[发明专利]一种基于E类功率放大器的功率控制电路

说明书

本发明公开了一种基于E类功率放大器的功率控制电路，属于射频集成电路领域，包括：数字控制模块，产生与目标功率值对应的数字控制比特并输出；数模转换模块，输入连接数字控制模块的输出，将数字控制比特转换为相应的直流偏置电压并通过第一输出端口输出；功率放大模块，输入侧设置偏置电路，偏置电路的偏置节点连接第一输出端口，外部的方波信号在偏置电路的作用下输入到功率放大模块，方波信号为非理想方波信号，直流偏置电压改变方波信号的直流偏置以调节实际输入到功率放大模块的信号的占空比，从而调节功率放大模块的输出功率。利用实际电路中传输的方波信号的非理想特性，通过控制输入信号直流偏置实现占空比调节，简化电路设计复杂度。

技术领域

本发明属于射频集成电路领域，更具体地，涉及一种基于E类功率放大器的功率控制电路。

背景技术

传统的A、B、C类功率放大器(Power Amplifier，PA)中，晶体管作为受控电流源，工作在饱和区，对输入信号进行线性放大，可应用于所有调制方式中。然而，晶体管固有的直流偏置电流会带来较大的能量损耗，因此，传统线性放大器的效率较低。非线性的E类功率放大器中输入开关管工作在截止区和线性区，数字调频信号控制输入MOS管的周期性导通与断开，输出放大后的电压电流信号，再通过选频网络获得与输入信号同频的正弦波信号，从而实现对输入调频信号的放大。

E类功率放大器主要用于低通信速率、低功耗领域，其输出功率的可调节范围十分重要。较小的最低输出功率可以降低近距离通信时的功耗，较大的最高输出功率保证了其最大通信距离。传统的增加E类功率放大器输出功率调节范围的措施，很大程度上增加了电路设计的复杂度，这与其低成本应用场景的初衷相违背。因此，如何采用简单的电路实现最大的输出功率调节范围是很重要的方向。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于E类功率放大器的功率控制电路，其目的在于利用方波信号的非理想特性，通过控制输入信号直流偏置实现占空比调节，简化电路设计复杂度。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于E类功率放大器的功率控制电路，包括：数字控制模块，用于产生与目标功率值对应的数字控制比特并输出；数模转换模块，输入端连接到所述数字控制模块的输出端，用于将所述数字控制比特转换为相应的直流偏置电压并通过第一输出端口输出；功率放大模块，输入侧设置偏置电路，所述偏置电路的偏置节点连接到所述第一输出端口，外部的方波信号经所述偏置电路输入到所述功率放大模块，所述方波信号为非理想方波信号，所述直流偏置电压用于改变所述方波信号的直流偏置以调节输入到所述功率放大模块的信号的占空比，从而调节所述功率放大模块的输出功率。

更进一步地，所述数模转换模块还用于将所述数字控制比特转换为相应的参考电压并通过第二输出端口输出，所述功率控制电路还包括：低压差线性稳压器，输入连接所述第二输出端口，输出连接所述功率放大模块中功率放大器漏端电压输入端口，用于根据所述参考电压调节输出至所述功率放大器漏端的漏端电压，以调节所述功率放大模块的输出功率。

更进一步地，所述低压差线性稳压器包括误差放大器和调整管；所述误差放大器的反相输入端连接所述第二输出端口，同相输入端直接连接到所述调整管的输出端，输出端连接到所述调整管的输入端；所述误差放大器用于将所述调整管的输出电压与所述参考电压进行比较，并根据比较结果输出控制信号控制所述调整管的栅极电压，直至所述调整管的输出电压等于所述参考电压。

更进一步地，所述低压差线性稳压器包括依次连接的差分输入级、缓冲级和功率级，所述差分输入级和缓冲级为全差分结构。

更进一步地，所述功率放大模块包括开关管M3、开关管M4和CMOS传输门；所述CMOS传输门的一端作为所述功率放大模块中功率放大器漏端电压输入端口，另一端连接所述开关管M3的漏极；所述开关管M3和所述开关管M4组成共源共栅结构；所述开关管M3为导通管，用于导通分压；所述开关管M4为功放管，用于对输入至所述功率放大模块的信号进行功率放大。