高输出功率这个较大的输出功率范围内，不同的漏极偏置电压下功放的非线性特征差异较大、不能始终保持高线性的问题。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种具有高效率和高线性度的功率放大装置，包括供电控制电路和线性补偿电路；

所述供电控制电路包括依次电连接的峰值检测模块、第一电压运算模块、DC-DC电源模块和功放模块；

其中，峰值检测模块接外部输入的射频信号RF，并检测射频信号RF的峰值功率，转换成与峰值功率大小相应的电压信号；第一电压运算模块对电压信号进行运算处理后生成参考电压V_Ref并输出；DC-DC电源模块的输入端外接输入电压V_in，根据第一运算模块提供的参考电压V_Ref输出与参考电压V_Ref成正比关系的电压值，为功放模块提供不同的漏极电压。

所述线性补偿电路包括可调模拟预失真器APD，可调模拟预失真器输入接射频信号RF，输出与功放模块相连；

线性补偿电路还包括第二电压运算模块，第二电压运算模块的输入与DC-DC电源模块的输出端相连，输出与可调模拟预失真器APD相连；第二电压运算模块根据DC-DC电源模块输出的电压值进行运算处理后生成调控电压，以用于调整可调模拟预失真器APD的补偿量，改善功放在不同漏极偏压下的非线性失真。

进一步的，所述第一电压运算模块和第二电压运算模块都采用了加、减和乘法的运算方式进行运算处理。

进一步的，所述DC-DC电源模块采用的是一种降压电源变换器。