專利名稱：射頻功率放大器電路和射頻功率放大方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻功率放大器電路。本發(fā)明還涉及一種射頻功率放 大方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，射頻功率放大器是實(shí)現(xiàn)射頻信號無線傳輸?shù)?關(guān)鍵部件。最大線性功率效率(本發(fā)明所述的效率均為最大線性功率效率) 是衡量功率放大器性能的重要指標(biāo)之一。功率放大器的輸出功率隨基站信
號的強(qiáng)弱而改變，以CDMA功率放大器為例，如果采用單一的功率放大器， 當(dāng)其輸出功率為16dBm時，效率僅為10%,而且靜態(tài)工作電流較大，可達(dá) 100mA。因此為提高功率放大器在小功率輸出時的效率，射頻功率放大器電 路通常采用高低功率兩種工作模式，相應(yīng)的功率放大器包括大功率輸出功 率放大電路與小功率輸出功率放大電路，兩種功率放大電路在輸出端通過 功率合成網(wǎng)絡(luò)至同一輸出端。
現(xiàn)有的射頻功率放大器電路的結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)功率放大器工作在 高功率模式下，大功率功率放大器開啟，小功率功率放大器關(guān)閉，開關(guān)K1
斷開，大功率功率放大器輸出通過匹配網(wǎng)絡(luò)1至輸出端RFout。此時由于大 功率放大器的輸出功率較高，因此大功率功率放大器功率輸出點(diǎn)PH處的負(fù) 載阻抗值Zi較小。當(dāng)功率放大器工作在低功率模式下，大功率功率放大器 關(guān)閉，小功率功率放大器開啟，開關(guān)K1導(dǎo)通，小功率功率放大器輸出通過匹配網(wǎng)絡(luò)2、開關(guān)Kl和匹配網(wǎng)絡(luò)1至輸出端RFout。此時由于小功率放大 器的輸出功率較低，因此小功率功率放大器功率輸出點(diǎn)PL處的負(fù)載阻抗值 Z2較高。通過匹配網(wǎng)絡(luò)2使得高負(fù)載阻抗點(diǎn)PL和低負(fù)載阻抗點(diǎn)PH相匹配。
這種高低功率合成網(wǎng)絡(luò)在低功率模式下工作時，以CDMA功率放大器為 例，其功率放大器的效率通常為20%，較單一功率放大器小功率輸出時的效 率明顯提高，且低功率模式下的靜態(tài)工作電流較低，僅為lOmA，較單一功 放電路可減少90%。但是，由于在導(dǎo)通狀態(tài)下的開關(guān)其阻抗值Z^很低，通 常ZK1 = 4Q，而高功率輸出匹配網(wǎng)絡(luò)1的阻抗值Zi也較低， 一般負(fù)載阻抗 Z,二4Q，則ZK1/ Zi二4/4二1，從而導(dǎo)致輸出功率在開關(guān)上的損耗增大。因 此，現(xiàn)有技術(shù)在低功率模式下輸出功率在開關(guān)上的損耗較大，影響了小功 率功率放大器的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種射頻功率放大器電路，以及采 用這種電路實(shí)現(xiàn)的射頻功率放大方法，提高射頻功率放大器電路在低功率 模式下的效率。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明射頻功率放大器電路的技術(shù)方案是，包
括
大功率功率放大器，所述大功率功率放大器輸出的信號經(jīng)過一個用來 降低負(fù)載阻抗的第一匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出
上山
順5
小功率功率放大器，所述小功率功率放大器連接有切換開關(guān)，所述切換開關(guān)進(jìn)行切換后，將一個第二匹配網(wǎng)絡(luò)與所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連接形成 高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，同時使得所述小功率功率放大器輸出的信號經(jīng)過所 述高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出端。
本發(fā)明采用上述電路實(shí)現(xiàn)的射頻功率放大方法的技術(shù)方案是，當(dāng)所述 射頻功率放大器電路工作在高功率模式時，所述切換開關(guān)將小功率功率放 大器和第二匹配網(wǎng)絡(luò)斷開，使得輸入信號通過所述大功率功率放大器和第 一匹配網(wǎng)絡(luò)后由所述射頻功率放大器電路的輸出端輸出；當(dāng)所述射頻功率 放大器電路工作在低功率模式時，所述切換開關(guān)將所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)與所 述第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連接形成高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，同時使得輸入信號經(jīng)過 所述小功率功率放大器和該高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率 放大器電路的輸出端。
本發(fā)明所提供的上述電路結(jié)構(gòu)和方法，由于開關(guān)導(dǎo)通時的阻抗值與匹 配網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載阻抗值的比值較小，因此輸出功率在開關(guān)上的損耗較低，從 而提高了低功率功率放大器的效率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明 圖1為現(xiàn)有的射頻功率放大器電路的電路圖； 圖2為本發(fā)明射頻功率放大器電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開了一種射頻功率放大器電路，如圖2所示，包括 大功率功率放大器，所述大功率功率放大器輸出的信號經(jīng)過一個用來降低負(fù)載阻抗的第一匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出
端RFout;
小功率功率放大器，所述小功率功率放大器連接有切換開關(guān)，所述切 換開關(guān)進(jìn)行切換后，將一個第二匹配網(wǎng)絡(luò)與所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連接形成 高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，同時使得所述小功率功率放大器輸出的信號經(jīng)過所 述高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出端
RFout。
所述大功率功率放大器的輸出端與電源端之間連接有一個電感L5，所 述第一匹配網(wǎng)絡(luò)包括兩個電感L6和L7，這兩個電感串聯(lián)連接在所述大功率 功率放大器的輸出端ra與所述射頻功率放大器電路的輸出端RFout之間， 其中與所述射頻功率放大器電路的輸出端RFout連接的電感L7的兩端與地 之間各連接有一個電容C4和C5;所述小功率功率放大器的輸出端PL通過 一個第一切換開關(guān)K2連接到所述射頻功率放大器電路的輸出端RFout,所 述第二匹配網(wǎng)絡(luò)包括一個電容C6，該電容C6與一個第二切換開關(guān)K3串聯(lián) 在所述射頻功率放大器電路的輸出端RFout與地之間。
本發(fā)明還提供了一種利用上述射頻功率放大器電路實(shí)現(xiàn)的射頻功率放 大方法，當(dāng)所述射頻功率放大器電路工作在高功率模式時，所述切換開關(guān) 將小功率功率放大器和第二匹配網(wǎng)絡(luò)斷開，使得輸入信號由RFinl通過所 述大功率功率放大器和第一匹配網(wǎng)絡(luò)后由所述射頻功率放大器電路的輸出 端輸出；當(dāng)所述射頻功率放大器電路工作在低功率模式時，所述切換開關(guān) 將所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)與所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連接形成高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，同時使得輸入信號由RFin2經(jīng)過所述小功率功率放大器和該高負(fù)載阻 抗匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出端。
如圖2所示，當(dāng)射頻功率放大器工作在高功率模式時，大功率功率放 大器開啟，小功率功率放大器關(guān)閉，開關(guān)K2、 K3斷開，功率放大器輸出通 過第一匹配網(wǎng)絡(luò)至輸出端RFout。此時由于功率放大器的輸出功率較高，因 此高功率功率放大器功率輸出點(diǎn)PH處的負(fù)載阻抗值A(chǔ)較小。當(dāng)射頻功率放 大器工作在低功率模式時，小功率功率放大器開啟，大功率功率放大器關(guān) 閉，開關(guān)K2、 K3導(dǎo)通，第二匹配網(wǎng)絡(luò)與第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連形成高負(fù)載阻抗 匹配網(wǎng)絡(luò)，此時由于小功率功率放大器的輸出功率較低，因此，功率輸出 點(diǎn)PL處負(fù)載阻抗值L較高。由于開關(guān)K2導(dǎo)通阻抗值ZK2較低，而A值較高， 使得ZK2/^的比值很低，因此輸出功率在開關(guān)上的損耗較低，從而提高了低 功率模式下功率放大器的效率。
現(xiàn)以圖2的電路實(shí)現(xiàn)形式，以CDMA射頻功率放大器功率合成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 為例。當(dāng)輸出功率大于16dBm時，大功率功率放大器開啟，小功率功率放 大器關(guān)閉，開關(guān)K2、 K3斷開，功率放大器輸出通過第一匹配網(wǎng)絡(luò)至輸出端 RFout。由于輸出功率較高，點(diǎn)ra處的負(fù)載阻抗值ZH設(shè)計為4Q。當(dāng)輸出功 率小于等于16dBm時，小功率功率放大器開啟，大功率功率放大器關(guān)閉， 開關(guān)K2、 K3導(dǎo)通，第二匹配網(wǎng)絡(luò)通過開關(guān)K3與第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連形成高 負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，使得點(diǎn)PL處負(fù)載阻抗值ZL為50Q。本發(fā)明中第二匹配 網(wǎng)絡(luò)采用的電路結(jié)構(gòu)為并聯(lián)電容G到地。通常開關(guān)導(dǎo)通時的阻抗值ZK2為4 Q,此時2^& = 4/50 = 0.08，比值很低，使得功率放大器輸出在開關(guān)上的損耗較小，依此功率合成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的功率放大器，在低功率模式下工作時， 效率可達(dá)28%，功率效率得到顯著提高。
由于傳統(tǒng)的高低功率合成網(wǎng)絡(luò)，在低功率模式下，開關(guān)與低負(fù)載阻抗 值的匹配網(wǎng)絡(luò)相連，從而導(dǎo)致輸出功率在開關(guān)上的損耗較大，降低了低功 率功率放大器的效率。本發(fā)明中，在低功率模式下，加入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與 開關(guān)相連，在輸出端形成高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，功率放大 器輸出通過開關(guān)和高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)至輸出端，由于開關(guān)導(dǎo)通時的阻抗 值與匹配網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載阻抗值的比值較小，因此降低了輸出功率在開關(guān)上的 損耗，提高低功率功率放大器的效率。
權(quán)利要求
1. 一種射頻功率放大器電路，其特征在于，包括大功率功率放大器，所述大功率功率放大器輸出的信號經(jīng)過一個用來降低負(fù)載阻抗的第一匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出端；小功率功率放大器，所述小功率功率放大器連接有切換開關(guān)，所述切換開關(guān)進(jìn)行切換后，將一個第二匹配網(wǎng)絡(luò)與所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連接形成高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，同時使得所述小功率功率放大器輸出的信號經(jīng)過所述高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻功率放大器電路，其特征在于，所述大 功率功率放大器的輸出端與電源端之間連接有一個電感，所述第一匹配網(wǎng) 絡(luò)包括兩個電感，這兩個電感串聯(lián)連接在所述大功率功率放大器的輸出端 與所述射頻功率放大器電路的輸出端之間，其中與所述射頻功率放大器電 路的輸出端連接的電感的兩端與地之間各連接有一個電容；所述小功率功 率放大器的輸出端通過一個第一切換開關(guān)連接到所述射頻功率放大器電路 的輸出端，所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)包括一個電容，該電容與一個第二切換開關(guān) 串聯(lián)在所述射頻功率放大器電路的輸出端與地之間。
3. —種利用權(quán)利要求1或2所述的射頻功率放大器電路實(shí)現(xiàn)的射頻功 率放大方法，其特征在于，當(dāng)所述射頻功率放大器電路工作在高功率模式 時，所述切換開關(guān)將小功率功率放大器和第二匹配網(wǎng)絡(luò)斷開，使得輸入信 號通過所述大功率功率放大器和第一匹配網(wǎng)絡(luò)后由所述射頻功率放大器電 路的輸出端輸出；當(dāng)所述射頻功率放大器電路工作在低功率模式時，所述切換開關(guān)將所述第二匹配網(wǎng)絡(luò)與所述第一匹配網(wǎng)絡(luò)相連接形成高負(fù)載阻抗 匹配網(wǎng)絡(luò)，同時使得輸入信號經(jīng)過所述小功率功率放大器和該高負(fù)載阻抗 匹配網(wǎng)絡(luò)之后傳輸至所述射頻功率放大器電路的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射頻功率放大器電路，以及采用這種射頻功率放大器電路實(shí)現(xiàn)的射頻功率放大方法。本發(fā)明在低功率模式下，加入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)與開關(guān)相連，在輸出端形成高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通時，功率放大器輸出通過開關(guān)和高負(fù)載阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)至輸出端，由于開關(guān)導(dǎo)通時的阻抗值與匹配網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載阻抗值的比值較小，因此降低了輸出功率在開關(guān)上的損耗，提高低功率功率放大器的效率。
文檔編號H03F3/20GK101478291SQ200810043860
公開日2009年7月8日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者俊 陳 申請人:銳迪科微電子(上海)有限公司