一种可切换工作功率的双模式功率放大器及模式切换方法技术

本发明专利技术公开了一种可切换工作功率的双模式功率放大器及模式切换方法，该功率放大器采用多抽头输入变压器，通过控制与抽头连接的中间开关的开启/关断，实现了前级负载线和输出级负载线的切换，以达到不同最大输出功率下的最佳功率转换效率。利用转换开关控制匹配电容的容值，更易于对负载线进行调整，更进一步地保证了本发明专利技术所提供的功率放大器的性能。将中间开关、转换开关利用CMOS/phemt/bihemt/SeGe/SOI等工艺集成于一个独立的芯片上，或利用CMOS/phemt/bihemt/SeGe/SOI等工艺集成于功率放大器芯片上，易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种可切换工作功率的双模式功率放大器及模式切换方法
本专利技术涉及一种功率放大器及模式切换方法，尤其是涉及一种可切换工作功率的双模式功率放大器及模式切换方法。
技术介绍
功率放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成；被广泛用于通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。输出功率和功率转换效率是功率放大器的两个主要性能指标。对于大多数常用的功率放大器类别(A/B/C/D/E/F/F-1等)其最佳功率转换效率与最大输出功率相对应，当输出较低功率时其功率转换效率也会随之降低。因此，传统单个功率放大器结构很难在不同输出功率下实现高功率转换效率。由于功率放大器的最大输出功率及其对应的最佳功率转换效率由功率放大器的负载线决定，为了实现不同输出功率下的高功率转换效率，可以在系统中集成多组功率放大器。各组功率放大器分别采用不同的负载线，分别对应不同的最大输出功率，系统工作时可根据功率需求开启相应功率放大器。这种方式的缺点在于，需要在有限的空间内集成两组甚至多组功率放大器，不仅增加了制造/物料成本，往往在工程应用中也难以实现。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术在此的目的之一在于提供一种可实现前级负载线和输出级负载线切换，进而实现最大输出功率切换的可切换工作功率的双模式功率放大器。为了实现本专利技术的目的，在此提供的可切换工作功率的双模式功率放大器包括：输入变压器，包括多个输出抽头，输入线圈上加载待放大信号；输出变压器，包括与所述输入变压器输出抽头数量相匹配的输入抽头，输出线圈放大信号；中间开关和功率放大管，所述输入变压器的多个输出抽头分别经所述中间开关和所述功率放大管与所述输出变压器的输入抽头连接，所述中间开关被配置控制信号以使与其串联的功率放大管导通从而使输入变压器多个输出抽头中的一路或一路以上与所述输出变压器的输入抽头连通，经所述输出变压器变压后输出放大信号；以及第一匹配电容和第二匹配电容，所述第一匹配电容和所述第二匹配电容并联于所述输出变压器输入线圈上位于两端的抽头和地之间。进一步的，所述输出变压器输入线圈上位于两端的抽头与所述第一匹配电容之间连接有转换开关。进一步的，所述中间开关和所述转换开关中的两个或两个以上为一组，集成于一个单独的SOI芯片上，或集成在功率放大器芯片上。进一步的，所述中间开关中的两个或两个以上为一组，集成于一个单独的SOI芯片上，或集成在功率放大器芯片上。进一步的，还包括输入匹配电路和前级放大器，所述输入变压器输入线圈上加载的待放大信号经所述输入匹配电路进行匹配和所述前级放大器进行放大后加载。进一步的，所述输入匹配电路包括输入滤波电路。进一步的，还包括输出匹配电路，所述输出变压器输出线圈输出的放大信号经输出匹配电路后输出。进一步的，所述输出匹配电路包括输出滤波电路和开关组，所述输出变压器输出线圈输出的放大信号依次经所述输出滤波电路滤波后加载于所述开关组上，并经所述开关组输出。进一步的，该双模式功率放大器还包括主要由选择开关S和电容C构成选择电路，所述选择电路串联于所述输出变压器输入线圈的两端抽头之间。通过选择电路的可以根据具体情况选择输出变压器输入线圈抽头中某两组抽头导通，从而构成高功率导通，低功率断开，或者高功率断开，低功率导通。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的功率放大器采用多抽头输入变压器，通过控制与抽头连接的中间开关的开启/关断，实现了前级负载线和输出级负载线切换，使功率放大器构成不同的工作状态，以达到不同最大输出功率下的最佳性能。利用转换开关控制匹配电容的容值，对输出级负载线进行调整，更进一步地保证了本专利技术所提供的功率放大器的性能。将中间开关、转换开关利用CMOS/phemt/bihemt/SeGe/SOI等工艺集成于一个独立的芯片上，或利用CMOS/phemt/bihemt/SeGe/SOI等工艺集成于功率放大器芯片上，易于实现。附图说明图1为本专利技术所提供的功率放大器的原理框图；图2为本专利技术记载的功率放大器的电路原理图；图3为本专利技术所记载的偏置电路的电路原理图；图4为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之一；图5为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之二；图6为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之三；图7为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之四；图8为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之五；图9为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之六；图10为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之七；图11为本专利技术所记载的输出匹配电路的电路原理图之八。具体实施方式在此结合附图和具体实施方式对本申请所要求保护的技术方案作进一步的详细说明。本专利技术在此要求保护的技术方案是一种可切换工作功率的双模式功率放大器及基于该功率放大器的模式切换方法，其中，该可切换工作功率的双模式功率放大器的原理框图如图1所示，其包括了输入变压器T1，包括多个输出抽头，输入线圈上加载待放大信号；输出变压器T2，包括与输入变压器输出抽头数量相匹配的输入抽头，输出线圈放大信号；中间开关和功率放大管，输入变压器的多个输出抽头分别经中间开关和功率放大管与输出变压器的输入抽头连接，中间开关被配置控制信号以使与其串联的功率放大管导通从而使输入变压器多个输出抽头中的一路或一路以上与输出变压器的输入抽头连通，经输出变压器变压后输出放大信号；以及第一匹配电容和第二匹配电容，所述第一匹配电容和所述第二匹配电容并联于所述输出变压器输入线圈上位于两端的抽头和地之间。该功率放大器中输入变压器输出抽头和输出变压器的输入抽头数量可以采用2、4、6或者其它；所记载的功率放大管可以采用场效应管，也可以采用晶体三极管。在此以输入、输出变压器为4抽头，功率放大管为晶体场效应管的为例更进一步地介绍本专利技术所公开的功率放大器，如图2所示。输入变压器T1的输出线圈上包括了抽头1、抽头2、抽头3和抽头4，与其相匹配的输出变压器T2的输入线圈上包括抽头5、抽头6、抽头7和抽头8。抽头1经中间开关S1和电容C1连接至功率放大管Q1的基极，功率放大管Q1的集电极接抽头5，发射极接地；抽头2经中间开关S2和电容C2连接至功率放大管Q2的基极，功率放大管Q2的集电极接抽头6，发射极接地；抽头3经中间开关S3和电容C3连接至功率放大管Q3的基极，功率放大管Q3的集电极接抽头7，发射极接地；抽头4经中间开关S4和电容C4连接至功率放大管Q4的基极，功率放大管Q4的集电极接抽头8，发射极接地；抽头5和抽头8分别经第一匹配电容C5和第二匹配电容C6接地，两者构成并联关系。输入变压器T1输入线圈的一端分别接电源VCC1和经电容C9接地，另一端加载待放大信号，中间开关S1～S4的导通受外部控制信号的控制；输出变压器T2输出线圈的一端接地，另一端输出放大信号。本专利技术所提供的功率放大器的工作状态分为E类功率放大器工作状态和F-1类功率放大器工作状态，在输入变压器T1的输入线圈上加载待放大信号，并加载控制信号于中间开关S1～S4上，使中间开关S1和中间开关S4导通或中间开关S2和中间开关S3导通；当中间开关S1和中间开关S4导通时，功率放大管Q1和功率放大管Q4导通，将待放大信号加载于输出变压器T2的输入线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可切换工作功率的双模式功率放大器，其特征在于：该功率放大器包括：输入变压器，包括多个输出抽头，输入线圈上加载待放大信号；输出变压器，包括与所述输入变压器输出抽头数量相匹配的输入抽头，输出线圈放大信号；中间开关和功率放大管，所述输入变压器的多个输出抽头分别经所述中间开关和所述功率放大管与所述输出变压器的输入抽头连接，所述中间开关被配置控制信号以使与其串联的功率放大管导通从而使输入变压器多个输出抽头中的一路或一路以上与所述输出变压器的输入抽头连通，经所述输出变压器变压后输出放大信号；以及第一匹配电容和第二匹配电容，所述第一匹配电容和所述第二匹配电容并联于所述输出变压器输入线圈上位于两端的抽头和地之间。

【技术特征摘要】
1.一种可切换工作功率的双模式功率放大器，其特征在于：该功率放大器包括：输入变压器，包括多个输出抽头，输入线圈上加载待放大信号；输出变压器，包括与所述输入变压器输出抽头数量相匹配的输入抽头，输出线圈放大信号；中间开关和功率放大管，所述输入变压器的多个输出抽头分别经所述中间开关和所述功率放大管与所述输出变压器的输入抽头连接，所述中间开关被配置控制信号以使与其串联的功率放大管导通从而使输入变压器多个输出抽头中的一路或一路以上与所述输出变压器的输入抽头连通，经所述输出变压器变压后输出放大信号；以及第一匹配电容和第二匹配电容，所述第一匹配电容和所述第二匹配电容并联于所述输出变压器输入线圈上位于两端的抽头和地之间。2.根据权利要求1所述的可切换工作功率的双模式功率放大器，其特征在于：所述输出变压器输入线圈上位于两端的抽头与所述第一匹配电容之间连接有转换开关。3.根据权利要求2所述的可切换工作功率的双模式功率放大器，其特征在于：所述中间开关和所述转换开关中的两个或两个以上为一组，集成于一个单独的SOI芯片上。4.根据权利要求1所述的可切换工作功率的双模式功率放大器，其特征在于：所述中间开关中的两个或两个以上为一组，集成于一个单独的SOI芯片上。5.根据权利要求1或2或3或4所述的可切换工作功率的双模式功率放大器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹秀妹，
申请(专利权)人：曹秀妹，
类型：发明
国别省市：广东,44