專利名稱：功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大器。
背景技術(shù)：
在GSM等系統(tǒng)中，發(fā)射器的發(fā)送方式中的輸出功率由功率放大器(PA)控制。通常，通過控制由功率放大器抽取的電流來控制功率放大器。該電流與輸出功率成比例?；蛘?，可以調(diào)節(jié)其它與輸出功率成比例的參數(shù)。
通過感應(yīng)提供給功率放大器的電流，并將其饋送給誤差信號放大器用以反饋給功率放大器的控制輸入，可以改變功率放大器的偏置從而調(diào)整功率放大器的輸出。通常，可以在反饋環(huán)路中使用濾波器以便限制引入系統(tǒng)中的噪聲量。
然而，功率放大器的典型傳遞函數(shù)或其增益(控制信號與電流消耗或輸出功率之比)不是恒定的。當(dāng)天線發(fā)生不匹配時(shí)，功率放大器上的負(fù)載變化。這也意味著對于給定的電壓駐波比(VSWR)水平，輸出功率誤差變得更大。如上所述，通常調(diào)整提供給功率放大器的DC電流，但是這意味著只有PA的輸出處的負(fù)載恒定時(shí)才能得知功率輸出和DC電流之間的關(guān)系。當(dāng)天線的負(fù)載變化時(shí)，在高VSWR下對于不同相位PA的輸出功率有不同變化。例如，如果對功率輸出沒有其它限制，在VSWR為8∶1時(shí)，不同相位下輸出功率可能變化+/-9dB之多。P＝I2RL/2可以證明事實(shí)如此，其中在VSWR為8∶1時(shí)項(xiàng)RL實(shí)際從6.25ohms變化到400ohms。因此，如果需要更好的控制，必須用與輸出功率或反射功率有關(guān)的信息來代替提供給功率放大器的總DC功率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望獲得在負(fù)載變化時(shí)對輸出功率的改進(jìn)的控制。這對于在頻帶中VSWR從1∶1變化到5∶1的天線的頻帶很窄的情況尤其需要。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種控制功率放大器的功率輸出的方法，該方法包括測量提供給功率放大器的驅(qū)動器級的DC電流，并根據(jù)所測得的DC驅(qū)動器電流向功率放大器的驅(qū)動器級和輸出級提供偏置控制信號。
需要強(qiáng)調(diào)的是，雖然本說明書中使用的術(shù)語“包括”指明所述的特征、整數(shù)、步驟或部件，但是并不排除增加一個(gè)或多個(gè)另外的特征、整數(shù)、步驟或部件或其組合。


圖1示出了體現(xiàn)本發(fā)明的功率放大器電路的框圖。
圖2示出了從圖1的電路輸出的電流和輸出信號。
具體實(shí)施例方式
圖1的框圖示出了體現(xiàn)本發(fā)明的功率放大器電路。該電路包括RF輸入2，RF輸入2通過驅(qū)動器級12和RF匹配級16連接到功率放大器的輸出級10。PA輸出級10的輸出連接到RF負(fù)載14(通常是天線)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，DC電流檢測器20用于檢測提供給驅(qū)動器級12和輸出級10的DC電流。電流檢測器20由電池21供電。DC電流檢測器20產(chǎn)生等于Idriver+K*Ioutput的輸出信號以提供給調(diào)整器22。下面討論K值的選擇。調(diào)整器22接收參考電流輸入24并將其與DC電流檢測器20的輸出結(jié)合以產(chǎn)生提供給偏置控制信號單元26的信號。偏置控制信號單元26向驅(qū)動器級12和輸出級10提供偏置信號。這些偏置信號(分別是28和30)分別用于偏置驅(qū)動器級12和輸出級10的輸入。
驅(qū)動器級12的輸出通過RF匹配電路16連接到輸出級10的輸入。該匹配電路目的在于將輸出級輸入的低阻抗與驅(qū)動器級的輸出處的高負(fù)載阻抗匹配。理想的是應(yīng)當(dāng)選擇該匹配電路具有零度相移，或者有這樣的相移使得輸出級的輸出處的高歐姆負(fù)載轉(zhuǎn)移到驅(qū)動器級輸出處的低歐姆負(fù)載。
通常，輸出晶體管是反相元件并且較低的電流擺動(高歐姆負(fù)載下)向來自發(fā)射極電感的輸入產(chǎn)生較低的同相反饋電壓。輸出處的較高的電壓擺動通過在輸出級的基極和發(fā)射極之間的電容降低阻抗。反饋路徑都工作在相同的方向，使得高歐姆負(fù)載在輸入處轉(zhuǎn)化成低歐姆負(fù)載，反之亦然。
如果輸出晶體管的輸入和驅(qū)動器級的輸出之間的匹配網(wǎng)絡(luò)取得零度相移，則輸出晶體管處的高歐姆負(fù)載轉(zhuǎn)化為驅(qū)動器級處的低歐姆負(fù)載。這意味著對于輸出級處的高歐姆負(fù)載，如果驅(qū)動器的DC電流和輸出級的DC電流之和是常數(shù)，那么驅(qū)動器的DC電流將增加且輸出級的DC電流將減小。然后，輸出功率將會增加，直至電壓極限、擺動值或直至驅(qū)動器中的電流密度限制最大電流消耗，或者直至總DC電流達(dá)到小VSWR的DC電流。由于在高VSWR下輸出級的增益甚至可能是負(fù)的，所以這種情況是非常戲劇性的。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用驅(qū)動器級電流來調(diào)整(偏置)輸出級和驅(qū)動器級，如上所述。
圖2示出了當(dāng)負(fù)載變化時(shí)驅(qū)動器電流可以是比總電流更好的用于控制輸出功率的變量。圖2a示出了驅(qū)動器級和輸出級電流，同時(shí)圖2b示出了輸出功率變化。
理想地，驅(qū)動器級和輸出級都應(yīng)當(dāng)工作在飽和模式下。
輸出Idriver+K*Ioutput的DC電流檢測器應(yīng)當(dāng)使得K的選擇使輸出級的輸出功率變成理想的直線。K通常根據(jù)很多因素被選擇，這些因素有例如輸出級的增益以及放大器的各種不同級的效率。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器，包括驅(qū)動器級，具有接收RF輸入信號的輸入，以及用于提供驅(qū)動器信號的輸出；輸出級，具有用于接收驅(qū)動器信號的輸入，以及用于提供RF輸出信號的輸出；以及偏置控制單元，用于測量提供給驅(qū)動器級的電流以從其中產(chǎn)生測得的驅(qū)動器電流值，并且根據(jù)所測得的驅(qū)動器電流值向輸出級提供偏置信號。
2.權(quán)利要求1的放大器，包括連接在驅(qū)動器級的輸出和輸出級的輸入之間的RF匹配級。
3.權(quán)利要求1或2的放大器，其中偏置控制單元測量提供給輸出級的電流，從而從其中產(chǎn)生測得的輸出電流值，并且根據(jù)所測得的驅(qū)動器電流值和所測得的輸出電流值向輸出級提供偏置信號。
4.權(quán)利要求1、2或3的放大器，其中偏置控制單元根據(jù)所測得的驅(qū)動器電流值向驅(qū)動器級施加偏置信號。
5.權(quán)利要求3的放大器，其中偏置控制單元根據(jù)所測得的驅(qū)動器電流和根據(jù)所測得的輸出電流值向驅(qū)動器級提供偏置信號。
6.權(quán)利要求4的放大器，其中RF匹配級在驅(qū)動器級的輸出和輸出級的輸入之間產(chǎn)生基本為0°的相移。
7.權(quán)利要求6的放大器，其中RF匹配級產(chǎn)生的相移使得輸出級的輸出處的高歐姆負(fù)載轉(zhuǎn)化為驅(qū)動器級處的低歐姆負(fù)載。
8.一種控制功率放大器的輸出功率的方法，該功率放大器具有用于接收射頻輸入的驅(qū)動器級，以及用于施加射頻輸出信號的輸出級，該方法包括測量驅(qū)動器電流并且根據(jù)所測得的驅(qū)動器電流偏置輸出級。
全文摘要
一種控制具有驅(qū)動器級和輸出級的功率放大器的輸出功率的方法。測量驅(qū)動器電流并根據(jù)所測得的驅(qū)動器電流對輸出級偏置。
文檔編號H03G3/10GK1656672SQ03812427
公開日2005年8月17日 申請日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者P·-O·布蘭德特 申請人:艾利森電話股份有限公司