[发明专利]射频功率放大器高低功率合成电路

说明书

技术领域

本发明涉及射频功率放大器技术领域，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。

背景技术

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C1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，由于开关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。

发明内容

本发明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，本发明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。