射频功率放大器高低功率合成电路制造技术

本发明专利技术公开了一种射频功率放大器高、低功率合成电路。该电路连接于输入信号与负载之间，包括并行的作为功率级的高功率放大器、低功率放大器及用于切换两放大器工作并对两放大器进行控制的控制电路，所述高、低功率放大器同时与作为输入信号驱动级的另一放大器连接，所述控制电路控制驱动级放大器持续导通并输出适合于功率级放大器的高功率或低功率工作模式的偏置电流。本发明专利技术所述电路中，射频功率放大器在高、低功率模式下共用一个驱动级，简化了输入匹配网络设计，降低了电路设计难度；且所述电路具高、低功率工作模式，通过合理控制射频开关通断消除开关插损对低功率模式效率的影响，有效提高射频功率放大器的平均效率，延长电池的使用时间。

RF power amplifier, high and low power, integrated circuit

The invention discloses a high power and low power composite circuit for a radio frequency power amplifier. The circuit is connected between the input signal and load, including parallel as high power amplifier, power amplifier and low power level for switching amplifier and control circuit two to control the two amplifier, the power amplifier with high and low at the same time as the input signal to drive another amplifier stage connected to the control driver stage amplifier circuit control continuous conduction and output bias current of high power or low power mode for power amplifier. The circuit of the invention, the RF power amplifier in the high and low power mode share a driving level, simplify the input matching network design, reduce the design difficulty of the circuit; and the circuit with high and low power mode, by controlling the RF switch switch insertion loss to eliminate influence of low power mode the average efficiency, effectively improve the efficiency of the RF power amplifier, prolong the use time of the battery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频功率放大器
，具体是指一种分别具有高、低 功率输出通道、性能稳定、效率高且电路相对简洁的射频功率放大器电路。
技术介绍
射频功率放大器是无线通信系统中不可或缺的电路模块，主要负责将 调制后的射频信号放大到一定的功率值，再通过天线发射出去。在TD-SCDMA/CDMA/ WCDMA系统中，射频功率放大器的输出功率并非始终保持 在最大值，为了优化蜂窝容量(基站能够同时处理的传输量)，每部手机都 需要控制其射频输出功率，以便基站对于每部手机保持相同的有效接收信 噪比。从大多数手机在给定区域平均输出功率的概率分布看， TD-SCDMA/CDMA/WCDMA制式手机不管是在城区还是郊区，射频功率放大器 大部分时间工作于中、低功率等级下。射频功率放大器作为无线收发机中 功耗最大的部件，减小其本身的功率损耗即提高射频功率放大器的效率， 特别是低功率模式下的效率(在TD-SCDMA/CDMA/ WCDMA制式中以16dBm 为高低功率切换点)对于延长手机电池的使用时间就显得尤为关键。传统 的射频功率放大器设计中通常都只关注高功率模式时的效率，因而其平均 效率很低，严重影响了电池的使用时间。现有的提高射频功率放大器平均效率的方法中，主要有动态电源控制 技术、动态偏置电流控制技术和并行高、低功率合成技术。动态电源控制 技术即是采用降压型DC-DC开关调节器来驱动射频功率放大器，通过动态 调节射频功率放大器的供电电压，使其刚好能够满足射频功率放大器中射 频信号的幅度要求，从而达到提高射频功率放大器效率的目的，但动态电 源控制技术需要专门的DC-DC开关调节器，这极大的增加了射频功率放大 器的电路复杂程度及生产成本而显得不太实用。动态偏置电流控制技术通 过在低功率模式时减少射频功率放大器的偏置电流来提高射频功率放大 器的效率，采用这种技术具有电路结构简单和成本较低等优点，但利用这 种方法的射频功率放大器在低功率模式下(通常为16dBm)的功率附加效 率即PAE仍小于10%，很难满足高效率的要求。采用并行高、低功率合成技术，利用并行的两路放大器对射频信号进行放大，如图1所示，在高功率模式工作时，控制电路控制SW1、 PA1导 通，SW2、 SW3、 PA2关断，由PA1实现功率放大，在低功率模式工作时， 控制电路控制SW2、 SW3、 PA2导通，SW1、 PA1关断，由PA2实现功率放大； 这种高、低功率合成技术由于PA1、 PA2独立工作时的输入阻抗差别很大， 因而需要分别为其增加匹配网络实现输入匹配，这增加了射频功率放大器 输入匹配设计的复杂度，其次，这种功率合成技术在低功率模式工作时， 开关SW3导通，匹配网络四和电容Cl把阻抗Zin—load转换成一个更高的 阻抗以提高低功率模式下的效率，由丁开关SW3在集成电路中不是理想开 关元件，开关SW3导通存在的插损会直接影响射频功率放大器的低功率模 式效率，从而影响采用这种功率合成方法的射频功率放大器的平均效率。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中射频功率放大器高、低功率合成电路由于 开关插损等原因影响射频功率放大器的低功率模式效率而导致平均效率低，且匹配网络电路复杂、设计难度大的问题，进而提供一种性能稳定、 平均效率高且电路相对简洁的射频功率放大器高、低功率合成电路。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案为提供一种射频功率放 大器高低功率合成电路，该电路连接于输入信号与负载之间，包括并行的 作为功率级的高功率放大器PA2、低功率放大器PA3及用于选择切换两放大器工作并对两放大器进行控制的控制电路，其特征在于，所述高、低功 率放大器PA2 、 PA3同时与作为输入信号驱动级的放大器PA1连接，所述 控制电路控制放大器PA1持续导通并输出适合于所述射频功率放大器的高 功率或低功率工作模式的偏置电流。所述低功率放大器PA3输入、输出端 分别接有匹配网络五、匹配网络六，且低功率放大器PA3输入端匹配网络 五通过受控于控制电路的开关SW1连接驱动级。优选的，所述放大器PA1输入、输出端可分别连接有匹配网络一、匹 配网络二。所述负载前端还可连接匹配网络四。具体的，所述低功率放大器PA3输出端通过电容接地，同时通过串联 的另一电容及开关SW2到地，所述开关SW2受控于控制电路。或者，所述低功率放大器PA3输出端匹配网络六依次通过受控于控制 电路的开关SW2、谐振网络一连接负载，同时匹配网络六还通过匹配网络 七连接到负载。再或者，所述低功率放大器PA3输出端匹配网络六通过受控于控制电路的开关SW2、电容到地，且同时连接匹配网络七。 与以往技术相比，本专利技术具有以下优点1) 所述电路中，射频功率放大器在高、低功率模式下共用一个驱动 级，简化了输入匹配网络设计，降低了电路设计难度；2) 所述电路具有高、低功率工作模式，且通过合理控制射频开关的 通断以消除开关插损对低功率模式效率的影响，有效提高了射频功率放大 器的平均效率，延长了电池的使用时间。附图说明图1为现有的射频功率放大器高低功率合成电路原理图； 图2为本专利技术实施例一电路原理图； 图3为本专利技术实施例二电路原理图；'图4为本专利技术实施例三电路原理图。 '具体实施例方式为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本专利技术作进 一步的详细说明。针对现有的射频功率放大器电路平均效率不高的缺点，本专利技术提出了 一种射频功率放大器高、低功率合成方法，即利用控制电路控制射频功率 放大器的驱动级一直导通，但在高、低功率模式下偏置于不同的偏置电流， 而射频功率放大器并行的功率级在高、低功率模式下只有一路导通，从而 有助于简化射频功率放大器输入匹配网络的设计和增加高、低功率模式间 的隔离度，并且通过合理的控制射频开关的通断以消除开关插损对低功率 模式效率的影响，从而提高射频功率放大器的平均效率，进而在有限的电池容量下有效地延长手机的通话时间。本专利技术具体实施例电路如图2、图3、图4所示。图2为本专利技术第一实施电路图。其实现方式为采用并行功率级放大器 对经驱动级放大后的射频信号进行放大，并由控制电路控制各功率放大器 与开关的通断来实现高、低功率模式工作。在高功率模式工作时，控制电路控制放大器PA1、 PA2、及射频开关 SW2导通，且放大器PA1偏置于高增益模式，而放大器PA3、射频开关SW1 关断。则输入信号通过由匹配网络一、驱动级放大器PA1、匹配网络二、 匹配网络三、功率级放大器PA2和匹配网络四构成高功率模式通道输出给 负载。其中，匹配网络四用于将负载(通常为50欧姆)转换成一个低阻， 以提高射频功率放大器的输出功率能力；匹配网络二和匹配网络三构成级间匹配网络，用于将从放大器PA2输入端看进去的阻抗转换成一个较高的 阻抗，以提高射频功率放大器的增益；匹配网络一用于实现输入匹配，以 减少输入射频信号的反射；开关SW1和SW2用于增加高、低功率模式之间 的隔离度(在隔离度满足要求时其可去掉)，SW2与电容C2 —起在高功率 模式工作时产生一个低阻(C2的作用是给开关SW2提供一个交流地，其电 容值相对较大，在高频下可认为其交流短路，且其和SW2的位置可上下调 换)。由于关断的放大器PA3的输出阻抗相对较高，所以Zoutl本文档来自技高网...

【技术保护点】
射频功率放大器高低功率合成电路，连接于输入信号与负载之间，包括并行的作为功率级的高功率放大器ＰＡ２、低功率放大器ＰＡ３及用于选择切换两放大器工作并对两放大器进行控制的控制电路，其特征在于，所述高、低功率放大器ＰＡ２、ＰＡ３同时与作为输入信号驱动级的放大器ＰＡ１连接，所述控制电路控制放大器ＰＡ１持续导通并输出适合于所述射频功率放大器的高功率或低功率工作模式的偏置电流。

【技术特征摘要】
1、射频功率放大器高低功率合成电路，连接于输入信号与负载之间，包括并行的作为功率级的高功率放大器PA2、低功率放大器PA3及用于选择切换两放大器工作并对两放大器进行控制的控制电路，其特征在于，所述高、低功率放大器PA2、PA3同时与作为输入信号驱动级的放大器PA1连接，所述控制电路控制放大器PA1持续导通并输出适合于所述射频功率放大器的高功率或低功率工作模式的偏置电流。2、 根据权利要求l所述的射频功率放大器高低功率合成电路，其特 征在于所述低功率放大器PA3输入、输出端分别接有匹配网络五、匹配 网络六，且低功率放大器PA3输入端匹配网络五通过受控于控制电路的开 关SW1连接驱动级。3、 根据权利要求2所述的射频功率放大器高低功率合成电路，其特 征在于，所述低功率放大器PA3输出端通过电容接地，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭凤雄，
申请(专利权)人：惠州市正源微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：44[]