專利名稱：功率放大器和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于移動(dòng)通信等的功率放大器和通信裝置。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)通信中存在具有多種方法和頻帶的應(yīng)用設(shè)備，而且希望在無(wú)線電設(shè)備中處理多個(gè)應(yīng)用。某些應(yīng)用設(shè)備，通常是CDMA，需要控制無(wú)線電設(shè)備的輸出功率，而且在一個(gè)較寬的動(dòng)態(tài)范圍上要求較低的能量消耗。此外，還要求重量減輕的更小的無(wú)線電設(shè)備。
在下文中，將依據(jù)附圖討論傳統(tǒng)的功率放大器。
圖7是一個(gè)顯示了傳統(tǒng)功率放大器700的方框圖。在圖7中，參考數(shù)字701表示第一輸入終端，參考數(shù)字702表示第一輸入端匹配電路，參考數(shù)字703表示第一輸入端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字704表示第一晶體管，參考數(shù)字705表示第一輸出端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字706表示第一輸出端匹配電路，參考數(shù)字707表示第一輸出終端，參考數(shù)字708表示第二輸入終端，參考數(shù)字709表示第二輸入端匹配電路，參考數(shù)字710表示第二輸入端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字711表示第二晶體管，參考數(shù)字712表示第二輸出端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字713表示第二輸出端匹配電路，而參考數(shù)字714表示第二輸出終端。
這樣設(shè)置的傳統(tǒng)功率放大器對(duì)兩種頻率的信號(hào)進(jìn)行操作。執(zhí)行的操作如下在以第一頻率操作的情況下，由第一晶體管704放大輸入到第一輸入終端702的信號(hào)并且輸出到第一輸出終端707。在以第二頻率操作的情況下，由第二晶體管712放大輸入到第二輸入終端708的信號(hào)并且輸出到第二輸出終端714。
此外，對(duì)于兩種頻率的信號(hào)輸入來(lái)說(shuō)，即使當(dāng)獲得了具有低輸出的信號(hào)時(shí)，該信號(hào)也經(jīng)過(guò)第一晶體管704或者第二晶體管712，并且執(zhí)行放大操作。
然而，在這樣的一個(gè)配置中，存在這樣一個(gè)問(wèn)題，即功率放大器在每一個(gè)頻率是完全獨(dú)立的，而且在功率放大器和天線之間的部件(未示出)的數(shù)目需要用于兩種系統(tǒng)，這導(dǎo)致一個(gè)較大的無(wú)線電設(shè)備。
此外，在使用多級(jí)放大器等中還存在另一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)楣β史糯笃魍ǔ１徽{(diào)整為在最大輸出處具有最高的性能，所以即使當(dāng)輸出減小和需要低功率信號(hào)時(shí)，也會(huì)對(duì)功率放大器進(jìn)行操作。因此，降低了整體的效率。

發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)本發(fā)明以解決上述問(wèn)題，其目的是提供一種具有在多個(gè)不同頻率工作的輸入和輸出系統(tǒng)的功率放大器、以及一種依據(jù)輸出功率來(lái)切換信號(hào)路徑并且甚至在低輸出時(shí)實(shí)現(xiàn)低能耗的功率放大器。
根據(jù)本發(fā)明的第一發(fā)明是一種功率放大器，包括具有一個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的分支輸出裝置，多個(gè)放大裝置，連接到該分支輸出裝置的一些輸出端，并且以彼此不同的信號(hào)頻率工作，連接到該分支輸出裝置的其它輸出端的旁路裝置，合成輸出單元，接收該多個(gè)放大裝置的輸出以及來(lái)自旁路裝置的輸出作為輸入，并且具有連接到外部的輸出端，開(kāi)關(guān)裝置，切換旁路裝置導(dǎo)通和不導(dǎo)通，以及控制裝置，用于控制分支輸出裝置的導(dǎo)通，該多個(gè)放大裝置的導(dǎo)通和放大操作，以及開(kāi)關(guān)裝置的導(dǎo)通，其中控制裝置根據(jù)信號(hào)頻率和所需的輸出功率執(zhí)行控制，以使放大到分支輸出裝置的輸入，并經(jīng)由該多個(gè)放大裝置中的任何一個(gè)輸出到合成輸出單元，或者未經(jīng)放大地經(jīng)由旁路裝置輸出到合成輸出單元。
根據(jù)本發(fā)明的第二發(fā)明是一種功率放大器，包含具有一個(gè)輸入終端和多個(gè)輸出終端的分支輸出裝置，多個(gè)放大裝置，連接到該分支輸出裝置的一些輸出，并且以彼此不同的信號(hào)頻率工作，連接到該分支輸出裝置的其它輸出端并且具有多條互相串聯(lián)連接的旁路傳輸線路的旁路傳輸線路組，
連接到該多個(gè)放大裝置的每個(gè)輸出以及來(lái)自傳輸線路組的輸出的合成輸出單元，在傳輸線路組和分支輸出裝置的第一節(jié)點(diǎn)上提供的第一接地裝置，允許進(jìn)行導(dǎo)通控制，在傳輸線路組的旁路傳輸線路之間的第二節(jié)點(diǎn)上提供的多個(gè)第二接地裝置，允許進(jìn)行導(dǎo)通控制，以及控制裝置，用于控制分支輸出裝置的導(dǎo)通，該多個(gè)放大裝置的導(dǎo)通和放大操作，第一接地裝置的導(dǎo)通，以及第二接地裝置的導(dǎo)通，其中從合成輸出單元看，從傳輸線路組到第二節(jié)點(diǎn)中每一個(gè)的部分長(zhǎng)度以及該傳輸線路組的總長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置的每一個(gè)信號(hào)頻率，從最短長(zhǎng)度開(kāi)始的該部分長(zhǎng)度從最高頻率開(kāi)始到最低頻率依次地對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置的信號(hào)頻率，總長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置中的最低信號(hào)頻率，以及控制裝置根據(jù)信號(hào)頻率和所需的輸出功率執(zhí)行控制，以便放大到該分支輸出裝置的輸入，并且經(jīng)由該多個(gè)放大裝置中的任何一個(gè)輸出到合成輸出單元，或者未經(jīng)放大地將該輸入經(jīng)由傳輸線路組輸出到合成輸出單元。
根據(jù)本發(fā)明的第三發(fā)明是一種功率放大器，包含具有一個(gè)輸入終端和多個(gè)輸出終端的分支輸出裝置，多個(gè)放大裝置，連接到分支輸出裝置的一些輸出，并且以彼此不同的信號(hào)頻率工作，連接到分支輸出裝置的其它輸出的傳輸線路，連接到該多個(gè)放大裝置的每個(gè)輸出以及來(lái)自傳輸線路的輸出的合成輸出單元，在該傳輸線路的分支輸出裝置的一端上提供的接地裝置，允許進(jìn)行導(dǎo)通控制，以及控制裝置，用于控制分支輸出裝置的導(dǎo)通，該多個(gè)放大裝置的導(dǎo)通和放大操作，以及接地裝置的導(dǎo)通，
其中信號(hào)頻率彼此相差偶數(shù)倍，以及控制裝置根據(jù)信號(hào)頻率和所需的輸出功率執(zhí)行控制，以便放大到分支輸出裝置的輸入并且經(jīng)由該多個(gè)放大裝置中的任何一個(gè)輸出到合成輸出單元，或者將該輸入未經(jīng)放大地經(jīng)由傳輸線路輸出到合成輸出單元。
本發(fā)明第四發(fā)明的第四發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一至第三發(fā)明中的任何一項(xiàng)功率放大器，其中放大裝置包含提供在分支輸入裝置一端的第一匹配電路，提供在合成輸出單元一端的第二匹配電路，提供在第一匹配電路和第二匹配電路之間提供的晶體管，以及提供在第一匹配電路和晶體管之間和/或在第二匹配電路和晶體管之間提供的直流偏壓電源電路；和第一匹配電路和第二匹配電路中的至少一個(gè)具有可變阻抗。
本發(fā)明的第五發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第四發(fā)明的功率放大器，其特征在于控制裝置根據(jù)該多個(gè)工作的放大裝置中的任何一個(gè)的輸出來(lái)改變第一匹配電路和第二匹配電路中的一個(gè)或者二者的阻抗，該匹配電路由工作的放大裝置保持。
本發(fā)明的第六發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第四發(fā)明所述的功率放大器，其特征在于第一匹配電路和/或第二匹配電路包含連接到分支輸入裝置或者晶體管的一個(gè)輸出端的輸入端，連接到晶體管或者合成輸出單元的一個(gè)輸入端的輸出端，至少一個(gè)連接在輸入端和輸出端之間的串聯(lián)匹配電路單元，至少一個(gè)連接在輸入端和串聯(lián)匹配電路單元之間，在兩個(gè)串聯(lián)的匹配電路單元之間，或者在串聯(lián)的匹配電路單元和輸出端之間的開(kāi)關(guān)，并由控制裝置控制該開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)，以及連接到開(kāi)關(guān)的另一端的并聯(lián)匹配電路單元。
本發(fā)明的第七發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第一至第三發(fā)明中任何一項(xiàng)所述的功率放大器，其特征在于分支輸入裝置包括用于與該多個(gè)放大裝置中的每一個(gè)導(dǎo)通的放大裝置輸入開(kāi)關(guān)，以及用于與旁路裝置，傳輸線路，和傳輸線路組中的一個(gè)導(dǎo)通的旁路輸入開(kāi)關(guān)；和放大裝置輸入開(kāi)關(guān)作為一個(gè)失真預(yù)補(bǔ)償電路操作。
本發(fā)明的第八發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第七發(fā)明的功率放大器，其特征在于放大裝置輸入開(kāi)關(guān)具有由到放大裝置的輸入端直流偏壓控制其接通和斷開(kāi)的二極管。
本發(fā)明的第九發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第四發(fā)明所述的功率放大器，進(jìn)一步包含連接到在輸出合成單元和輸出終端之間的節(jié)點(diǎn)的用于多頻率的直流偏壓電源電路，其中該用于多頻率的直流偏壓電源電路根據(jù)與該多個(gè)放大裝置中的工作的放大裝置對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率工作。
本發(fā)明的第十發(fā)明是根據(jù)本發(fā)明的第九發(fā)明所述的功率放大器，其特征在于該用于多頻率的直流偏壓電源電路包括具有多個(gè)對(duì)應(yīng)于信號(hào)頻率的偏置傳輸線路并且彼此串聯(lián)連接的傳輸線路組，其中這些信號(hào)頻率對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置，連接到對(duì)應(yīng)于最高信號(hào)頻率的最高頻率偏置傳輸線路的一端的第一旁路電容器，該電容器設(shè)置在傳輸線路組的一端并且另一端連接到該節(jié)點(diǎn)，和第一旁路電容器串聯(lián)連接的第一子開(kāi)關(guān)，由控制裝置控制該第一子開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)。
至少一個(gè)連接在傳輸線路組的多個(gè)偏置傳輸線路之間的第二旁路電容器，與第二旁路電容器串聯(lián)連接的第二子開(kāi)關(guān)，以及在傳輸線路組的另一端提供的偏置終端，該偏置終端連接到未與另一個(gè)偏置傳輸線路連接的一端，并且被提供從控制裝置提供的直流偏壓；以及最高頻率偏置傳輸線路的另一端經(jīng)由第一旁路電容器和第一子開(kāi)關(guān)接地，經(jīng)由第二旁路電容器和第二子開(kāi)關(guān)，在除了最高頻率偏置傳輸線路的另一端之外的傳輸線路組的多個(gè)偏置傳輸線路之間接地，第一旁路電容器在信號(hào)頻率的最高信號(hào)頻率短路，以及第二旁路電容器在與從連接位置到節(jié)點(diǎn)的傳輸線路總長(zhǎng)度有關(guān)的信號(hào)頻率短路。
本發(fā)明的第十一發(fā)明是一種具有多級(jí)構(gòu)造的功率放大器，其中組合和使用根據(jù)本發(fā)明的第一至第十發(fā)明中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器作為至少一級(jí)或更多級(jí)的放大器。
本發(fā)明的第十二發(fā)明是一種功率放大器，其中將根據(jù)本發(fā)明的第一至第十發(fā)明中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器中的所有或者部分部件配置在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上。
本發(fā)明的第十三發(fā)明是一種功率放大器，其中將根據(jù)本發(fā)明的第一至第十發(fā)明中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器中的所有或者部分部件配置在多個(gè)彼此不同的半導(dǎo)體襯底上。
本發(fā)明的第十四發(fā)明是一種通信裝置，包含信號(hào)處理電路，傳輸來(lái)自該信號(hào)處理電路的信號(hào)，并且具有功率放大器的傳輸電路，發(fā)送該傳輸電路的輸出和接收一個(gè)接收信號(hào)的天線，以及處理該接收信號(hào)的接收電路，其中該功率放大器是根據(jù)本發(fā)明第一至第十三發(fā)明中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的配置方框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的配置方框圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1到3的匹配電路的配置的方框圖；圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的輸入轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的方框圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的配置的方框圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)移動(dòng)無(wú)線單元的示例的方框圖；圖7是表示一種常規(guī)功率放大器的配置的方框圖；圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明將實(shí)施例4中的輸入轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用于的實(shí)施例1的情況局部結(jié)構(gòu)圖；以及圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的配置的方框圖。
(符號(hào)描述)100、200、500、603功率放大器201、301、401、501、701、708輸入終端101、202、502分支電路103、105、107、109、203、205、207、209、302、305、503、505、507、509開(kāi)關(guān)101、106、204、206、504、506放大裝置104a、104b、106a、106b、204a、204b、206a、206b、300、504a、504b、506a、506b、702、706、709、713匹配電路104c、104d、106c、106d、204c、204d、206c、206d、504c、506c、703、705、710、711直流偏壓電源電路104c、106c、204c、206c、504d、506d、704、712晶體管108、208、508、512a、512d傳輸線路110、210、510合成電路111、211、307、404、511、707、714輸出端112、212、513控制電路303、306并聯(lián)匹配電路單元304串聯(lián)匹配電路單元402DCAC分隔電路402aAC信號(hào)通路402bDC信號(hào)通路403二極管512c、512f子開(kāi)關(guān)512b、512e旁路電容器512g直流偏壓電源接線端514節(jié)點(diǎn)600便攜式無(wú)線電設(shè)備601信號(hào)處理部分
602發(fā)射電路604天線605接收電路具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖，下面將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)功率放大器的操作。(實(shí)施例1)參見(jiàn)圖1，下面將討論本發(fā)明的實(shí)施例1。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的功率放大器100的方框圖。在圖1中，參考數(shù)字101表示輸入端，參考數(shù)字102表示一個(gè)分支電路，參考數(shù)字103表示第一開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字104表示以第一頻率操作的第一放大裝置，參考數(shù)字104a表示一個(gè)輸入端匹配電路，參考數(shù)字104b表示一個(gè)輸出端匹配電路，參考數(shù)字104c表示一個(gè)輸入端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字104d表示一個(gè)輸出端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字104e表示晶體管，參考數(shù)字105表示第二開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字106表示以第二頻率操作的第二放大裝置，參考數(shù)字106a表示一個(gè)輸入端匹配電路，參考數(shù)字106b表示一個(gè)輸出端匹配電路，參考數(shù)字106c表示一個(gè)輸入端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字106d表示一個(gè)輸出端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字107表示第三開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字108表示一條傳輸線路，參考數(shù)字109表示第四開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字110表示合成電路，參考數(shù)字111表示一個(gè)輸出端，而參考數(shù)字112表示一個(gè)控制電路。
根據(jù)本實(shí)施例配置的功率放大器100執(zhí)行如下所述的操作。
功率放大器100以第一頻率進(jìn)行操作。在需要放大操作的第一模式中，控制電路112使第一開(kāi)關(guān)103接通，使第二到第四開(kāi)關(guān)105、107、和109斷開(kāi)。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路104c和104d提供給第一放大裝置104的晶體管104e，以便獲得一個(gè)期望的初始電流。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路106c和106d提供給第二放大裝置106的晶體管106e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第一頻率，控制電路112改變第二放大裝置106的輸入端和輸出端匹配電路106a和106b，以便使從連接到合成電路110的第二放大裝置106的輸入到第二放大裝置106的阻抗是高阻抗。然而，只有輸出端匹配電路106b可以被改變，而不必總是改變輸入端匹配電路106a。
因此，從輸入終端101輸入的信號(hào)由第一放大裝置104放大，而且它的輸出信號(hào)從輸出端111輸出。
在以第一頻率操作而且不需要放大操作的第二模式中，控制電路112使第一和第二開(kāi)關(guān)103和105斷開(kāi)，而使第三和第四開(kāi)關(guān)107和109接通。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路104c、104d、106c、和106d提供給第一和第二放大裝置104和106的晶體管104e和106e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第一頻率，由控制電路112改變第一個(gè)放大裝置104的輸入端和輸出端匹配電路104a和104b，以使從連接到合成電路110的第一放大裝置104的輸入到第一放大裝置104的阻抗是高阻抗。由控制電路112改變第二放大裝置106的輸入端和輸出端匹配電路106a和106b，以使從連接到合成電路110的第二放大裝置106的輸入到第二放大裝置106的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路106b，而不必總是改變輸入端匹配電路106a。
因此，從輸入端101輸入的信號(hào)通過(guò)傳輸線路108，它的輸出信號(hào)從輸出端111輸出。
在以第二頻率操作并且需要放大操作的第三模式中，控制電路112使第二開(kāi)關(guān)105接通，并使第一、第三和第四開(kāi)關(guān)103、107、和109斷開(kāi)。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路106c和106d提供給第二放大裝置106的晶體管106e，以便獲得一個(gè)期望的初始電流。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路104c和104d提供給第一放大裝置104的晶體管104e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第二頻率，由控制電路112改變第一放大裝置104的輸入端和輸出端匹配電路104a和104b，以便使從連接到合成電路110的第一放大裝置104的輸入到第一放大裝置104的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路104b，而不必總是改變輸入端匹配電路104a。
因此，從輸入終端101輸入的信號(hào)由第二放大裝置106放大，而它的輸出信號(hào)從輸出端111輸出。
在以第二頻率操作而且不需要放大操作的第四模式中，控制電路112使第一和第二開(kāi)關(guān)103和105斷開(kāi)，并使第三和第四開(kāi)關(guān)107和109被控制電路112接通。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路104c、104d、106c、和106d提供給第一和第二放大裝置104和106的晶體管104e和106e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第二頻率，由控制電路112改變第一放大裝置104的輸入端和輸出端匹配電路104a和104b，以使從連接到合成電路110的第一放大裝置104的輸入到第一放大裝置104的阻抗是高阻抗，并且由控制電路112改變第二放大裝置106的輸入端和輸出端匹配電路106a和106b，以使從連接到合成電路110的第二放大裝置106的輸入到第二放大裝置106的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路104b和106b，而不必總是改變輸入端匹配電路104a和106a。
因此，從輸入端101輸入的信號(hào)通過(guò)傳輸線路108，而且它的輸出信號(hào)從輸出終端111輸出。
控制電路112依據(jù)工作頻率和輸出功率執(zhí)行控制以切換以上四種模式。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，依據(jù)工作頻率和輸出功率切換信號(hào)通路。尤其是在第二和第四模式中，使輸出信號(hào)繞過(guò)放大裝置，而且提供不使操作放大裝置工作的偏壓，以便減少用于較低輸出功率的放大器消耗電流，由此在一個(gè)較寬的輸出范圍中提高了效率。此外，在兩個(gè)頻率處共享不需要放大操作的信號(hào)通路，而且放大器的輸出作為單個(gè)系統(tǒng)提供，由此減少了電路規(guī)模。
此外，以上說(shuō)明描述了功率放大器100包含兩個(gè)放大裝置，即放大第一頻率的信號(hào)的第一放大裝置104和放大第二頻率的信號(hào)的第二放大裝置106。本發(fā)明的功率放大器不局限于此。可以為放大不同頻率的信號(hào)提供三個(gè)或更多的放大裝置。這種情況下，能夠在三個(gè)頻率或更多頻率處共享不需要放大操作的信號(hào)通路。(實(shí)施例2)參見(jiàn)圖2，下面將討論本發(fā)明的實(shí)施例2。圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的功率放大器200的方框圖。在圖2中，參考數(shù)字201表示輸入端，參考數(shù)字202表示一個(gè)分支電路，參考數(shù)字203表示第一開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字204表示以第一頻率操作的第一放大裝置，參考數(shù)字204a表示一個(gè)輸入端匹配電路，參考數(shù)字204b表示一個(gè)輸出端匹配電路，參考數(shù)字204c表示一個(gè)輸入端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字204d表示一個(gè)輸出端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字204e表示晶體管，參考數(shù)字205表示第二開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字206表示以第二頻率操作的第二放大裝置，其中第二頻率比第一頻率大偶數(shù)倍，參考數(shù)字206a表示一個(gè)輸入端匹配電路，參考數(shù)字206b表示一個(gè)輸出端匹配電路，參考數(shù)字206c表示一個(gè)輸入端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字206d表示一個(gè)輸出端直流偏壓電源電路，參考數(shù)字206e表示晶體管，參考數(shù)字207表示第三開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字208表示一條傳輸線路，參考數(shù)字209表示第四開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字210表示一個(gè)合成電路，參考數(shù)字211表示一個(gè)輸出終端、而參考數(shù)字212表示一個(gè)控制電路。
在此，希望傳輸線路208的線路長(zhǎng)度是第一頻率信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一。
依據(jù)本實(shí)施例配置的功率放大器200執(zhí)行如下所述的操作。
功率放大器200以第一頻率進(jìn)行操作。在需要放大操作的第一模式中，控制電路212使第一開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)203和209接通，并使第二和第三開(kāi)關(guān)205和207斷開(kāi)。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c和204d提供給第一放大裝置204的晶體管204e，以便獲得期望的初始電流。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路206c和206d提供給第二放大裝置206的晶體管206e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第一頻率，由控制電路212改變第二放大裝置206的輸入端和輸出端匹配電路206a和206b，以便使從連接到合成電路210的第二放大裝置206的輸入到第二放大裝置206的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路206b，而不必總是改變輸入端匹配電路206a。
此外，由于第四開(kāi)關(guān)209接通，所以從連接到合成電路210的傳輸線路208的輸入到傳輸線路208的阻抗在第一頻率是高阻抗，而在第二頻率是低阻抗。
因此，從輸入終端201輸入的信號(hào)由第一個(gè)放大裝置204放大，而且它的輸出信號(hào)從輸出端211輸出。
在以第一頻率操作并且不需要放大操作的第二模式中，控制電路212使第一和第二、和第四開(kāi)關(guān)203，205、和209斷開(kāi)，而使第三開(kāi)關(guān)207接通。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c、204d、206c、和206d提供給第一和第二放大裝置204和206的晶體管204e和206e，以便不執(zhí)行一個(gè)放大操作。
此時(shí)，在第一頻率，由控制電路212改變第一個(gè)放大裝置204的輸入端和輸出端匹配電路204a和204b，以使從連接到合成電路210的第一個(gè)放大裝置204的輸入到第一放大裝置204的阻抗是高阻抗。由控制電路112改變第二放大裝置206的輸入端和輸出端匹配電路206a和206b，以使從連接到合成電路210的第二放大裝置206的輸入到第二放大裝置206的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路204b和206b，而不必總是改變輸入端匹配電路204b和206a。
因此，從輸入端201輸入的信號(hào)通過(guò)傳輸線路208，而且它的輸出信號(hào)從輸出終端211輸出。
在以第二頻率操作而且需要放大操作的第三模式中，控制電路212使第二開(kāi)關(guān)205接通，并使第一、第三和第四開(kāi)關(guān)203、107、和209斷開(kāi)。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路206c和206d提供給第二放大裝置206的晶體管206e，以便獲得一個(gè)期望的初始電流。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c和204d提供給第一放大裝置204的晶體管204e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第二頻率，由控制電路212改變第一放大裝置204的輸入端和輸出端匹配電路204a和204b，以使從連接到合成電路210的第一放大裝置204的輸入到第一放大裝置204的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路204b，而必不總是改變輸入端匹配電路204a。
此外，由于第三和第四開(kāi)關(guān)207和209被斷開(kāi)，所以從連接到合成電路210的傳輸線路208的輸入到傳輸線路208的阻抗在第二頻率是高阻抗。
因此，從輸入終端201輸入的信號(hào)由第二放大裝置206放大，而且它的輸出信號(hào)從輸出端211輸出。
在以第二頻率操作而且不需要放大操作的第四模式中，控制電路212使第一、第二、和第四開(kāi)關(guān)203，205、和209斷開(kāi)，并使第三開(kāi)關(guān)207被控制電路212接通。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c、204d、206c、和206d提供給第一和第二放大裝置204和206的晶體管204e和206e，以便不執(zhí)行一個(gè)放大操作。
此時(shí)，在第二頻率，由控制電路212改變第一放大裝置204的輸入端和輸出端匹配電路204a和204b，以使從連接到合成電路210的第一放大裝置204的輸入到第一放大裝置204的阻抗是高阻抗，并且由控制電路212改變第二放大裝置206的輸入端和輸出端匹配電路206a和206b，以使從連接到合成電路210的第二放大裝置206的輸入到第二放大裝置206的阻抗是高阻抗的。然而，只可改變輸出端匹配電路204a和206b，而不必總是改變輸入端匹配電路204a和206a。
因此，從輸入終端201輸入的信號(hào)通過(guò)傳輸線路208，而且它的輸出信號(hào)從輸出終端211輸出。
控制電路212依據(jù)工作頻率和輸出功率執(zhí)行控制以切換以上四種模式，即，第一到第四模式。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，在一個(gè)工作頻率比另一個(gè)工作頻率大偶數(shù)倍的情況下，即使在改變電路配置時(shí)，也有可能執(zhí)行和實(shí)施例1相同的操作。此外，當(dāng)放大裝置在低頻工作時(shí)，傳輸線路208在一個(gè)作為低頻輸出信號(hào)的諧波的高頻率時(shí)具有低阻抗，并且抑制諧波內(nèi)容。因此，有可能實(shí)現(xiàn)更高的諧波處理電路，而不需要提供另一個(gè)用于諧波處理的電路。
此外，與實(shí)施例1相比，由于沒(méi)有在傳輸線路208和合成電路210之間提供開(kāi)關(guān)，所以有可能減少內(nèi)部損耗并且有效地傳輸信號(hào)。
此外，以上的說(shuō)明描述功率放大器200包含兩個(gè)放大裝置，即，放大第一頻率信號(hào)的第一放大裝置204和放大第二頻率信號(hào)的第二放大裝置206，其中第二頻率比第一頻率大偶數(shù)倍。本發(fā)明的功率放大器不限于此?？梢蕴峁┤齻€(gè)或更多用于放大彼此的頻率相差偶數(shù)倍的信號(hào)的放大裝置。(實(shí)施例3)參見(jiàn)圖9，下面將討論本發(fā)明的實(shí)施例3。圖9是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的功率放大器900的方框圖。在圖9中，和圖2中相同的部分或者相應(yīng)的部分由相同的參考數(shù)字指示，而且省略對(duì)其詳細(xì)說(shuō)明。然而，對(duì)于第一放大裝置204在其中工作的第一頻率和第二放大裝置206在其中工作的第二頻率之間的關(guān)系，第二頻率被簡(jiǎn)單地設(shè)置為比第一頻率高而不必比第一頻率高偶數(shù)倍。
此外，參考數(shù)字230表示第一傳輸線路，而參考數(shù)字231表示第二傳輸線路。第一傳輸線路230和第二傳輸線路231使各自的一端經(jīng)由第二節(jié)點(diǎn)234b互相串聯(lián)連接。第一傳輸線路230的另一端連接到在第三開(kāi)關(guān)207和第四開(kāi)關(guān)209之間的第一節(jié)點(diǎn)234a，而第二傳輸線路231的另一個(gè)端連接到合成電路210，因此形成了本發(fā)明的一個(gè)旁路傳輸線路組。此外，在第二節(jié)點(diǎn)234b上提供一個(gè)由控制裝置212控制導(dǎo)通的第五開(kāi)關(guān)232，并且第二節(jié)點(diǎn)234b經(jīng)由第五開(kāi)關(guān)232接地。
在此，第二傳輸線路231具有在第二放大裝置206側(cè)的第二頻率信號(hào)的波長(zhǎng)的四分之一的線路長(zhǎng)度，第一傳輸線路230的線路長(zhǎng)度和第二傳輸線路231的線路長(zhǎng)度的總和是在第一放大裝置204側(cè)的第一頻率信號(hào)的波長(zhǎng)的四分之一。
根據(jù)本實(shí)施例配置的功率放大器900執(zhí)行如下所述的操作。
功率放大器900在第一頻率工作。在需要放大操作的第一模式中，控制電路212使第一和第四開(kāi)關(guān)203和209接通，并使第二、第三、和第五開(kāi)關(guān)205、207、和232斷開(kāi)。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c和204d提供給第一放大裝置204的晶體管204e，以便獲得期望的初始電流。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路206c和206d提供給第二放大裝置206的晶體管206e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第一頻率，由控制電路212改變第二放大裝置206的輸入端和輸出端匹配電路206a和206b，以使從連接到合成電路210的第二放大裝置206的輸入到第二放大裝置206的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路206b，而不必總是改變輸入端匹配電路206a。
此外，因?yàn)榈谒拈_(kāi)關(guān)209被接通而第五開(kāi)關(guān)232被斷開(kāi)，所以從連接到合成電路210的第一傳輸線路230和第二傳輸線路231的輸入到第一傳輸線路230和第二傳輸線路231的阻抗在第一頻率是高阻抗。
因此，從輸入端201輸入的信號(hào)在第一放大裝置204中放大，而且它的輸出信號(hào)從輸出終端211輸出。
在以第一頻率操作而且不需要放大操作的第二模式中，控制電路112使第一、第二、第四、和第五開(kāi)關(guān)203、205、209、和232斷開(kāi)，而使第三開(kāi)關(guān)207接通。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c、204d、206c、和206d提供給第一和第二放大裝置204和206的晶體管204e和206e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第一頻率，由控制電路212改變第一個(gè)放大裝置204的輸入端和輸出端匹配電路204a和204b，以使從連接到合成電路210的第一放大裝置204的輸入到第一放大裝置204的阻抗是高阻抗，并由控制電路212改變第二放大裝置206的輸入端和輸出端匹配電路206a和206b，以使從連接到合成電路210的第二放大裝置206的輸入到第二放大裝置206的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路204b和206b，而不必總是改變輸入端匹配電路204b和206a。
因此，從輸入端201輸入的信號(hào)通過(guò)第一傳輸線路230和第二傳輸線路231，而且它的輸出信號(hào)從輸出端211輸出。
在以第二頻率操作而且需要放大操作的第三模式中，控制電路212使第二開(kāi)關(guān)205和第五開(kāi)關(guān)232接通，并使第一、第三和第四開(kāi)關(guān)203、207、和209斷開(kāi)。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路206c和206d提供給第二放大裝置206的晶體管206e以便獲得期望的初始電流。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c和204d提供給第一放大裝置204的晶體管204e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第二頻率，由控制電路212改變第一放大裝置204的輸入端和輸出端匹配電路204a和204b，以使從連接到合成電路210的第一放大裝置204的輸入到第一放大裝置204的阻抗是高阻抗。然而，只可改變輸出端匹配電路204b，而不必總是改變輸入端匹配電路204a此外，因?yàn)榈谌偷谒拈_(kāi)關(guān)207和209被斷開(kāi)而第五開(kāi)關(guān)232被接通，所以從連接到合成電路210的第二傳輸線路231的輸入到第二傳輸線路231的阻抗在第二頻率是高阻抗。
因此，從輸入終端201輸入的信號(hào)在第二放大裝置206中被放大，而且它的輸出信號(hào)從輸出終端211輸出。
在以第二頻率操作而且不需要放大操作的第四模式中，控制電路212使第一、第二、第四、和第五開(kāi)關(guān)203、205、209、和232，并使第三開(kāi)關(guān)207接通。直流偏壓經(jīng)由直流偏壓電源電路204c、204d、206c、和206d提供給第一和第二放大裝置204和206的晶體管204e和206e，以便不執(zhí)行放大操作。
此時(shí)，在第二頻率，由控制電路212改變第一放大裝置204的輸入端和輸出端匹配電路204a和204b，以使從連接到合成電路210的第一放大裝置204的輸入到第一放大裝置204的阻抗是高阻抗，并由控制電路212改變第二放大裝置206的輸入端和輸出端匹配電路206a和206b，以使從連接到合成電路210的第二放大裝置206的輸入到第二放大裝置206的阻抗是高阻抗的。然而，只可改變輸出端匹配電路204a和206b，而不必總是改變輸入端匹配電路204a和206a。
因此，從輸入終端201輸入的信號(hào)通過(guò)第一傳輸線路230和第二傳輸線路231，而且它的輸出信號(hào)從輸出終端211輸出。
控制電路212依據(jù)工作頻率和輸出功率執(zhí)行控制以切換以上四種模式，即，第一個(gè)到第四模式。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，類似于實(shí)施例1，使輸出信號(hào)繞過(guò)放大裝置，并且提供了不操作放大裝置的偏壓，以便能夠通過(guò)在當(dāng)輸出功率減少時(shí)減少放大器的消耗電流來(lái)在一個(gè)寬的輸出范圍中提高效率。此外，當(dāng)不需要放大操作時(shí)，在兩個(gè)頻率處共享信號(hào)通路，而且放大器的輸出作為單個(gè)系統(tǒng)提供，由此實(shí)現(xiàn)了一個(gè)更小的電路。因?yàn)樵诘谝粋鬏斁€路230和第二傳輸線路231和同步電路210之間沒(méi)有開(kāi)關(guān)，因此能夠減少內(nèi)部損耗，并且因此能夠有效地傳輸信號(hào)。
此外，以上說(shuō)明已經(jīng)描述了功率放大器900包含兩個(gè)放大裝置，放大第一頻率信號(hào)的第一放大裝置204和放大第二頻率信號(hào)的第二放大裝置206，其中第二頻率比第一頻率高。本發(fā)明的功率放大器不限于此。可以為放大不同頻率的信號(hào)提供三個(gè)或更多的放大裝置。此時(shí)，根據(jù)放大裝置的數(shù)目準(zhǔn)備串聯(lián)連接的傳輸線路數(shù)目，而且經(jīng)由一個(gè)幾乎與第五開(kāi)關(guān)232一樣的、其中能夠由控制裝置控制導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)在傳輸線路之間接地。
從同步電路210開(kāi)始，使多條傳輸線路到節(jié)點(diǎn)的部分長(zhǎng)度和串聯(lián)連接的傳輸線路的總長(zhǎng)度分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)放大裝置的信號(hào)頻率。更可取的是，從最短一個(gè)開(kāi)始的部分長(zhǎng)度順序地對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置的信號(hào)頻率，從最高頻率開(kāi)始到最低頻率，而且使用了一個(gè)對(duì)應(yīng)于多個(gè)放大裝置中最低信號(hào)頻率的總長(zhǎng)度?？刂蒲b置依據(jù)操作放大裝置的頻率控制在傳輸線路之間的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以便即使當(dāng)提供了三個(gè)或更多放大裝置時(shí)也能夠執(zhí)行和上述實(shí)施例相同的操作。同樣在這種情況下，希望一個(gè)對(duì)應(yīng)于部分長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，而且總長(zhǎng)度等于對(duì)應(yīng)于每一信號(hào)頻率的波長(zhǎng)四分之一。
此外，在實(shí)施例1到3中，第一和第二開(kāi)關(guān)工作作為失真預(yù)補(bǔ)償電路，以便專門對(duì)要求線性的系統(tǒng)提高效率。
此外，可根據(jù)輸出功率改變操作放大裝置的直流偏壓以減少損耗電流，同時(shí)滿足了一個(gè)期望的特征，以便改善效率。
此外，還能夠通過(guò)以下操作提高效率操作放大裝置的輸入端和輸出端匹配電路中的一個(gè)或者兩個(gè)依據(jù)輸出功率改變，而且在輸出功率的最佳負(fù)載下使用。
圖3是一個(gè)框圖，顯示了在依據(jù)實(shí)施例1到3的放大裝置中的匹配電路配置的一個(gè)示例。在匹配電路300中，參考數(shù)字301表示輸入端，參考數(shù)字302表示第一開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字303表示第一并聯(lián)匹配電路單元，參考數(shù)字304表示串聯(lián)匹配電路單元，參考數(shù)字305表示第二開(kāi)關(guān)，參考數(shù)字306表示第二并聯(lián)匹配電路單元，而參考數(shù)字307表示輸出端。例如，串聯(lián)匹配電路單元由一個(gè)線圈、電容器、和傳輸線路實(shí)現(xiàn)。例如，該單元被實(shí)現(xiàn)為兩端分別連接到輸入端301和輸出端307的線圈。第一并聯(lián)匹配電路單元303和第二并聯(lián)匹配電路單元306被實(shí)現(xiàn)為例如一端接地的電容器。
響應(yīng)來(lái)自控制電路112和212的控制信號(hào)切換第一和第二開(kāi)關(guān)302和305的接通和斷開(kāi)，以改變匹配電路300的阻抗。增加由第一和第二開(kāi)關(guān)302和305和第一和第二并聯(lián)匹配電路單元303和306組成的電路的數(shù)目，以便能夠以一種更精心的方式調(diào)整匹配電路。當(dāng)不需要切換匹配電路時(shí)，能夠通過(guò)排除由第一和第二開(kāi)關(guān)302和305以及第一和第二并聯(lián)匹配電路單元303和306組成的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有恒定阻抗的匹配電路。利用上述方案，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)施例1到3的操作。(實(shí)施例4)圖4是表示放大裝置104和106(204和206)的輸入端各由開(kāi)關(guān)二極管構(gòu)成的示例的方框圖，其中的二級(jí)管由一個(gè)晶體管的輸入端直流偏壓接通和斷開(kāi)。圖4示出了當(dāng)放大裝置104和106的晶體管需要執(zhí)行放大裝置的輸入端直流偏壓需要正電壓時(shí)使用的電路。開(kāi)關(guān)400是一個(gè)用作在圖1中顯示的第一開(kāi)關(guān)103和第二開(kāi)關(guān)105的開(kāi)關(guān)。在開(kāi)關(guān)400中，參考數(shù)字401表示輸入端，參考數(shù)字402表示DC AC分離電路，參考數(shù)字402a表示一個(gè)交流信號(hào)通路，參考數(shù)字402b表示一個(gè)直流信號(hào)通路，參考數(shù)字403表示一個(gè)二極管，而參考數(shù)字404表示一個(gè)輸出端。此外，圖8a顯示了當(dāng)開(kāi)關(guān)400用于實(shí)施例1中的第一開(kāi)關(guān)103(在圖8(a)中的400a)時(shí)、以及當(dāng)開(kāi)關(guān)400用于實(shí)施例1的第二開(kāi)關(guān)105(在圖8(a)中的400b)時(shí)的一個(gè)功率放大器的部分方框圖。另外，因?yàn)檎麄€(gè)電路的操作與實(shí)施例1和2的那些相同，所以稍后將僅描述第一放大裝置104和第二放大裝置106的輸入端開(kāi)關(guān)的操作。
當(dāng)操作放大裝置104或者106時(shí)，提供到晶體管104e或者106e輸入端的直流偏壓還施加到二極管403的陽(yáng)極，而且二極管403的陰極由DC AC分離電路402以DC方式接地。因此，電流被施加到二極管403，而且開(kāi)關(guān)400被接通。當(dāng)?shù)谝环糯笱b置104或者第二放大裝置106不操作時(shí)，提供直流偏壓以便使晶體管104e或者106e以及二極管403都斷開(kāi)。
利用這個(gè)布置，能夠共享放大裝置104和106的控制端以及輸入端開(kāi)關(guān)103和105同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1和2的操作，而且能夠減少來(lái)自控制電路的控制線。
此外，如圖8(b)所示，分別由起第一開(kāi)關(guān)103作用的開(kāi)關(guān)400a和起第二開(kāi)關(guān)105作用的開(kāi)關(guān)400b保持的DC AC分離電路402被共享。而且DC AC分離電路402被布置在輸入端101和分支電路102之間，且第一和第二開(kāi)關(guān)分別被實(shí)現(xiàn)為400a′和400b′，每個(gè)都僅由二極管403組成。這樣，能夠進(jìn)一步減少該電路的規(guī)模。
此外，很明顯，能夠通過(guò)作為一個(gè)失真預(yù)補(bǔ)償電路操作由二極管403組成的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例2中效率的改善。(實(shí)施例5)參見(jiàn)圖5，下面將討論本發(fā)明的實(shí)施例5。圖5是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的功率放大器500的方框圖。在圖5中，因?yàn)殡娐方Y(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的幾乎相同，所以將僅描述其不同點(diǎn)。第一和第二放大裝置504和506分別由輸入端匹配電路504a和506a、輸出端匹配電路504b和506b、和僅僅在輸入端具有直流偏壓電源電路504c和506c的晶體管504d和506d組成。在放大裝置504和506中的晶體管504d和506d的輸出端直流偏壓由一個(gè)雙頻直流偏壓電源電路512提供。用于雙頻率的直流偏壓電源電路512連接到設(shè)置在合成電路510和輸出端511之間提供的一個(gè)節(jié)點(diǎn)514。此時(shí)，第一和第二放大裝置的輸出端匹配電路504b和506b都必須被配置，以便施加直流偏壓到晶體管504d和506d。此外，必要時(shí)，可以在節(jié)點(diǎn)514和輸出終端511之間提供一個(gè)DC載止電路。
在用于雙頻率的直流偏壓電源電路512中，第一偏置傳輸線路512a具有經(jīng)由節(jié)點(diǎn)514直接連接在合成電路510和輸出終端511之間的一端，和連接到第二偏置傳輸線路512d的一端的另一端。第二偏置傳輸線路512d的另一端連接到直流偏壓電源終端512g，并且從控制電路513提供直流偏壓。此外，經(jīng)由第一旁路電容器512b和第一子開(kāi)關(guān)512c在第一偏置傳輸線路512a和第二偏置傳輸線路512d之間接地，而且經(jīng)由第二旁路電容器512e和第二子開(kāi)關(guān)512f在第二偏置傳輸線路512d以及直流偏壓電源終端512g之間接地。此外，第一偏置傳輸線路512a的線路長(zhǎng)度是對(duì)應(yīng)于第一放大裝置504的高頻信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一，而且第一偏置傳輸線路512a的線路長(zhǎng)度和第二偏置傳輸線路的線路長(zhǎng)度的總和是對(duì)應(yīng)于第二放大裝置506的一個(gè)低頻率波長(zhǎng)的四分之一。
這樣配置的本實(shí)施例以下述方式進(jìn)行操作。
當(dāng)以兩個(gè)頻率中的高頻率執(zhí)行操作時(shí)，控制電路513執(zhí)行控制以接通第一子開(kāi)關(guān)512c，并且將所需的直流偏壓提供給直流偏壓電源終端512g。
因此，由于在連接到第一偏置傳輸線路512a的第一旁路電容器512b接地，其中第一偏置傳輸線路512a具有在高頻率的波長(zhǎng)的四分之一的長(zhǎng)度，所以在高頻率時(shí)從節(jié)點(diǎn)514到用于兩個(gè)頻率的直流偏壓電源電路512的阻抗是高阻抗。
當(dāng)以兩個(gè)頻率中的低頻率執(zhí)行操作時(shí)，控制電路513執(zhí)行控制以斷開(kāi)第一子開(kāi)關(guān)512c并接通第二子開(kāi)關(guān)512f，并且提供所需的直流偏壓給直流偏壓電源終端512g。
因此，第一和第二偏置傳輸線路512a和512d的長(zhǎng)度總和是在低頻率時(shí)波長(zhǎng)的四分之一，而且連接到第二偏置傳輸線路512d的第二旁路電容器512e通過(guò)由控制電路513接通第二子開(kāi)關(guān)512f而被接地。因此，在低頻率時(shí)從節(jié)點(diǎn)514到用于兩個(gè)頻率的直流偏壓電源電路512的阻抗是高阻抗。
因此，能夠由兩個(gè)晶體管共享的直流偏壓電源電路施加直流偏壓而不影響高頻信號(hào)。另外，即使當(dāng)?shù)诙娱_(kāi)關(guān)512f(或者最接近直流偏壓電源終端512g的一個(gè)子開(kāi)關(guān))不存在時(shí)，也能夠執(zhí)行相同的操作而且能夠減少需要控制的開(kāi)關(guān)數(shù)目。
雖然上述說(shuō)明已經(jīng)描述了具有實(shí)施例1的電路配置的情況，但是當(dāng)用于兩個(gè)頻率的直流偏壓電源電路在實(shí)施例2和3的電路配置中使用時(shí)仍然能夠執(zhí)行實(shí)施例2中的操作。
雖然上述說(shuō)明已經(jīng)描述了在旁路電容器和地之間都提供了第一子開(kāi)關(guān)512c和第一子開(kāi)關(guān)512f，但是該電容器和開(kāi)關(guān)僅須為串聯(lián)連接，而且可以在開(kāi)關(guān)和地之間提供旁路電容器。
此外，以上說(shuō)明描述了功率放大器500包含兩個(gè)放大裝置，即，放大第一頻率信號(hào)的第一放大裝置504和放大第二頻率信號(hào)的第二放大裝置506。本發(fā)明的功率放大器不限于此。類似于實(shí)施例1，可以為放大不同頻率的信號(hào)提供三個(gè)或更多的放大裝置。此時(shí)，用于雙頻率的直流偏壓電源電路512起到處理與由放大裝置處理的信號(hào)一樣多的信號(hào)的多頻直流偏壓電源電路的作用。而且希望在多頻直流偏壓電源電路中，作為本發(fā)明中的最高頻率偏置傳輸線路，具有在最高頻率時(shí)波長(zhǎng)的四分之一的偏置傳輸線路的一端連接到節(jié)點(diǎn)514，而且增加了在節(jié)點(diǎn)514和直流偏壓電源終端512g之間串聯(lián)連接的偏置傳輸線路的數(shù)目。此時(shí)，所希望的是，從節(jié)點(diǎn)514到增加的偏置傳輸線路的節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)度被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于每一個(gè)增加的偏置傳輸線路的放大裝置的對(duì)應(yīng)信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一。
此外，在根據(jù)實(shí)施例2的配置的情況下，可以提供用于放大頻率彼此相差偶數(shù)倍的信號(hào)的三個(gè)或更多放大裝置。同樣在這種情況下，用于雙頻率的直流偏壓電源電路512起到處理與由放大裝置處理的信號(hào)一樣多的信號(hào)的多頻直流偏壓電源電路的作用。而且所希望的是，在這個(gè)多頻直流偏壓電源電路中，作為本發(fā)明中的最高頻率偏置傳輸線路，具有在最高頻率時(shí)波長(zhǎng)的四分之一的偏置傳輸線路的一端連接到節(jié)點(diǎn)514，而且增加在節(jié)點(diǎn)514和直流偏壓電源終端512g之間串聯(lián)連接的偏置傳輸線路的數(shù)目。此時(shí)，所希望的是從節(jié)點(diǎn)514到增加的偏置傳輸線路的節(jié)點(diǎn)的長(zhǎng)度被設(shè)置為對(duì)應(yīng)于每一個(gè)增加的偏置傳輸線路的放大裝置的對(duì)應(yīng)信號(hào)波長(zhǎng)的四分之一。
另外，通過(guò)以多級(jí)連接實(shí)施例1到5所示的功率放大器，能夠以輸出功率的步長(zhǎng)更完善地改善效率。
此外，實(shí)施例1到5的功率放大器或者使用上述放大器的多級(jí)功率放大器被布置在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上，以便能夠減少電路的尺寸。
此外，某些部件被布置在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上，而其它部件在以不同的處理過(guò)程中布置在由不同材料構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底上，以便能夠共享每個(gè)極好的特征。
圖6中的便攜式無(wú)線電設(shè)備被配置為使用實(shí)施例1到5中的功率放大器，以便有可能實(shí)現(xiàn)諸如便攜式無(wú)線電設(shè)備之類的通信設(shè)備，其能夠在至少兩個(gè)頻率以被小尺寸和高效率被使用。
此外，在上述實(shí)施例中，輸入端101、201、和501、第一開(kāi)關(guān)103、203、和503、第二開(kāi)關(guān)105、205、和505，以及第三開(kāi)關(guān)107、207、和507對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的分支輸出裝置。此外，第一開(kāi)關(guān)103、203、和503以及第二開(kāi)關(guān)105、205、和505對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的放大裝置輸入開(kāi)關(guān)，第三開(kāi)關(guān)107、207、和507對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的旁路輸入開(kāi)關(guān)，而傳輸線路108對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的旁路裝置。此外，輸入端直流偏壓電源電路104c、204c、106c、206c、和504c以及輸出端直流偏壓電源電路104d、106d、204d、和206d對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的直流偏壓電源電路。另外，同步電路110、210、和510對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的合成輸出設(shè)備。此外，第四開(kāi)關(guān)109和509對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的傳輸線路輸出開(kāi)關(guān)。此外，第四開(kāi)關(guān)209被包含在本發(fā)明的接地裝置中。此外，輸入端匹配電路104a、204a、504a、106a、206a、和506a對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的第一匹配電路，而輸出端匹配電路104b、204b、504b、106b，206b、和506b對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的第二匹配電路。另外，控制電路113、213、和513對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的控制裝置。此外，第一偏置傳輸線路512a對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的最高頻率偏置傳輸線路，而且第一偏置傳輸線路512a和第二偏置傳輸線路512d對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的傳輸線路組。
此外，在實(shí)施例2中，第一傳輸線路230和第二傳輸線路231對(duì)應(yīng)于第二發(fā)明中的旁路傳輸線路，第四開(kāi)關(guān)209被包含在第二發(fā)明的第一接地裝置中，而且第五開(kāi)關(guān)209被包含在第二發(fā)明的第二接地裝置中。
工業(yè)實(shí)用性如說(shuō)明所描述的，很顯然，根據(jù)本發(fā)明，能夠?yàn)榘糯蟛煌l帶的信號(hào)的多個(gè)放大裝置的功率放大器實(shí)現(xiàn)小型化以及在低輸出時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的效率。
權(quán)利要求
1.一種功率放大器，包括具有一個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端的分支輸出裝置，多個(gè)放大裝置，連接到該分支輸出裝置的一些輸出端，并且以彼此不同的信號(hào)頻率工作，連接到該分支輸出裝置的其它輸出端的旁路裝置，合成輸出單元，接收該多個(gè)放大裝置的輸出以及來(lái)自旁路裝置的輸出作為輸入，并且具有連接到外部的輸出端，開(kāi)關(guān)裝置，切換旁路裝置導(dǎo)通和不導(dǎo)通，以及控制裝置，用于控制分支輸出裝置的導(dǎo)通，該多個(gè)放大裝置的導(dǎo)通和放大操作，以及開(kāi)關(guān)裝置的導(dǎo)通，其中控制裝置根據(jù)信號(hào)頻率和所需的輸出功率執(zhí)行控制，以使放大到分支輸出裝置的輸入，并經(jīng)由該多個(gè)放大裝置中的任何一個(gè)輸出到合成輸出單元，或者未經(jīng)放大地經(jīng)由旁路裝置輸出到合成輸出單元。
2.一種功率放大器，包含具有一個(gè)輸入終端和多個(gè)輸出終端的分支輸出裝置，多個(gè)放大裝置，連接到該分支輸出裝置的一些輸出，并且以彼此不同的信號(hào)頻率工作，連接到該分支輸出裝置的其它輸出端并且具有多條互相串聯(lián)連接的旁路傳輸線路的旁路傳輸線路組，連接到該多個(gè)放大裝置的每個(gè)輸出以及來(lái)自傳輸線路組的輸出的合成輸出單元，在傳輸線路組和分支輸出裝置的第一節(jié)點(diǎn)上提供的第一接地裝置，允許進(jìn)行導(dǎo)通控制，在傳輸線路組的旁路傳輸線路之間的第二節(jié)點(diǎn)上提供的多個(gè)第二接地裝置，允許進(jìn)行導(dǎo)通控制，以及控制裝置，用于控制分支輸出裝置的導(dǎo)通，該多個(gè)放大裝置的導(dǎo)通和放大操作，第一接地裝置的導(dǎo)通，以及第二接地裝置的導(dǎo)通，其中從合成輸出單元看，從傳輸線路組到第二節(jié)點(diǎn)中每一個(gè)的部分長(zhǎng)度以及該傳輸線路組的總長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置的每一個(gè)信號(hào)頻率，從最短長(zhǎng)度開(kāi)始的該部分長(zhǎng)度從最高頻率開(kāi)始到最低頻率依次地對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置的信號(hào)頻率，總長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置中的最低信號(hào)頻率，以及控制裝置根據(jù)信號(hào)頻率和所需的輸出功率執(zhí)行控制，以便放大到該分支輸出裝置的輸入，并且經(jīng)由該多個(gè)放大裝置中的任何一個(gè)輸出到合成輸出單元，或者未經(jīng)放大地將該輸入經(jīng)由傳輸線路組輸出到合成輸出單元。
3.一種功率放大器，包含具有一個(gè)輸入終端和多個(gè)輸出終端的分支輸出裝置，多個(gè)放大裝置，連接到分支輸出裝置的一些輸出，并且以彼此不同的信號(hào)頻率工作，連接到分支輸出裝置的其它輸出的傳輸線路，連接到該多個(gè)放大裝置的每個(gè)輸出以及來(lái)自傳輸線路的輸出的合成輸出單元，在該傳輸線路的分支輸出裝置的一端上提供的接地裝置，允許進(jìn)行導(dǎo)通控制，以及控制裝置，用于控制分支輸出裝置的導(dǎo)通，該多個(gè)放大裝置的導(dǎo)通和放大操作，以及接地裝置的導(dǎo)通，其中信號(hào)頻率彼此相差偶數(shù)倍，以及控制裝置根據(jù)信號(hào)頻率和所需的輸出功率執(zhí)行控制，以便放大到分支輸出裝置的輸入并且經(jīng)由該多個(gè)放大裝置中的任何一個(gè)輸出到合成輸出單元，或者將該輸入未經(jīng)放大地經(jīng)由傳輸線路輸出到合成輸出單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器，其中放大裝置包含提供在分支輸入裝置一端的第一匹配電路，提供在合成輸出單元一端的第二匹配電路，提供在第一匹配電路和第二匹配電路之間提供的晶體管，以及提供在第一匹配電路和晶體管之間和/或在第二匹配電路和晶體管之間提供的直流偏壓電源電路；和第一匹配電路和第二匹配電路中的至少一個(gè)具有可變阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率放大器，其特征在于控制裝置根據(jù)該多個(gè)工作的放大裝置中的任何一個(gè)的輸出來(lái)改變第一匹配電路和第二匹配電路中的一個(gè)或者二者的阻抗，該匹配電路由工作的放大裝置保持。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率放大器，其特征在于第一匹配電路和/或第二匹配電路包含連接到分支輸入裝置或者晶體管的一個(gè)輸出端的輸入端，連接到晶體管或者合成輸出單元的一個(gè)輸入端的輸出端，至少一個(gè)連接在輸入端和輸出端之間的串聯(lián)匹配電路單元，至少一個(gè)連接在輸入端和串聯(lián)匹配電路單元之間，在兩個(gè)串聯(lián)的匹配電路單元之間，或者在串聯(lián)的匹配電路單元和輸出端之間的開(kāi)關(guān)，并由控制裝置控制該開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)，以及連接到開(kāi)關(guān)的另一端的并聯(lián)匹配電路單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的功率放大器，其特征在于分支輸入裝置包括用于與該多個(gè)放大裝置中的每一個(gè)導(dǎo)通的放大裝置輸入開(kāi)關(guān)，以及用于與旁路裝置，傳輸線路，和傳輸線路組中的一個(gè)導(dǎo)通的旁路輸入開(kāi)關(guān)；和放大裝置輸入開(kāi)關(guān)作為一個(gè)失真預(yù)補(bǔ)償電路操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率放大器，其特征在于放大裝置輸入開(kāi)關(guān)具有由到放大裝置的輸入端直流偏壓控制其接通和斷開(kāi)的二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率放大器，進(jìn)一步包含連接到在輸出合成單元和輸出終端之間的節(jié)點(diǎn)的用于多頻率的直流偏壓電源電路，其中該用于多頻率的直流偏壓電源電路根據(jù)與該多個(gè)放大裝置中的工作的放大裝置對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率放大器，其特征在于該用于多頻率的直流偏壓電源電路包括具有多個(gè)對(duì)應(yīng)于信號(hào)頻率的偏置傳輸線路并且彼此串聯(lián)連接的傳輸線路組，其中這些信號(hào)頻率對(duì)應(yīng)于該多個(gè)放大裝置，連接到對(duì)應(yīng)于最高信號(hào)頻率的最高頻率偏置傳輸線路的一端的第一旁路電容器，該電容器設(shè)置在傳輸線路組的一端并且另一端連接到該節(jié)點(diǎn)，和第一旁路電容器串聯(lián)連接的第一子開(kāi)關(guān)，由控制裝置控制該第一子開(kāi)關(guān)接通和斷開(kāi)。至少一個(gè)連接在傳輸線路組的多個(gè)偏置傳輸線路之間的第二旁路電容器，與第二旁路電容器串聯(lián)連接的第二子開(kāi)關(guān)，以及在傳輸線路組的另一端提供的偏置終端，該偏置終端連接到未與另一個(gè)偏置傳輸線路連接的一端，并且被提供從控制裝置提供的直流偏壓；以及最高頻率偏置傳輸線路的另一端經(jīng)由第一旁路電容器和第一子開(kāi)關(guān)接地，經(jīng)由第二旁路電容器和第二子開(kāi)關(guān)，在除了最高頻率偏置傳輸線路的另一端之外的傳輸線路組的多個(gè)偏置傳輸線路之間接地，第一旁路電容器在信號(hào)頻率的最高信號(hào)頻率短路，以及第二旁路電容器在與從連接位置到節(jié)點(diǎn)的傳輸線路總長(zhǎng)度有關(guān)的信號(hào)頻率短路。
11.一種具有多級(jí)構(gòu)造的功率放大器，其中組合和使用根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器作為至少一級(jí)或更多級(jí)的放大器。
12.一種功率放大器，其中將根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器中的所有或者部分部件配置在同一個(gè)半導(dǎo)體襯底上。
13.一種功率放大器，其中將根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器中的所有或者部分部件配置在多個(gè)彼此不同的半導(dǎo)體襯底上。
14.一種通信裝置，包含信號(hào)處理電路，傳輸來(lái)自該信號(hào)處理電路的信號(hào)，并且具有功率放大器的傳輸電路，發(fā)送該傳輸電路的輸出和接收一個(gè)接收信號(hào)的天線，以及處理該接收信號(hào)的接收電路，其中該功率放大器是根據(jù)權(quán)利要求1到13中的任何一項(xiàng)所述的功率放大器。
全文摘要
一種放大兩個(gè)頻帶的信號(hào)的功率放大器，減小其尺寸并改善在低輸出時(shí)的效率。該功率放大器包括輸入端501；具有一個(gè)輸入和多個(gè)輸出的分支電路102等，其中該輸入連接到輸入端501；連接到分支電路102等的某些輸出、并且以彼此不同的信號(hào)頻率工作的放大裝置104和106；一條連接到分支電路102的其它輸出之一的傳輸線路108；連接到放大裝置的輸出、以及來(lái)自傳輸線路的輸出的合成電路110；在該傳輸線路和合成輸出單元之間提供的開(kāi)關(guān)109；以及控制分支電路102等的導(dǎo)通，放大裝置104和106的導(dǎo)通和放大操作，以及開(kāi)關(guān)109的導(dǎo)通的控制電路112。
文檔編號(hào)H03F3/60GK1481609SQ01820654
公開(kāi)日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2001年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月15日
發(fā)明者小松直樹(shù), 松浦徹, 磯野啟史, 石田薰, 史 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社