一种射频功率放大器及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种射频功率放大器及应用，该放大器包括第一级放大电路B、第二级放大电路D和控制开关，功率放大器工作于高功率模式时，射频输入信号经所述第一级放大电路B和所述第二级放大电路D后输出；功率放大器工作于低功率模式时，射频输入信号经第一级放大电路B和所述控制开关后输出。本发明专利技术提供的射频功率放大器通过控制开关实现了在低功率模式下仅一级放大电路处于工作状态，其功耗和增益都可以控制在较低的水平，降低了功率放大器在低功率模式下的功耗及增益。

A RF power amplifier and its application

【技术实现步骤摘要】
一种射频功率放大器及应用
本专利技术属于电子电路领域，尤其是涉及一种射频功率放大器及应用。
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，使输出功率控制在特定的范围内；功率放大器由电子管或晶体管、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。射频功率放大(RFPA)是各种无线发射机的重要组成部分，在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。射频功率放大是发送设备的重要组成部分，射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能的小，以避免对其他频道产生干扰。射频功率放大器一般包括两级或两级以上放大电路，其工作模式一般包括：高功率模式和低功率模式。目前，射频功率放大器厂商在设计放大器的低功率模式时，通常采用“为第一级/第二级放大电路分别配置独立的低功率模式偏置电路”的方式，这种方式可以一定程度上降低放大器的功耗，但是仍然不够低，因为这种方式下的第一级/第二级放大器均需要通电，而且低功率模式要求放大器具有比较低的增益(放大倍数)，但是上述方法下由于两级放大电路均处于工作状态，其增益仍然较高。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的技术问题，本专利技术在此的目的在于提供一种低功率模式的功耗显著低于高功率模式的射频功率放大器。为实现本专利技术的目的，在此提供的射频功率放大器包括以下两种结构：第一种，包括第一级放大电路B、第二级放大电路D和控制开关，功率放大器工作于高功率模式时，射频输入信号经所述第一级放大电路B和所述第二级放大电路D后输出；功率放大器工作于低功率模式时，射频输入信号经第一级放大电路B和所述控制开关后输出。第二种，包括：高功率模式支路，包括至少两级放大电路和用于控制该支路工作状态的第一控制开关；低功率模式支路，包括至少一级放大电路和用于控制该支路工作状态的第二控制开关；所述高功率模式支路在功率放大电路工作于高功率模式时，第一控制开关使所述高功率模式支路处于工作状态，对射频输入信号进行放大；所述低功率模式支路在功率放大器工作于低功率模式时，第二控制开关使所述低功率模式支路处于工作状态，对射频输入信号进行放大。本专利技术提供的射频功率放大器可以是基于单端放大器，也可以是基于差分放大器，差分结构可以显著提升功率放大器再HPM下的多种性能指标，如更高的输出功率，更高的效率；然而差分结构不利于LPM，其静态电流高于单端结构，其增益高于单端结构(LPM需要低电流低增益)。现有的关于LPM的专利都是基于单端功放的。采用本专利后，0.6V电源时，增益可以由18dB左右降至最低10dB以下(通常LPM需要13-15dB)，静态电流可以由70mA降至10mA以下。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的射频功率放大器通过控制开关实现了在低功率模式下仅一级放大电路处于工作状态，其功耗和增益都可以控制在较低的水平，降低了功率放大器在低功率模式下的功耗及增益。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之1；图2为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之2；图3为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之3；图4为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之4；图5为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之5；图6为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之6；图7为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之7；图8为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之8；图9为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之9；图10为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之10；图11为本专利技术实施例一提供的射频功率放大器的电路原理图之11；图12为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之1；图13为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之2；图14为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之3；图15为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之4；图16为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之5；图17为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之6；图18为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之7；图19为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之8；图20为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之9；图21为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之10；图22为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之11；图23为本专利技术实施例二提供的第一级放大电路B2的电路原理图；图24为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之12；图25为本专利技术实施例二提供的射频功率放大器的电路原理图之13；图26～31为本专利技术提供的低功率模式输出匹配电路G/低功率模式输出匹配电路G1的电路图；图32～36为本专利技术提供的第二输出匹配电路F/第二输出匹配电路F1的电路图；图37为本专利技术提供的偏置电路的电路图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。本专利技术为了解决现有的射频功率放大器处于低功率模式时，功耗高，增益仍然较高的技术问题，提供了一种射频功率放大器，该功率放大器实现了在低功率模式下，功率放大器中只有一级放大电路处于工作状态，使其功耗和增益均可以控制在较低的水平。本专利技术提供的射频功率放大器包括以下几种实施结构。实施例一参照图1，本实施例提供的射频功率放大器包括第一级放大电路B、第二级放大电路D和控制开关，功率放大器工作于高功率模式时，射频输入信号经第一级放大电路B和第二级放大电路D后输出；功率放大器工作于低功率模式时，射频输入信号经第一级放大电路B和控制开关后输出。以上射频功率放大器结构通过控制开关实现了在不同模式下的切换。参照图2-10所示，在本实施例中，射频功率放大器还包括以下功能电路之一或任意组合；其中图2为包含了以下输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频功率放大器，其特征在于：该放大器包括第一级放大电路B、第二级放大电路D和控制开关，功率放大器工作于高功率模式时，射频输入信号经所述第一级放大电路B和所述第二级放大电路D后输出；功率放大器工作于低功率模式时，射频输入信号经第一级放大电路B和所述控制开关后输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种射频功率放大器，其特征在于：该放大器包括第一级放大电路B、第二级放大电路D和控制开关，功率放大器工作于高功率模式时，射频输入信号经所述第一级放大电路B和所述第二级放大电路D后输出；功率放大器工作于低功率模式时，射频输入信号经第一级放大电路B和所述控制开关后输出。


2.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于：还包括以下功能电路之一或任意组合：
输入匹配电路A，用于将射频输入信号匹配至所述第一级放大电路B；
高功率模式第一级偏置电路H，在功率放大器工作于高功率模式时为所述第一放大电路B提供偏置信号；
低功率模式第一级偏置电路K，在功率放大器工作于低功率模式时为所述第一放大电路B提供偏置信号；
高功率模式第二级偏置电路I，为所述第二放大电路D提供偏置信号；
中间级匹配电路C，用于匹配所述第一级放大电路B和所述第二级放大电路D之间的射频信号；
第一输出匹配电路E，在功率放大器工作于高功率模式时，用于将所述第二级放大电路B输出的射频信号进行输出匹配；
第二输出匹配电路F，用于射频信号进行输出匹配；
低功率模式输出匹配电路G，在功率放大器工作于低功率模式时，用于将所述第一级放大电路B输出的射频信号进行输出匹配。


3.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于：还包括低功率模式输出匹配电路G，所述控制开关包括与所述低功率模式输出匹配电路G串联的第一开关S1，或者所述控制开关包括与所述低功率模式输出匹配电路G输入端连接的第一开关S1和与所述低功率模式输出匹配电路G输出端连接的第二开关S2。


4.一种射频功率放大器，其特征在于，该功率放大器包括：高功率模式支路，包括至少两级放大电路和用于控制该支路工作状态的第一控制开关；
低功率模式支路，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹原，胡自洁，倪楠，倪建兴，
申请(专利权)人：锐石创芯深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44