專利名稱：高頻電功率放大裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有級(jí)聯(lián)的多個(gè)放大器的高頻電功率放大裝置，特別是，涉及適應(yīng)發(fā)送要求的電功率，將從多個(gè)放大器中選擇的一個(gè)放大器的輸出以低損耗發(fā)送，由此實(shí)現(xiàn)高電功率效率的高頻電功率放大裝置。
背景技術(shù)：
攜帶式電話機(jī)的發(fā)射輸出不一定需要維持最大的電平，如果距電話對(duì)方基站的距離小，則可減小發(fā)射輸出。在一般性的環(huán)境下，可以以最大電平的1/10的發(fā)射輸出來(lái)十分穩(wěn)定地使用攜帶式電話機(jī)。如此，通過(guò)減小發(fā)射輸出，可以防止無(wú)用的電功率消耗，有效利用作為攜帶式電話機(jī)驅(qū)動(dòng)源的二次電池的容量，可以長(zhǎng)時(shí)間使用攜帶式電話機(jī)。
為可變地控制具有級(jí)聯(lián)的多個(gè)放大器的高頻電功率放大裝置的輸出，如在特開(kāi)平4-260209號(hào)公報(bào)中記載的，適應(yīng)所需要的輸出電功率選擇多個(gè)放大器中的一個(gè)，將所選放大器的輸出提供給高頻電功率放大裝置的輸出端子。即，送向高頻電功率放大裝置的高頻輸入信號(hào)通過(guò)比所選放大器上流側(cè)(即前級(jí))的一個(gè)以上放大器被放大，然后經(jīng)過(guò)所選放大器放大。然后，將所選放大器下流側(cè)(即后級(jí))的一個(gè)以上放大器旁路，將該結(jié)果所得的放大信號(hào)從高頻電功率放大裝置發(fā)送出。并且，在選擇第1級(jí)放大器的情況下，不存在所選第1級(jí)放大器上流側(cè)的放大器，將第2級(jí)至最終級(jí)的放大器旁路，通過(guò)第1級(jí)放大器放大的輸入信號(hào)從電功率放大裝置中發(fā)送出。而且，在選擇最終級(jí)放大器的情況下，不存在比所選最終級(jí)放大器下流側(cè)的放大器，輸入信號(hào)通過(guò)第1級(jí)至最終級(jí)放大器放大后，從電功率放大裝置發(fā)送出。
如圖4所示，這種高頻電功率放大裝置具有級(jí)聯(lián)的第1級(jí)放大器1和第2級(jí)放大器2，以及通過(guò)控制電路5切換控制的開(kāi)關(guān)電路3。開(kāi)關(guān)電路3配置在第1級(jí)放大器1的輸出端子和第2級(jí)放大器2的輸入端子及旁路電路之間。在旁路電路中設(shè)置半波長(zhǎng)延遲線路(λg/2線路)4，旁路電路連接到電功率放大裝置的輸出端子6b上。參考符號(hào)6a表示電功率放大裝置的輸入端子，7a表示第1級(jí)放大器1和開(kāi)關(guān)電路3之間配置的匹配電路，7b表示第2級(jí)放大器2和輸出端子6b之間配置的匹配電路。
在需要高輸出電功率的情況下，開(kāi)關(guān)電路3轉(zhuǎn)換到第2級(jí)放大器2側(cè)，第1級(jí)放大器1的輸出經(jīng)第2級(jí)放大器2的放大，得到高輸出。在需要低輸出電功率的情況下，使開(kāi)關(guān)電路3轉(zhuǎn)換到旁路電路側(cè)，將第2級(jí)放大器2旁路，第1級(jí)放大器1的輸出作為低輸出從放大裝置發(fā)送出。
根據(jù)這種高頻電功率放大裝置，在開(kāi)關(guān)電路3連接到第2級(jí)放大器2上、旁路電路側(cè)接點(diǎn)3a斷開(kāi)時(shí)，由于在該接點(diǎn)3a處對(duì)于輸入信號(hào)來(lái)說(shuō)電阻變高，而且由于在旁路電路中插入了1/2波長(zhǎng)延遲線4，因而可以毫無(wú)問(wèn)題地從第2級(jí)放大器2取出高輸出。
然而，在開(kāi)關(guān)電路3連接到旁路電路上得到低輸出電功率的情況下，由于第2級(jí)放大器2連接在高頻電功率放大裝置的輸出端子6b上，從高頻電功率放大裝置的輸出端子6b側(cè)看去第2級(jí)放大器2的輸出阻抗與天線等負(fù)載(未圖示)相比變?yōu)椴豢珊雎缘闹?。為此，在開(kāi)關(guān)電路3連接到旁路電路的狀態(tài)下，第2級(jí)放大器2起到作為第1級(jí)放大器的負(fù)載的作用，使損耗增大。
特開(kāi)2000-165164號(hào)公報(bào)公開(kāi)了另一類型的高頻電功率放大裝置。如圖5所示，該電功率放大裝置具有輸入第1級(jí)放大器1及第2級(jí)放大器2的輸出的方向性結(jié)合器8，以及由控制電路5控制的終端開(kāi)關(guān)9，借助終端開(kāi)關(guān)9，方向性結(jié)合器8的隔離端子8a以規(guī)定的阻抗9a為終端，或使隔離端子8a開(kāi)路，或短路，從而使方向性結(jié)合器8的終端阻抗成為可變的。
根據(jù)該電功率放大裝置，在為得到高輸出而將開(kāi)關(guān)電路3與第2級(jí)放大器2連接的情況下，通過(guò)使方向性結(jié)合器8的隔離端子8a開(kāi)路或短路，在方向性結(jié)合器5處的損耗可減低到某種程度。
然而，按照這樣的裝置構(gòu)成，由于含有方向性結(jié)合器8，電功率放大裝置大型化，而且，由于設(shè)置了用于將放大器1、2各自的輸出提供給輸出端子6b的方向性結(jié)合器8，特別是在發(fā)送低輸出時(shí)損耗增大。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種高頻電功率放大裝置，該裝置構(gòu)成簡(jiǎn)單，通過(guò)將級(jí)聯(lián)的多個(gè)放大器中所需的一個(gè)放大器的輸出低損耗地提供給輸出端子，可以以高電功率效率產(chǎn)生可變輸出。
有關(guān)本發(fā)明的高頻電功率放大裝置具有多個(gè)放大器，按飽和電功率小的順序級(jí)聯(lián)，并包括至少第1級(jí)放大器和最終級(jí)放大器；輸入端子，與第1級(jí)放大器連接；輸出端子，與最終級(jí)放大器連接；電功率控制部，適應(yīng)外部所要求的輸出電功率，選擇性地將多個(gè)放大器中所需要的一個(gè)放大器的輸出提供給輸出端子，同時(shí)在所需要的放大器不是最終級(jí)放大器的情況下使比所需要的一個(gè)放大器下流側(cè)的一個(gè)以上放大器處于斷流狀態(tài)；輸出延遲線，連接在輸出端子和最終級(jí)放大器之間，且具有在最終級(jí)放大器處于斷流狀態(tài)時(shí)使從輸出端子看去最終級(jí)放大器變?yōu)楦咦杩沟木€路長(zhǎng)。
按照本發(fā)明，沒(méi)有必要在多個(gè)放大器和高頻電功率放大裝置的輸出端子之間設(shè)置方向性結(jié)合器，不會(huì)發(fā)生由于方向性結(jié)合器引起的損耗。因此電功率放大裝置的電功率效率提高，而且，可以簡(jiǎn)易地構(gòu)成電功率放大裝置。而且，當(dāng)把比最終級(jí)放大器上流側(cè)的任意一個(gè)放大器的輸出選擇性地提供給電功率放大裝置的輸出端子時(shí)，高阻抗輸出延遲線防止了在比任意放大器下流側(cè)的一個(gè)以上放大器成為第1級(jí)放大器至所述任意放大器的負(fù)載。從而可以無(wú)實(shí)質(zhì)性損耗地將比任意放大器下流側(cè)的一個(gè)以上放大器旁路，將任意放大器的輸出提供給高頻電功率放大裝置的輸出端子，由此高頻電功率放大裝置可以以高電功率效率發(fā)送可變輸出。特別是可以提高發(fā)送低電功率至中等電功率的輸出時(shí)的電功率效率。
在本發(fā)明中，理想的是，高頻電功率放大裝置還具有各自介于該裝置的輸出端子和多個(gè)放大器中對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰放大器之間的一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路，電功率控制部適應(yīng)所要求的輸出電功率將一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路中所需要的一個(gè)開(kāi)關(guān)電路閉合。
按照這種合適的方式，通過(guò)把所需要的一個(gè)開(kāi)關(guān)電路閉合，可以向高頻電功率放大器的輸出端子選擇性地提供所需要的一個(gè)放大器的輸出。
理想的是，高頻電功率放大裝置還具有各自介于偏置電壓源和多個(gè)放大器中除第1級(jí)放大器以外的放大器之間的一個(gè)以上偏置開(kāi)關(guān)，電功率控制部在所需要的一個(gè)放大器不是最終級(jí)放大器的情況下將比前述所需要的一個(gè)放大器下流側(cè)的一個(gè)以上放大器所對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)偏置開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
按照這種合適的方式，通過(guò)斷開(kāi)至少一個(gè)偏置開(kāi)關(guān)，可以使比所需要的一個(gè)放大器下流側(cè)的一個(gè)以上放大器處于斷流狀態(tài)。
理想的是，這樣設(shè)定輸出延遲線的線路長(zhǎng)，當(dāng)最終級(jí)放大器處于斷流狀態(tài)時(shí)，從電功率放大裝置的輸出端子看去向最終級(jí)放大器提供高的純電阻。
按照這種合適的方式，在向電功率放大裝置的輸出端子提供任意放大器的輸出時(shí)，可以確實(shí)防止一個(gè)以上下流側(cè)放大器變?yōu)榈?級(jí)放大器至任意放大器的負(fù)載，使電功率的效率提高。
理想的是，一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路各具有一側(cè)連接在與該開(kāi)關(guān)電路有關(guān)的2個(gè)放大器之間的第1開(kāi)閉接點(diǎn)，介于第1開(kāi)閉接點(diǎn)的另一側(cè)與電功率放大裝置的輸出端子之間的第2開(kāi)閉接點(diǎn)，和一側(cè)連接在第1及第2開(kāi)閉接點(diǎn)之間，同時(shí)另一側(cè)接地的第3開(kāi)閉接點(diǎn)，第3開(kāi)閉接點(diǎn)在電功率控制部的控制下，一方面在第1及第2開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)閉合，另一方面在第1及第2開(kāi)閉接點(diǎn)閉合時(shí)斷開(kāi)。
按照這種合適的方式，當(dāng)?shù)?及第2開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)兩接點(diǎn)間的隔離十分高，通過(guò)兩接點(diǎn)防止各放大器和電功率放大裝置的輸出端子之間的高頻信號(hào)泄漏，由此可降低損耗，而且可使開(kāi)關(guān)電路小型。
理想的是，電功率放大裝置還具有連接在多個(gè)放大器的輸出側(cè)，分別提高多個(gè)放大器的輸出阻抗的多個(gè)輸出匹配電路。更理想的是，各輸出匹配電路將與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)放大器的輸出阻抗提高到200Ω的程度。
按照這種合適的方式，可以通過(guò)導(dǎo)通電阻來(lái)降低損耗，該導(dǎo)通電阻是為了向電功率放大裝置的輸出端子提供多個(gè)放大器中所需要的一個(gè)輸出而將對(duì)應(yīng)所需要的一個(gè)放大器的開(kāi)關(guān)電路閉合時(shí)的導(dǎo)通電阻。
理想的是，電功率放大裝置還具有連接在一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路、輸出延遲線和電功率放大裝置的輸出端子之間的阻抗變換電路，該阻抗變換電路形成為使所述多個(gè)放大器各自的輸出與電功率放大裝置的輸出端子的阻抗匹配。例如，電功率放大裝置的輸出端子的阻抗設(shè)定在50Ω的程度。
按照這種合適的方式，電功率放大裝置對(duì)于天線等負(fù)載來(lái)說(shuō)可以以低損耗高電功率效率提供輸出電功率。
理想的是，電功率放大裝置還具有一個(gè)以上的第1旁路延遲線，各第1旁路延遲線具有1/4波長(zhǎng)的線路長(zhǎng)，并介于多個(gè)放大器中對(duì)應(yīng)的一個(gè)和與之對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)電路之間。
按照這種合適的方式，形成旁路電路，該旁路電路使得可以向電功率放大裝置的輸出端子提供除最終級(jí)放大器以外一個(gè)以上放大器的輸出。當(dāng)向輸出端子提供任意一個(gè)放大器的輸出時(shí)，與余下的一個(gè)以上放大器對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)旁路電路的開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)，從而將至少一個(gè)旁路電路從放大器斷開(kāi)。在各旁路電路中，由于設(shè)置了第1旁路延遲線，使被從放大器斷開(kāi)的旁路電路的阻抗高，可以降低有關(guān)旁路電路的損耗。而且，各開(kāi)關(guān)電路閉合時(shí)，該開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通電阻對(duì)向電功率放大裝置的輸出端子提供的放大器輸出的影響降低，因而可降低有關(guān)各開(kāi)關(guān)電路的損耗。
更理想的是，一個(gè)以上的開(kāi)關(guān)電路各具有介于與之對(duì)應(yīng)的放大器和電功率放大裝置的輸出端子之間的第1開(kāi)閉接點(diǎn)，和介于該放大器和地之間的第2開(kāi)閉接點(diǎn)，第2開(kāi)閉接點(diǎn)形成為在電功率控制部的控制下，當(dāng)?shù)?開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)閉合，同時(shí)當(dāng)?shù)?開(kāi)閉接點(diǎn)閉合時(shí)斷開(kāi)。
按照這種合適的方式，在第1開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)放大器和電功率放大裝置的輸出端子之間的隔離高，因而可降低由于兩者之間高頻信號(hào)的泄漏造成的損耗。
關(guān)于具有各自有1/4波長(zhǎng)線路長(zhǎng)的一個(gè)以上第1旁路延遲線的合適方式的電功率放大裝置，理想的是，該裝置還具有連接在電功率放大裝置的輸出端子和一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路之間且具有1/4波長(zhǎng)線路長(zhǎng)的第2旁路延遲線。
在這種合適的方式中，可向電功率放大裝置的輸出端子提供放大器輸出的旁路電路各包含第1和第2旁路延遲線。按照這種方式，當(dāng)各旁路電路從與其對(duì)應(yīng)的放大器斷路時(shí)，從放大器看去旁路電路的阻抗以及從電功率放大裝置的輸出端子看去旁路電路的阻抗每個(gè)都可以十分高。結(jié)果，抑制了旁路電路對(duì)于從各旁路電路相鄰的上流側(cè)放大器向該旁路電路相鄰的下流側(cè)放大器進(jìn)行的高頻信號(hào)傳送以及來(lái)自最終級(jí)放大器的信號(hào)輸出的影響。即，可以通過(guò)第1級(jí)放大器至最終級(jí)放大器以低損耗放大高頻信號(hào)，并從最終級(jí)放大器取出高頻信號(hào)。而且，在通過(guò)旁路電路將所需要的一個(gè)放大器的輸出提供給電功率放大裝置的輸出端子的情況下，由于旁路電路的第1及第2旁路延遲線作為一個(gè)整體構(gòu)成具有1/2波長(zhǎng)線路長(zhǎng)的延遲線，可以以低損耗將放大器的輸出提供給電功率放大裝置的輸出端子。
理想的是，各開(kāi)關(guān)電路具有介于第1旁路延遲線和第2旁路延遲線之間的第1開(kāi)閉接點(diǎn)，介于第1旁路延遲線和第1開(kāi)閉接點(diǎn)的連接點(diǎn)與地之間的第2開(kāi)閉接點(diǎn)，和介于第1開(kāi)閉接點(diǎn)和第2旁路延遲線的連接點(diǎn)與地之間的第3開(kāi)閉接點(diǎn)，第2及第3開(kāi)閉接點(diǎn)形成為在電功率控制部的控制下在第1開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)閉合，同時(shí)在第1開(kāi)閉接點(diǎn)閉合時(shí)斷開(kāi)。
按照這種合適的方式，在各開(kāi)關(guān)電路的第1開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，從該開(kāi)關(guān)電路對(duì)應(yīng)的放大器看去第1旁路延遲線的阻抗以及從電功率放大裝置的輸出端子看去的第2旁路延遲線的阻抗每個(gè)都可以十分高。即由于從放大器斷路的旁路電路的阻抗高，可以降低因旁路電路引起的損耗。
理想的是，電功率放大裝置還具有與多個(gè)放大器的輸入側(cè)連接的多個(gè)輸入匹配電路，各輸入匹配電路使得從電功率放大裝置的輸入端子或從該輸入匹配電路相鄰的上流側(cè)的放大器提供的高頻信號(hào)變得與該輸入匹配電路相鄰的下流側(cè)放大器阻抗匹配。
按照這種合適的方式，在相鄰兩放大器間高頻信號(hào)可以以低損耗進(jìn)行傳送。
更理想的是，電功率放大裝置還具有多個(gè)輸入延遲線，各輸入延遲線介于與其對(duì)應(yīng)的輸入匹配電路和該輸入匹配電路相鄰的上流側(cè)放大器之間。而且，各輸入延遲線形成為在一側(cè)連接于上流側(cè)放大器和下流側(cè)放大器之間的開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)時(shí)，使從上流側(cè)放大器看去下流側(cè)放大器的阻抗提高。在此，上流側(cè)放大器配置在輸入延遲線相鄰的上流側(cè)，而且，下流側(cè)放大器配置在該上流側(cè)放大器相鄰的下流側(cè)。
按照這種合適的方式，在某一開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)，同時(shí)該開(kāi)關(guān)電路的下流側(cè)放大器處于斷流狀態(tài)時(shí)，可以有效地防止該開(kāi)關(guān)電路上流側(cè)放大器和下流側(cè)放大器之間的干擾。
具有由第1級(jí)放大器和最終級(jí)放大器構(gòu)成的多個(gè)放大器的電功率放大裝置，可以具有介于該裝置的輸出端子和輸出延遲線之間的循環(huán)器。循環(huán)器具有通過(guò)開(kāi)關(guān)電路輸入第1級(jí)放大器的輸出的第1端子，通過(guò)輸出延遲線輸入最終級(jí)放大器的輸出的第2端子，和與電功率放大裝置的輸出端子連接的第3端子，形成為把在第1端子收到的信號(hào)傳送到第2端子，然后再傳送到第3端子，同時(shí)把在第2端子收到的信號(hào)傳送到第3端子，從而將第1級(jí)放大器或最終級(jí)放大器的輸出提供給電功率放大裝置的輸出端子。
按照這種合適的方式，可以不引起最終級(jí)放大器的輸出向第1級(jí)放大器泄漏，通過(guò)循環(huán)器的第2及第3端子以低損耗向電功率放大裝置的輸出端子提供最終級(jí)放大器的輸出。而且，由于輸出延遲線介于循環(huán)器和最終級(jí)放大器之間，從電功率放大裝置的輸出端子看去最終級(jí)放大器的阻抗十分高，因而可以以低損耗向電功率放大裝置的輸出端子提供第1級(jí)放大器的輸出。
圖面的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明第1實(shí)施例的高頻電功率放大裝置的概略方框圖，圖2是示出本發(fā)明第2實(shí)施例的高頻電功率放大裝置的概略方框圖，圖3是示出本發(fā)明第3實(shí)施例的高頻電功率放大裝置的概略方框圖，圖4是示出以前的高頻電功率放大裝置的概略方框圖，以及圖5是示出具有方向性結(jié)合器的以前的高頻電功率放大裝置的概略方框圖。
詳細(xì)說(shuō)明以下說(shuō)明關(guān)于本發(fā)明第1實(shí)施例的高頻電功率放大裝置。
有關(guān)本實(shí)施例的高頻電功率放大裝置例如裝載在攜帶式電話機(jī)的發(fā)射部，適應(yīng)基站所需要的輸出電功率，發(fā)出可變輸出，提供給作為負(fù)載的天線。
這種高頻電功率放大裝置具有按飽和電功率小的順序級(jí)聯(lián)的多個(gè)例如n個(gè)放大器構(gòu)成的多級(jí)放大器。第1級(jí)放大器至第n級(jí)放大器各自通過(guò)例如在GaAs化合物半導(dǎo)體上形成的異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)等的高頻電功率放大用晶體管構(gòu)成。圖1中，作為第1級(jí)放大器、第2級(jí)放大器以及最終級(jí)放大器的第n級(jí)放大器用記號(hào)Q1、Q2及Qn表示，省略了第3級(jí)至第n-1級(jí)放大器的圖示。放大器Q1--Qn的發(fā)射極接地，集電極通過(guò)扼流圈RFC1--RFCn與驅(qū)動(dòng)電源Vcc連接，在基極通過(guò)偏置元件rfc1--frcn分別施加來(lái)自偏置電壓源E1-En的偏置電壓Vb1--Vbn。
在放大器Q1--Qn的輸入側(cè)，設(shè)置輸入匹配電路IM1--IMn，用于使從電功率放大裝置的輸入端子10或從相鄰的上流側(cè)的放大器向各放大器提供的高頻信號(hào)與各放大器阻抗匹配。而且，在放大器Q1--Qn的輸出側(cè)，設(shè)置輸出匹配電路OM1--OMn，使各放大器的輸出阻抗例如增高至200歐姆的程度。各放大器形成為以規(guī)定的增益放大通過(guò)輸入匹配電路提供的信號(hào)，放大了的信號(hào)通過(guò)輸出匹配電路輸出。
為了例如適應(yīng)基站所要求的輸出電功率而使輸出可變，高頻電功率放大裝置具有各自介于對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰放大器Q1、Q2--Qn-1、Qn和輸出端子20之間的第1至第n-1開(kāi)關(guān)電路(只圖示了第1及第2開(kāi)關(guān)電路SW1、SW2)，以及適應(yīng)所要求的輸出電功率，將n-1個(gè)開(kāi)關(guān)電路全部斷開(kāi)，或選擇性地將所要的一個(gè)開(kāi)關(guān)電路閉合的電功率控制部17。
詳細(xì)地說(shuō)，第1開(kāi)關(guān)電路SW1具有第1至第3開(kāi)閉接點(diǎn)SWa-SWc。第1接點(diǎn)SWa一側(cè)連接在與第1開(kāi)關(guān)電路SW1相鄰的上流側(cè)的輸出匹配電路OM1和相鄰的下流側(cè)的輸入匹配電路IM2之間，而且，第1接點(diǎn)SWa的另一側(cè)與第2接點(diǎn)SWb的一側(cè)連接。第2接點(diǎn)SWb的另一側(cè)通過(guò)阻抗變換電路21與電功率放大裝置的輸出端子20連接。第3接點(diǎn)SWc的一側(cè)連接在第1、第2接點(diǎn)SWa、SWb之間，第3接點(diǎn)SWc的另一側(cè)接地。在電功率控制部17的控制下，第3接點(diǎn)SWc在第1接點(diǎn)SWa、第2接點(diǎn)SWb斷開(kāi)時(shí)閉合，在該兩接點(diǎn)閉合時(shí)斷開(kāi)。同樣，第2-第n-1開(kāi)關(guān)電路各自由第1-第3開(kāi)閉接點(diǎn)SWa-SWc構(gòu)成。
按照如此構(gòu)成的開(kāi)關(guān)電路，由于在第1開(kāi)閉接點(diǎn)SWa及第2開(kāi)閉接點(diǎn)SWb斷開(kāi)時(shí)該兩接點(diǎn)通過(guò)第3開(kāi)閉接點(diǎn)SWc而接地，兩接點(diǎn)間的隔離程度變得非常高，防止了在兩者間的信號(hào)泄漏，從而可降低損耗。而且，開(kāi)關(guān)電路可以小型化。
而且，在全部開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)時(shí)，最終級(jí)放大器Qn的輸出通過(guò)輸出匹配電路OMn、輸出延遲線16及阻抗變換電路21提供給輸出端子20。另一方面，在將開(kāi)關(guān)選擇輸出SS1從控制部17提供給某個(gè)開(kāi)關(guān)電路時(shí)，該開(kāi)關(guān)電路的第1開(kāi)閉接點(diǎn)SWa和第2開(kāi)閉接點(diǎn)SWb閉合，與此同時(shí)第3開(kāi)閉接點(diǎn)SWc斷開(kāi)，該開(kāi)關(guān)電路相鄰的上流側(cè)放大器的輸出通過(guò)阻抗變換電路21提供給輸出端子20，而將比該上流側(cè)放大器的下流側(cè)的一個(gè)以上的放大器旁路。
阻抗變換電路21通過(guò)使具有高輸出阻抗的各放大器的輸出與電功率放大裝置的輸出端子阻抗匹配，由此可以低損耗將放大器輸出提供給輸出端子20。例如，將輸出端子阻抗設(shè)定成與天線的阻抗等電功率放大裝置的負(fù)載阻抗對(duì)應(yīng)的50Ω的程度。
關(guān)于第2級(jí)放大器至第n級(jí)放大器Qn，電功率放大裝置被形成為具有各自介于偏置元件rfc2-rfcn和地之間的偏置開(kāi)關(guān)BSW2-BSWn，偏置開(kāi)關(guān)通過(guò)控制部17受到開(kāi)閉控制。
如已述的那樣，為可改變電功率放大裝置的輸出，控制部17將全部開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)，或者選擇性地將所需要的一個(gè)開(kāi)關(guān)電路閉合。此時(shí)，控制部17將偏置開(kāi)關(guān)選擇輸出SS2施加給與一個(gè)以上放大器對(duì)應(yīng)的一個(gè)以上偏置開(kāi)關(guān)，所述一個(gè)以上放大器配置在與被選擇性閉合的開(kāi)關(guān)電路相關(guān)的相鄰兩個(gè)放大器中下流側(cè)放大器的下流側(cè)。其結(jié)果是，一個(gè)以上的偏置開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，使對(duì)應(yīng)的一個(gè)以上的放大器的基極接地，因而該放大器成為斷流狀態(tài)，抑制了無(wú)用的電功率消耗。
如已述那樣，在最終級(jí)放大器Qn和阻抗變換電路20之間設(shè)置輸出延遲線16。該輸出延遲線16由分布常數(shù)型或集中常數(shù)型延遲線構(gòu)成，而且，這樣設(shè)定其線路長(zhǎng)，使得當(dāng)偏置開(kāi)關(guān)BSWn斷開(kāi)，阻止了向最終級(jí)放大器Qn施加的偏置電壓Vbn，使最終級(jí)放大器Qn成為斷流狀態(tài)時(shí)，從輸出端子20一側(cè)看去輸出延遲線16變?yōu)楦咦杩沟募冸娮柚?。由于通過(guò)這樣的輸出延遲線16將最終級(jí)放大器Qn的輸出匹配電路OMn與輸出端子20連接，處于斷流狀態(tài)的最終級(jí)放大器13作為位于其前級(jí)側(cè)的放大器的負(fù)載的作用消失，從而大幅度降低了損耗。
按照如上所述那樣構(gòu)成的高頻電功率放大裝置，級(jí)聯(lián)的放大器Q1-Qn具有輸出匹配電路OM1-OMn，因而有高的輸出阻抗。從而，在必須發(fā)生低輸出電功率、把任意一個(gè)開(kāi)關(guān)電路閉合，取出與該開(kāi)關(guān)電路相關(guān)的放大器的輸出的情況下，該開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通電阻不會(huì)使實(shí)質(zhì)性的損耗產(chǎn)生。而且，雖然各放大器為高阻抗，但由于放大器的輸出經(jīng)由阻抗變換電路21進(jìn)行阻抗變換后被提供給輸出端子20，因而可以對(duì)天線等負(fù)載提供無(wú)損耗、電功率效率好的放大器輸出。
而且，在最終級(jí)放大器Qn處于通電狀態(tài)的情況下，由于輸出延遲線16作為與輸出匹配電路OMn匹配的延遲線的作用，最終級(jí)放大器Qn的輸出被無(wú)損耗地取出到輸出端子20。另一方面，在最終級(jí)放大器Qn處于斷流狀態(tài)的情況下，由于輸出延遲線16作為對(duì)于最終級(jí)放大器前級(jí)側(cè)的放大器來(lái)說(shuō)高阻抗的純電阻的作用，最終級(jí)放大器Qn對(duì)于前級(jí)側(cè)放大器來(lái)說(shuō)沒(méi)有成為額外的負(fù)載。從而，可以將前級(jí)側(cè)放大器的所需的一個(gè)輸出以低損耗選擇性取出。
以下參照?qǐng)D2，對(duì)根據(jù)本發(fā)明第2實(shí)施例的高頻電功率放大裝置進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施例的高頻電功率放大裝置具有與第1實(shí)施例同樣的基本構(gòu)成。即，該電功率放大裝置具有相互級(jí)聯(lián)的第1級(jí)放大器Q1及第2級(jí)放大器(最終級(jí)放大器)Q2。構(gòu)成兩放大器的晶體管形成為發(fā)射極接地，集電極通過(guò)扼流圈RFC1、RFC2與驅(qū)動(dòng)電源Vcc連接，在基極通過(guò)偏置元件rfc1、rfc2施加偏置電壓Vb1、Vb2。偏置開(kāi)關(guān)BSW2介于偏置元件rfc2和地之間，而且，在放大器Q1、Q2的輸入側(cè)設(shè)置輸入匹配電路IM1、IM2，在輸出側(cè)設(shè)置輸出匹配電路OM1、OM2。輸出延遲線16介于輸出匹配電路OM2和輸出端子20之間。因此，電功率放大裝置形成為適應(yīng)需要的輸出電功率，通過(guò)電功率控制部17使開(kāi)關(guān)電路SW1開(kāi)閉，從而選擇性地將放大器Q1或Q2的輸出提供給輸出端子20。
這樣，本實(shí)施例的電功率放大裝置基本構(gòu)成及作用與第1實(shí)施例相同，與第1實(shí)施例的主要不同在于旁路電路的構(gòu)成。而且，在省略如圖1所示的阻抗變換電路21這一點(diǎn)和設(shè)置偏置電流可變電路24及延遲線25這一點(diǎn)上與第1實(shí)施例不同，而且，開(kāi)關(guān)電路SW1的構(gòu)成也不同。
以下主要對(duì)有關(guān)上述不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
在旁路電路中，除開(kāi)關(guān)電路SW1以外，還設(shè)置一端連接第1級(jí)放大器Q1的輸出端，并且線路長(zhǎng)為1/4波長(zhǎng)(λg/4)的第1旁路延遲線22，和一端連接輸出端子20并且線路長(zhǎng)為1/4波長(zhǎng)(λg/4)的第2旁路延遲線23。
開(kāi)關(guān)電路SW1具有介于旁路延遲線22、23之間的第1開(kāi)閉接點(diǎn)SWd，介于該接點(diǎn)SWd的一側(cè)與第1旁路延遲線22的連接點(diǎn)和接地線之間的第2開(kāi)閉接點(diǎn)Swe，介于第1開(kāi)閉接點(diǎn)SWd的另一側(cè)和第2旁路延遲線23的連接點(diǎn)與接地線之間的第3開(kāi)閉接點(diǎn)SWf。在電功率控制部17的控制下，當(dāng)?shù)?開(kāi)閉接點(diǎn)SWd斷開(kāi)，同時(shí)第2開(kāi)閉接點(diǎn)SWe及第3開(kāi)閉接點(diǎn)SWf閉合時(shí)，旁路延遲線22、23與接地線短路，由此，從第1級(jí)放大器Q1的輸出端看去的第1旁路延遲線22的阻抗以及從輸出端子20看去的第2旁路延遲線23的阻抗可以各自做得十分高。
從而，在從第2級(jí)放大器Q2獲得高電功率輸出的情況下，從第1級(jí)放大器Q1看旁路電路所得的阻抗以及從輸出端子20側(cè)看旁路電路所得的阻抗可以各自做得非常高。結(jié)果是，可以從第1級(jí)放大器Q1到第2級(jí)放大器Q2無(wú)損耗地傳送高頻信號(hào)。而且，由于旁路電路作為具有高阻抗的電路對(duì)第2級(jí)放大器Q2起作用，對(duì)第2級(jí)放大器Q2的負(fù)載沒(méi)有影響，因而可無(wú)損耗地從第2級(jí)放大器Q2取出信號(hào)輸出。
在從第1級(jí)放大器Q1獲得低電功率輸出的情況下，第1旁路延遲線22與第2旁路延遲線23一起構(gòu)成具有1/2波長(zhǎng)(λg/2)長(zhǎng)度的延遲線，可以不造成信號(hào)傳送損耗地向輸出端子20傳送高頻信號(hào)。結(jié)果，與插在第2級(jí)放大器Q2的輸出端和輸出端子20之間的輸出延遲線16的作用相結(jié)合，無(wú)損耗的電功率輸出變得可能。
為使構(gòu)成簡(jiǎn)化，也可以省略第2旁路延遲線23。但在這種情況下，開(kāi)關(guān)電路SW1由第1開(kāi)閉接點(diǎn)和第2開(kāi)閉接點(diǎn)構(gòu)成，該第1開(kāi)閉接點(diǎn)介于第1旁路延遲線22和輸出端子20之間，該第2開(kāi)閉接點(diǎn)在電功率控制部17控制下，當(dāng)?shù)?開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)閉合而將第1旁路延遲線22與接地線短路，輸出端子20需不與接地線短路。
偏置電流可變電路24有這樣的功能對(duì)于第1級(jí)放大器Q1，通過(guò)可改變偏置電壓Vb1來(lái)可變地設(shè)定第1級(jí)放大器Q1的電功率效率和增益。按照這種構(gòu)成，通過(guò)將第1級(jí)放大器Q1或第2級(jí)放大器Q2的輸出選擇性地施加給輸出端子20，電功率放大裝置的輸出電功率不限于兩個(gè)等級(jí)的切換，而是可以更細(xì)地可變?cè)O(shè)定電功率放大裝置的輸出電功率和電功率效率。
而且，設(shè)置在第2級(jí)放大器Q2輸入側(cè)的延遲線路25有使從第1級(jí)放大器Q1側(cè)看去的第2級(jí)放大器Q2的輸入阻抗變得十分高的功能，通過(guò)使第2級(jí)放大器Q2處于斷流狀態(tài)而不影響第1級(jí)放大器Q1，可以簡(jiǎn)易而有效地預(yù)防放大器Q1、Q2之間的干擾。
以下參照?qǐng)D3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第3實(shí)施例的高頻電功率放大裝置。
本實(shí)施例的電功率放大裝置一方面與圖2所示的第2實(shí)施例具有同樣的基本構(gòu)成，另一方面在替換圖2所示的第1旁路延遲線22及第2旁路延遲線23而設(shè)置3端子循環(huán)器30這一點(diǎn)上與第2實(shí)施例不同。
循環(huán)器30介于輸出延遲線16和電功率放大裝置的輸出端子20之間，保護(hù)高頻電功率放大裝置不受由于作為電功率放大裝置負(fù)載的天線(未圖示)的破壞而反射的電功率影響，而且，謀求高頻電功率放大裝置的工作穩(wěn)定化。在循環(huán)器30中第1、第2及第3端子依據(jù)循環(huán)器的信號(hào)循環(huán)方向，以此順序設(shè)置。第1端子通過(guò)開(kāi)關(guān)電路SW1與輸出匹配電路OM1的輸出側(cè)連接，第2端子與輸出延遲線16的輸出側(cè)連接，第3端子與輸出端子20連接。循環(huán)器30通過(guò)開(kāi)關(guān)電路SW1使第1級(jí)放大器Q1的輸出輸入到第1端子，第2放大器Q2的輸出輸入到第2端子。
按照如此的構(gòu)成，由于第2級(jí)放大器Q2的輸出不會(huì)轉(zhuǎn)入旁路電路，可以通過(guò)循環(huán)器30從輸出端子20準(zhǔn)確取出第2級(jí)放大器Q2的輸出電功率。而且，在開(kāi)關(guān)電路SW1閉合，同時(shí)第2級(jí)放大器Q2處于斷流狀態(tài)的情況下，由于輸出延遲線16介于循環(huán)器30的第2端子和第2級(jí)放大器Q2之間，使從輸出端子20看去第2級(jí)放大器Q2的阻抗十分高，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)電路SW1及循環(huán)器30無(wú)損耗地從輸出端子20取出第1級(jí)放大器Q1的輸出。即，由于在第2級(jí)放大器Q2處于斷流狀態(tài)時(shí)，從循環(huán)器30看去第2級(jí)放大器Q2處于開(kāi)路的狀態(tài)，因而來(lái)自第1級(jí)放大器Q1的高頻信號(hào)通過(guò)循環(huán)器30的第2端子被完全反射，原封不動(dòng)地傳送到輸出端子20。從而，可以將第2級(jí)放大器Q2旁路，無(wú)損耗地得到第1級(jí)放大器Q1的輸出。
再者，本發(fā)明不限于上述的各實(shí)施例。例如，在構(gòu)成高頻電功率放大裝置時(shí)，不用說(shuō)也可以將圖1至3各自所示的構(gòu)成適當(dāng)組合。而且，放大器的數(shù)目、構(gòu)成等也可以視高頻電功率放大裝置的式樣而定。重要的是，可以不脫離本發(fā)明的要旨通過(guò)各種變形來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.具有以下部分的高頻電功率放大裝置多個(gè)放大器，按飽和電功率小的順序級(jí)聯(lián)，并包括至少第1級(jí)放大器和最終級(jí)放大器；輸入端子，與所述第1級(jí)放大器連接；輸出端子，與所述最終級(jí)放大器連接；電功率控制部，適應(yīng)外部所要求的輸出電功率，選擇性地將所述多個(gè)放大器中所需要的一個(gè)放大器的輸出提供給所述輸出端子，同時(shí)在所需要的放大器不是所述最終級(jí)放大器的情況下，使所述需要的一個(gè)放大器的下流側(cè)的一個(gè)以上放大器處于斷流狀態(tài)；以及輸出延遲線，連接在所述輸出端子和所述最終級(jí)放大器之間，且具有在所述最終級(jí)放大器處于斷流狀態(tài)時(shí)從所述輸出端子看去變?yōu)楦咦杩沟木€路長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有各自介于所述輸出端子和所述多個(gè)放大器中對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰放大器之間的一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路，所述電功率控制部適應(yīng)所述要求的輸出電功率將所述一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路中所需要的一個(gè)開(kāi)關(guān)電路閉合。
3.如權(quán)利要求1的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有各自介于偏置電壓源和所述多個(gè)放大器中除所述第1級(jí)放大器以外的放大器之間的一個(gè)以上偏置開(kāi)關(guān)，所述電功率控制部在所述需要的一個(gè)放大器不是最終級(jí)放大器的情況下，將所述需要的一個(gè)放大器的下流側(cè)的一個(gè)以上放大器所對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)偏置開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
4.如權(quán)利要求1的高頻電功率放大裝置，其特征在于，這樣設(shè)定所述輸出延遲線的線路長(zhǎng)，當(dāng)所述最終級(jí)放大器處于斷流狀態(tài)時(shí)，從所述電功率放大裝置的所述輸出端子看去向所述最終級(jí)放大器提供高的純電阻。
5.如權(quán)利要求2的高頻電功率放大裝置，其特征在于，所述一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路各具有一側(cè)連接在與該開(kāi)關(guān)電路有關(guān)的2個(gè)放大器之間的第1開(kāi)閉接點(diǎn)，介于所述第1開(kāi)閉接點(diǎn)的另一側(cè)與所述電功率放大裝置的所述輸出端子之間的第2開(kāi)閉接點(diǎn)，和一側(cè)連接在所述第1及第2開(kāi)閉接點(diǎn)之間，同時(shí)另一側(cè)接地的第3開(kāi)閉接點(diǎn)，所述第3開(kāi)閉接點(diǎn)在所述電功率控制部的控制下，一方面在所述第1及第2開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)閉合，另一方面在所述第1及第2開(kāi)閉接點(diǎn)閉合時(shí)斷開(kāi)。
6.如權(quán)利要求2的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有連接在所述多個(gè)放大器的輸出側(cè)，分別提高所述多個(gè)放大器的輸出阻抗的多個(gè)輸出匹配電路。
7.如權(quán)利要求1的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有連接在所述一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路、所述輸出延遲線和所述電功率放大裝置的所述輸出端子之間的阻抗變換電路，該阻抗變換電路形成為使所述多個(gè)放大器各自的輸出與所述電功率放大裝置的輸出端子的阻抗匹配。
8.如權(quán)利要求2的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有各具有1/4波長(zhǎng)線路長(zhǎng)的一個(gè)以上第1旁路延遲線，各所述第1旁路延遲線介于所述多個(gè)放大器中對(duì)應(yīng)的一個(gè)和與之對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)電路之間。
9.如權(quán)利要求8的高頻電功率放大裝置，其特征在于，所述一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路各具有介于與之對(duì)應(yīng)的放大器和所述電功率放大裝置的所述輸出端子之間的第1開(kāi)閉接點(diǎn)，和介于該放大器和地之間的第2開(kāi)閉接點(diǎn)，所述第2開(kāi)閉接點(diǎn)形成為在所述電功率控制部的控制下，當(dāng)所述第1開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)閉合，同時(shí)當(dāng)所述第1開(kāi)閉接點(diǎn)閉合時(shí)斷開(kāi)。
10如權(quán)利要求8的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有連接在所述電功率放大裝置的所述輸出端子和所述一個(gè)以上開(kāi)關(guān)電路之間且具有1/4波長(zhǎng)線路長(zhǎng)的第2旁路延遲線。
11.如權(quán)利要求10的高頻電功率放大裝置，其特征在于，各所述開(kāi)關(guān)電路具有介于所述第1旁路延遲線和所述第2旁路延遲線之間的第1開(kāi)閉接點(diǎn)，介于所述第1旁路延遲線和所述第1開(kāi)閉接點(diǎn)的連接點(diǎn)與地之間的第2開(kāi)閉接點(diǎn)，和介于所述第1開(kāi)閉接點(diǎn)和所述第2旁路延遲線的連接點(diǎn)與地之間的第3開(kāi)閉接點(diǎn)，第2及第3開(kāi)閉接點(diǎn)形成為在所述電功率控制部的控制下在所述第1開(kāi)閉接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)閉合，同時(shí)在所述第1開(kāi)閉接點(diǎn)閉合時(shí)斷開(kāi)。
12.如權(quán)利要求1的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有與所述多個(gè)放大器的輸入側(cè)連接的多個(gè)輸入匹配電路，各所述輸入匹配電路使得從所述電功率放大裝置的所述輸入端子或從該輸入匹配電路相鄰的上流側(cè)的放大器提供的高頻信號(hào)變得與該輸入匹配電路相鄰的下流側(cè)放大器阻抗匹配。
13.如權(quán)利要求12的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有多個(gè)輸入延遲線，各輸入延遲線介于與其對(duì)應(yīng)的輸入匹配電路和該輸入匹配電路相鄰的上流側(cè)放大器之間，而且，各輸入延遲線形成為在一側(cè)連接于上流側(cè)放大器和下流側(cè)放大器之間的開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)時(shí)，使從上流側(cè)放大器看去下流側(cè)放大器的阻抗提高，上流側(cè)放大器配置在輸入延遲線相鄰的上流側(cè)，而且，下流側(cè)放大器配置在該上流側(cè)放大器相鄰的下流側(cè)。
14.如權(quán)利要求1的高頻電功率放大裝置，其特征在于，還具有介于電功率放大裝置的輸出端子和輸出延遲線之間的循環(huán)器，所述多個(gè)放大器由所述第1級(jí)放大器和所述最終級(jí)放大器構(gòu)成，循環(huán)器具有通過(guò)開(kāi)關(guān)電路輸入第1級(jí)放大器的輸出的第1端子，通過(guò)輸出延遲線輸入最終級(jí)放大器的輸出的第2端子，和與電功率放大裝置的輸出端子連接的第3端子，形成為把在第1端子收到的信號(hào)傳送到第2端子，然后再傳送到第3端子，同時(shí)把在第2端子收到的信號(hào)傳送到第3端子，從而將第1級(jí)放大器或最終級(jí)放大器的輸出提供給電功率放大裝置的輸出端子。
全文摘要
一種高頻電功率放大裝置具有:級(jí)聯(lián)的多個(gè)放大器;電功率控制部,適應(yīng)所要求的輸出電功率,將所需要的一個(gè)開(kāi)關(guān)電路閉合,從而選擇性地將所需要的一個(gè)放大器的輸出提供給電功率放大裝置的輸出端子,同時(shí)使比該放大器后級(jí)側(cè)的放大器處于斷流狀態(tài);輸出延遲線,連接在最終級(jí)放大器和電功率放大裝置的輸出端子之間,且具有在最終級(jí)放大器處于斷流狀態(tài)時(shí)使從輸出端子看去為高阻抗的線路長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H03F1/02GK1381950SQ0211853
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者藤原行成, 四宮義隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社移動(dòng)通信東京