一种多级高效功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种多级高效功率放大器，包括一个前级低压驱动放大器和一个末级高压功率放大器；或者包括一个前级低压驱动放大器和多个末级高压功率放大器；或者包括一个低压驱动放大器和一个高压带APT/ET电源管理系统的功率放大器；前级驱动放大器工作在相对的低电压，末级功率放大器工作在相对的高电压。本发明专利技术的前级驱动放大器工作于较低的工作电压，能保持良好的线性度，在满足系统线性度要求的情况下最大程度地提高了整个功率放大器的PAE。特别地，通过仅在末级的功率放大器使用APT/ET电源管理系统，不仅有效地提高了整个功率放大器的效率，而且由于只有末级功率放大器的去耦电容，因而降低了电源管理系统的有效负载。

A multistage high efficiency power amplifier

The invention discloses a multistage high efficiency power amplifier, including a pre stage low voltage drive amplifier and a last stage high voltage power amplifier, or a pre stage low voltage drive amplifier and a plurality of last stage high voltage power amplifiers, or a low voltage drive amplifier and a high voltage band APT/ET power management system. A power amplifier; a front drive amplifier operates at a relatively low voltage, and the last stage power amplifier operates at a relatively high voltage. The forward stage drive amplifier of the invention works at a lower working voltage, and can maintain a good linearity, and maximally improves the PAE of the whole power amplifier in the case of satisfying the system linearity requirement. In particular, using the APT/ET power management system only at the last stage power amplifier, it not only effectively improves the efficiency of the whole power amplifier, but also reduces the effective load of the power management system because of the decoupling capacitance of the last stage power amplifier.

【技术实现步骤摘要】
一种多级高效功率放大器
本专利技术涉及射频前端领域，具体涉及一种多级高效率放大器。
技术介绍
在现代无线通信系统中，射频功率放大器（RFPowerAmplifier）是实现射频信号无线传输的关键部件。射频功率放大器处于无线通信系统的射频前端，其性能直接影响无线通信系统的通信质量与通信距离，并且很大程度上决定着系统的功耗。功率附加效率（Power-AddedEfficiency，PAE）衡量功率放大器的重要指标之一。其定义为输出功率Pout与输入功率Pin的差与电源供给的功率Pdc之比。它能反映射频功率放大器将直流功率转换成射频功率的能力。工作效率低会造成很大的能量损耗，并且产生的热量会恶化功率放大器的性能，如果是电池供电还会缩短电池的使用时间和寿命。考虑到热损耗以及电池工作时间两方面的因素，如何进一步提高射频功率放大器的效率就是一个重要问题。现代无线通信系统通常采用非恒包络调制方式，包括π/4-DQPSK、OQPSK等，它们的包络是变化的，包络中携带者信息。一个低线性度的放大器会产生高阶交调和谐波，引起发射机频谱增生，降低信道内的信噪比，引起AM-AM效应和AM-PM效应，以及引起发射机的星图变形。因此功率放大器必须有足够的线性度，保证射频信号仅被线性放大。功率回退技术（powerback-off）是最常用的线性化技术，它的基本原理是当功率减小时，各阶交调成分和谐波成分都会以指数率减小，而输出功率仅线性减小，因而可以提高线性度。典型的功率回退值在6~8dB，某些极端情况下回退值甚至高达10~20dB。在利用功率回退技术时，功率放大器的最大输出功率必须设计为比此应用实际需要的输出功率高一个功率回退值，而实际工作时，仅用到回退后的功率，并没有利用功率放大器的最大输出功率。因为功率放大器通常设计为在1dB压缩点附近，所以功率回退技术会降低放大器的效率。随着通信技术的不断发展，信号传输的速率不断提高，导致信号峰均比（peak-to-average，PAR）也随之变大。功率放大器为了维持较高的线性度，需工作在回退区域，随着峰均比的提高，回退的功率也在增加。最终将导致功率放大器的效率大幅降低，无法满足系统要求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种多级高效功率放大器。一种多级高效功率放大器，包括一个前级低压驱动放大器和一个末级高压功率放大器；或者包括一个前级低压驱动放大器和多个末级高压功率放大器；或者包括一个低压驱动放大器和一个高压带APT/ET电源管理系统的功率放大器；前级驱动放大器工作在相对的低电压，末级功率放大器工作在相对的高电压。所述的高电压对应于12V，低电压对应于3.6V；或者所述的高电压对应于28V，低电压对应于12V。所述的一个前级低压驱动放大器和多个末级高压功率放大器，先由前级低压驱动放大器连接到一个低耗开关SPNT，再由低耗开关SPNT连出N个低插损滤波器（11~1N），最后各路低插损滤波器对应连接到工作在相应带宽（Band1~BandN）的高压功率放大器（21~2N）。本专利技术的有益效果：一般地，前级的驱动放大器输出功率相对末级的功率放大器较小，因此驱动放大器工作于较低的工作电压下依然能保持良好的线性度，在满足系统线性度要求的情况下最大程度地提高了整个功率放大器的PAE。特别地，通过仅在末级的功率放大器使用APT/ET电源管理系统，不仅有效地提高了整个功率放大器的效率，而且由于只有末级功率放大器的去耦电容，因而降低了电源管理系统的有效负载。附图说明图1为本专利技术的第一种实施方式电路图；图2为本专利技术的第二种实施方式电路图；图3为本专利技术的第三种实施方式电路图。图1中低压驱动放大器1、高压功率放大器2，图2中低压驱动放大器3，低耗单刀N掷开关SPNT4，低插损滤波器11、12、13、…、1N，高压功率放大器21、22、23、…、2N，图3中低压驱动放大器5、高压功率放大器6、APT/ET电源管理系统7。具体实施方式下面结合附图来对本专利技术作进一步详细阐述。本专利技术的核心思想是前级驱动放大器工作在相对的低电压，末级功率放大器工作在相对的高电压。特别而比较常见地：高电压对应于12V，低电压对应于3.6V；或者高电压对应于28V，低电压对应于12V。本专利技术提供了使射频功率放大器维持高线性和高效率工作的三种电路具体实施方式：1.由一个低压驱动放大器和一个高压功率放大器实现；2.由一个低压驱动放大器和多个高压功率放大器实现；3.由一个低压驱动放大器和一个高压带APT/ET（平均功率跟踪/包络跟踪）电源管理系统的功率放大器实现。第一种电路为一个低压驱动放大器和一个高压功率放大器实现射频功率放大器维持高线性和高效率工作的电路，具体如图1所示，第一级的驱动放大器1使用相对较低的工作电压，通过减少电源损耗来提高整个放大器的PAE。末级功率放大器2使用相对较高的工作电压，保证整体功率放大器的输出功率。所以这种电路能使功率放大器整体的效率得到提升。第二种电路为由一个低压驱动放大器和多个高压功率放大器实现射频功率放大器维持高线性和高效率工作的电路，具体如图2所示，第一级的驱动放大器3使用相对较低的工作电压，通过减少电源损耗来提高整个放大器的PAE。末级由多个工作在不同工作频率的高压功率放大器21~2N构成。通过低耗开关（SPNT）4的选择和低插损滤波器11~1N的滤波，实现不同频段的高效率工作。第三种电路为由一个低压驱动放大器和一个高压带APT/ET电源管理系统的功率放大器实现功率放大器维持高线性和高效率工作的电路，具体如图3所示，第一级的驱动放大器5使用相对较低的工作电压，通过减少电源损耗来提高整个放大器的PAE。末级功率放大器6的工作电压使用APT/ET电源管理系统7控制，这种结构不仅有效地提高了整个功率放大器的效率还能降低电源管理系统的有效负载。本专利技术上文描述的案例都是高效率两级功率放大器的实现，显而易见的，高效率三级功率放大器或更多级的功率放大器也可以通过本专利技术来实现。比如对三级功率放大器而言，前两级驱动放大器使用相对低的工作电压，末级功率放大器使用相对高的工作电压；第一级驱动放大器使用相对低的工作电压，后两级放大器使用相对高的工作电压；或者，每一级功率放大器从第一级到末级依次使用三个从低到高的工作电压。以上实施方式仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级高效功率放大器，其特征在于，包括一个前级低压驱动放大器和一个末级高压功率放大器；或者包括一个前级低压驱动放大器和多个末级高压功率放大器；或者包括一个低压驱动放大器和一个高压带APT/ET电源管理系统的功率放大器；前级驱动放大器工作在相对的低电压，末级功率放大器工作在相对的高电压。

【技术特征摘要】
1.一种多级高效功率放大器，其特征在于，包括一个前级低压驱动放大器和一个末级高压功率放大器；或者包括一个前级低压驱动放大器和多个末级高压功率放大器；或者包括一个低压驱动放大器和一个高压带APT/ET电源管理系统的功率放大器；前级驱动放大器工作在相对的低电压，末级功率放大器工作在相对的高电压。2.如权利要求1所述的多级高效功率放大器，其特征在于，所述的高电压对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，孙宏杰，娄肖萌，颜国国，郁发新，
申请(专利权)人：杭州臻镭微波技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33