專利名稱：可切換功率放大器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種放大器，尤其涉及在寬范圍的輸出功率級上有高效率的可切換功率放大器。
背景技術：
普遍使用諸如晶體管的放大器來增加電信號的強度。為增大電信號的強度，典型地使用電信號控制來自能源例如電池的能量流通過放大器產生一個輸出信號，其與原來的電信號的變化方式相同，但是具有較大的幅度。例如，通常希望使用最小量的功率有效地放大電信號以減少能量消耗和增加電池壽命。
放大器的效率隨運行條件變化。例如，設計為在一個輸出功率級的功率效率的放大器可能在另一輸出功率級效率較低。許多設備，諸如無線通信設備，需要放大器在多種輸出功率級運行。典型的是調節(jié)放大器來實現(xiàn)在單個輸出功率級的峰值效率，例如最大輸出功率級。如果放大器設計為在最大輸出功率級的效率，則該放大器趨向于在較低輸出功率級時低效運行。因此，在較低輸出功率級上將比如果該放大器設計為在較低輸出功率級的效率時消耗更多的能量。
指定給King等人的美國專利No.6,181,208中公開了一種用于解決在多于一個輸出功率級時高效功率放大的技術，所述專利的名稱為“具有肖特基二極管組合電路的可切換路徑功率放大器”，這里通過完全參考加以結合。在美國專利No.6,181,208中，使用兩個單獨的功率裝置。一個功率裝置為在第一輸出功率級的效率設計，并且只用于提供為第一功率輸出范圍的功率，另一個功率裝置為在第二輸出功率級的效率設計，并且只用于提供為第二功率輸出范圍的功率。使用為在兩個不同的功率級的效率設計的兩個功率裝置互斥安排，允許在更寬功率級的范圍上提高效率。然而，使用互斥的功率裝置來實現(xiàn)在兩個不同的輸出功率級的效率導致系統(tǒng)部件的效率低下，因為，在任何給定的時間，只使用一個功率裝置。
因此，需要一種放大器，它能在多于一個的輸出功率級高效提供功率，同時有效地使用系統(tǒng)部件。本發(fā)明正滿足了這一點。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種放大器裝置和方法，用于在兩個或者兩個以上輸出功率級上高效放大電信號。通過使用一個可以配置在至少兩個功率狀態(tài)的第一級放大器、一個可以配置在至少兩個功率狀態(tài)的第二級放大器和一個用于根據輸出功率配置第一和第二級放大器的狀態(tài)決定電路，該放大器裝置和方法克服了上述問題。為在一個輸出功率級上高效提供功率，該電路選擇性地配置第一和第二級放大器使每一級運行在它們其中的一個輸出狀態(tài)。為在另一輸出功率級下高效提供電源，該電路選擇性地配置第一和第二級放大器使每一級在它們的另一個輸出功率狀態(tài)下運行。
本發(fā)明的一個方面是一種放大器，該放大器包括有至少兩個功率狀態(tài)的第一級放大器，該第一級放大器具有接收信號的輸入、控制端口和輸出；具有至少兩個功率狀態(tài)的第二級放大器，該第二級放大器具有連接到第一級放大器的輸出的輸入、控制端口和輸出；以及連接到第一級放大器的控制端口的狀態(tài)決定電路，用于選擇性地以至少兩個功率狀態(tài)中的一個配置第一級放大器，并另外連接到第二級放大器的控制端口，用于選擇性地以至少兩個功率狀態(tài)中的一個配置第二級放大器。
本發(fā)明的另一方面是一種方法，用于放大從電源傳輸到負載的信號。該方法包括決定放大器的輸出功率級，根據決定的功率級配置該放大器的第一級放大器為至少兩個狀態(tài)中的一個來放大信號，并根據決定的功率級配置該放大器的第二級放大器為至少兩個狀態(tài)中一個的來放大由第一級放大器放大的信號。


圖1是根據本發(fā)明的一個放大器的原理圖；圖2A-H是適合的靜態(tài)阻抗匹配電路的電路圖，用于圖1的放大器；圖3A和3B是適合的有源輸出阻抗匹配電路的電路圖，用于圖1的放大器。
具體實施例方式
圖1表示根據本發(fā)明的一個實施方式的放大器100。放大器100對放大下述設備中的信號特別有用，但不只用于這些設備蜂窩電話、無繩電話、雙路尋呼機、無線LAN設備和AM和FM模擬發(fā)送器。本領域的技術人員理解，取決于設備的復雜程度和/或費用，放大器100可以只用作驅動放大器，或可以用作設備的完整的放大器。
在圖示實施方式的概要中，放大器100包括第一級放大器102，它具有至少兩個功率狀態(tài)，用于放大在放大器輸入端口104上接收的信號，第二級放大器106，它具有至少兩個功率狀態(tài)，用于放大由第一級放大器放大的信號，在放大器輸出端口108上產生一個放大的信號，和狀態(tài)決定電路110，用于配置第一和第二級放大器102和106的狀態(tài)。將級放大器102和106設計成當每一級放大器102和106被配置在一個狀態(tài)時在放大器100的一個輸出功率級上高效提供功率，而當每一級放大器102和106被配置在另一個狀態(tài)時在另一個輸出功率級上高效提供功率。
圖1的狀態(tài)決定電路110根據一個例如在放大器輸出108上的放大器100的輸出功率級的判據，選擇性地配置兩個級放大器102和106。通過根據放大器的輸出功率級選擇性地配置兩個級放大器102和106，可以在寬范圍的輸出功率級上獲得很高的效率。在一個實施方式中，將第一和第二級放大器102和106設計成一起操作，以便在兩個不同的輸出功率級上有效提供輸出功率。例如，可以這樣設計第一和第二級放大器102和106，使得當每一個被配置在兩個狀態(tài)中的一個時，它們以該放大器的最大輸出功率級有效提供輸出功率，而當每一個配置在兩個狀態(tài)中的另一個時，它們以放大器100極可能操作的級提供輸出功率。在一個備選實施方式中，第一和第二級放大器102和106可以這樣設計，使得每一個可以單獨配置在幾個狀態(tài)中的一個，以多于兩個輸出功率級有效提供輸出功率?，F(xiàn)在詳細說明圖1的放大器100。
參考圖1，第一級放大器102放大在放大器100的輸入端口104上接收的信號。該信號通過輸入匹配電路112接收，輸入匹配電路112將第一級放大器102的輸入114上的阻抗與信號源的阻抗匹配，下面參考圖2A-H和3A-B說明。第一級放大器102至少可以在兩個狀態(tài)中配置，而放大量取決于第一級放大器102配置在哪一個狀態(tài)?？梢酝ㄟ^在第一級放大器102的控制端口116上接收的配置信號來配置第一級放大器102的狀態(tài)。在圖示實施方式中，第一級放大器102包括第一功率裝置118和第二功率裝置120，而通過選擇性地啟動/禁用這些功率裝置118和120決定第一級放大器102的狀態(tài)。
在一個實施方式中，配置信號啟動/禁用其中一個功率裝置118或120以配置第一級放大器102。例如，如果啟動第一功率裝置118和通過控制端口122可以啟動/禁用第二功率裝置120的話，則可以通過啟動第二功率裝置120將第一級放大器102配置在一個狀態(tài)，使得功率裝置118和120都被啟動。相似地，可以通過禁用第二功率裝置120將第一級放大器102配置在另一個狀態(tài)，使得只有第一功率裝置118被啟動。通過給每一功率裝置118和120施加一個相對高的正電壓例如2.7V可以啟動第一和第二功率裝置118和120的每一個，而通過施加一個相對低的電壓例如0.1V禁用它們。電壓可以直接施加在功率裝置118和120上，或例如通過公知的偏置電路間接施加。本領域的技術人員十分了解啟動/禁用功率裝置118和120的各種備選方法，它們被認為在本發(fā)明的精神和范圍之內。
功率裝置118和120的實際實現(xiàn)根據應用、部件費用、速度要求等變化。在一個實施方式中，每一功率裝置118和120包括晶體管，諸如NPN晶體管124和126。每一功率裝置118和120另外通常包括DC偏置電路，它將晶體管124和126保持在一個初始狀態(tài)，使得在“正常”運行條件下，輸入信號控制晶體管124和126的輸出，即，晶體管124和126處于一個“有效”區(qū)域中。本領域的技術人員十分了解各種其它適合的功率裝置118和120的設計和結構。
第二級放大器106放大由第一級放大器102放大的信號。由第一級放大器102放大的信號通過級間匹配電路128接收，后者將第一級放大器102的輸出130上的阻抗與第二級放大器106的輸入132匹配，下面參考圖2A-H和3A-B說明。第二級放大器106可以配置在至少兩個狀態(tài)，放大量依賴于第二級放大器106配置在哪一個狀態(tài)。通過在第二級放大器106的控制端口134上接收的信號配置第二級放大器106的狀態(tài)。在圖示實施方式中，第二級放大器106包括第三功率裝置136和第四功率裝置138，并通過選擇性地啟動/禁用這些功率裝置136和138決定第二級放大器106的狀態(tài)。
如同上面參考第一級放大器102所說明的，配置信號可以啟動/禁用功率裝置136或138來配置第二級放大器106。例如，如果第三功率裝置136被啟動而可以通過控制端口140啟動/禁用第四功率裝置138，則可以通過啟動第四功率裝置138將第二級放大器106配置在一個狀態(tài)，使得兩個功率裝置136和138都被啟動，而且可以通過禁用第四功率裝置138配置在另一個狀態(tài)，使得只有第三功率裝置136被啟動。功率裝置136和138的實現(xiàn)可以如上面參考功率裝置118和120描述一樣。
在一個實施方式中，第一級放大器102及其狀態(tài)和第二級放大器106及其狀態(tài)這樣設計使得第一級放大器102和第二級放大器106的每一個被配置在第一狀態(tài)時一起有效運行在放大器100的第一輸出功率級，而當每一個被配置在第二狀態(tài)時一起有效運行在放大器100的第二輸出功率級。電子技術領域的技術人員十分了解對某個確定功率級具有最優(yōu)功率效率的多級功率放大器的設計和構造。
輸入匹配電路112、級間匹配電路128和輸出匹配電路142分別匹配放大器輸入104的信號源和第一級放大器102的輸入114、第一級放大器102的輸出130和第二級放大器106的輸入132、第二級放大器的輸出144和連接到負載上的放大器輸出108之間的阻抗級。如果在各阻抗級之間的比率低，則可以為輸入、級間和/或輸出匹配電路112、128和142分別使用如在圖2A和2B中表示的包括電容C和電感L的常規(guī)低通和高通L型靜態(tài)匹配電路。連接到匹配電路一側的阻抗用R1表示，而連接到匹配電路的另一側的阻抗用R2表示。于是阻抗比用R1/R2表示。
對于較大的阻抗比，可以將能用B型和T型變壓器表示的靜態(tài)匹配電路用于阻抗匹配，諸如圖2C-2E(它們表示三個不同的公知的B型變壓器)和圖2F-2H(它們表示三個不同的公知的T型變壓器)分別表示的那樣。對于微波，或者相似的高頻信號，以公知方式使用傳輸線代替圖2A-H中表示的電路的電感。對于本領域的技術人員十分顯然，為匹配阻抗級有各種備選電路，它們被認為在本發(fā)明的精神和范圍之內。
在一個備選的實施方式中，一個或者多個匹配電路112、128和142，如圖示輸出匹配電路142，是動態(tài)匹配電路，其可以被配置在至少兩個阻抗級狀態(tài)，諸如在圖3A和3B中指示的匹配電路。輸出匹配電路1 42的阻抗級可以由狀態(tài)決定電路110產生的并在輸出匹配電路142的控制端口143上接收的阻抗控制信號145控制。
圖3A表示用本發(fā)明的有源匹配電路146，它可以被配置在兩個不同的狀態(tài)以匹配為兩個不同阻抗比的阻抗。匹配電路146包括第一傳輸線148和第二傳輸線150，它們每一個可以連接到第二級放大器106的輸出144上(圖1)。傳輸線148連接在第二級放大器的輸出144和二極管154的正極152之間，而另一個傳輸線150連接在第二級放大器的輸出144和二極管154的負極156之間。二極管的正極152通過第一電容器158接地并通過第二電容器160連接到放大器100(圖1)的輸出108。二極管154可以是常規(guī)p-i-n二極管，它在p和n型半導體層之間包括一個本征層。
為將第二級放大器106的輸出144(圖1)上的較高的阻抗級與連接到負載的輸出108匹配，二極管154截止，從而阻止電流流過第二傳輸線150并增加匹配電路146的阻抗。為將第二級放大器106的輸出144(圖1)上的較低的阻抗級與連接到負載的輸出108匹配，導通二極管154，從而允許電流流過第二傳輸線150和減小匹配電路146的阻抗。
輸出匹配電路142的控制端口143(圖1)例如可以用于根據從狀態(tài)決定電路110接收的阻抗控制信號145選擇性地在二極管154(圖3A)上施加電壓來截止和導通二極管。為截止二極管154，以公知方式在二極管154的負極156上施加一個相對高的電壓例如2.7V，而在二極管154的正極152上施加一個相對低的電壓例如0.1V。同樣，為導通二極管154，在負極156上施加一個相對低的電壓，而在二極管154的正極152上施加一個相對高的電壓。
圖3B表示一個備選的動態(tài)匹配電路162。匹配電路162包括連接到第二級放大器106的輸出144(圖1)的單個傳輸線164。傳輸線164連接在第二級放大器的輸出144和二極管168的正極166之間。二極管168的正極166通過第一電容器170接地并通過第二電容器172連接到放大器100的輸出108(圖1)。二極管168的負極174通過第三電容器176連接到地。
為增加匹配電路162的阻抗，截止二極管168，如同上面參考圖3A的二極管154所說明的，從而阻止電流流過第三電容器176。為減小匹配電路162的阻抗，打開二極管168，如同上面參考圖3A的二極管154所說明的，從而允許電流流過第三電容器176。
根據本發(fā)明，對在圖3A和3B中表示的動態(tài)匹配電路146和162的改變是顯然的，它們被認為在本發(fā)明的精神和范圍內。再次參考圖1，可操作狀態(tài)決定電路110來配置放大器100的功率級，這通過選擇性地配置第一和第二級放大器102和106實現(xiàn)。另外，如果使用有源輸出匹配電路的話，狀態(tài)決定電路110也可以選擇性地配置輸出匹配電路142，如同在圖3A和3B中所表示的。狀態(tài)決定電路110可以接收指令端口180上的信息信號147，它可以由狀態(tài)決定電路110使用來選擇配置第一級放大器102、第二級放大器106以及可選的輸出匹配電路142，以配置放大器100的功率級。信息信號147例如可以是由放大器110的輸出108表現(xiàn)的當前輸出功率級，如圖1所示。
在圖示實施方式中，狀態(tài)決定電路110連接到第一級放大器102的控制端口116、第二級放大器106的控制端口134、輸出匹配電路142的控制端口143。特別地，狀態(tài)決定電路110分別連接到第二功率裝置120的控制端口122和第四功率裝置138的控制端口140，以便選擇性地啟動/禁用這些設備120和138，并連接到輸出匹配電路142的輸出端口143，以便選擇性地配置它的阻抗級狀態(tài)。另外，狀態(tài)決定電路110連接到放大器100的輸出108以接收信息信號147，用于選擇性地配置第一級放大器102、第二級放大器106和輸出匹配電路142。
在一個實施方式中，第二功率裝置120和第四功率裝置138可以由狀態(tài)決定電路110選擇性地啟動/禁用。在這一特定的實施方式中，在放大器100的“正?！辈僮髌陂g，第一功率裝置118和第三功率裝置136總是被啟動。為將放大器100配置在第一功率級，狀態(tài)決定電路110啟動第二功率裝置120和第四功率裝置138，使得第一、第二、第三和第四功率裝置118、120、136、和138都被啟動，從而提供對放大器100最大的功率放大。為將放大器100配置在第二功率級，狀態(tài)決定電路110禁用第二和第四功率裝置120和138，使得只有第一和第三功率裝置118和136被啟動，從而提供在放大器100最大功率放大以下的功率放大。如上所述，狀態(tài)決定電路110可以通過給第二和第四功率裝置120和138施加一個相對高的電壓例如2.7V來啟動功率裝置120和138和施加一個相對低的電壓例如0.1V來禁用功率裝置120和138。
在一個備選實施方式中，狀態(tài)決定電路110可以連接到所有功率裝置118、120、136和138以提供另外可能的配置。于是放大器100的功率級可以通過選擇性地以各種組合啟動/禁用功率裝置118、120、136和138來配置。例如，可以通過啟動第一、第三和第四功率裝置118、136和138得到放大器100的一個功率級，使得只有第二功率裝置120被禁用。類似地，當放大器100不起作用時可以由狀態(tài)決定電路110禁用所有功率裝置118、120、136和138。各種相似的實施方式對本領域的技術人員十分明顯，它們被認為在本發(fā)明的精神和范圍之內。
狀態(tài)決定電路110可以通過選擇性地給輸出匹配電路142施加電壓來配置輸出匹配電路142。例如，為將圖3A所示輸出匹配電路146配置在一個相對高的阻抗狀態(tài)，狀態(tài)決定電路110可以使一個相對高的電壓例如2.7V施加到二極管154的負極156和一個相對低的電壓例如0.1V施加到二極管154的正極152上。相似地，為將輸出匹配電路146配置在一個相對低的阻抗狀態(tài)，狀態(tài)決定電路110可以使一個相對低的電壓施加到二極管154的負極156和一個相對高的電壓例如0.1V施加到二極管154的正極152上。對本領域的技術人員顯然，可以以相似的方式控制圖3B表示的輸出匹配電路162。
狀態(tài)決定電路110(圖1)根據預先決定的準則諸如在正常運行期間放大器100的輸出功率選擇性地配置第一級放大器102、第二級放大器106和可選地，輸出匹配電路142。例如，如果放大器100的輸出功率在某一范圍內，例如接近放大器100的最大輸出功率，狀態(tài)決定電路110可設計成將放大器100選擇性地配置在一個功率級，而如果放大器100的輸出功率在另一范圍內，例如低于放大器100的最大輸出功率的某個地方，則將放大器100配置在另一個功率級。
也可以由狀態(tài)決定電路110根據放大器100的輸出功率配置輸出匹配電路142。例如，在相對低的輸出功率條件下，第二級放大器106的輸出144上的阻抗將相對高。因此，匹配電路142將用較高阻抗配置。反之，在相對高的輸出功率條件下，第二級放大器106的輸出144上的阻抗將相對低。因此，匹配電路142將用較低阻抗配置。
在一個實施方式中，如果在一個與基站通信的無線設備中使用放大器100，則與該無線設備通信的基站可以給該無線設備發(fā)送一個信號，指示由基站從該無線設備接收的信號的強度。信號強度指示符可以由無線設備使用來設定無線設備的輸出功率，它又可以用于配置放大器100。當不需要高輸出功率時可以設定無線設備的輸出功率以低輸出功率運行，從而保存能量。例如，如果無線設備接近基站而該基站正從該無線設備接收一個強信號，則基站可以發(fā)送一個信號給該無線設備，無線設備可以使用該信號設定它在低輸出功率運行，這又通過狀態(tài)決定電路110將放大器100配置在低輸出功率級，從而保存能量。同樣，如果無線設備遠離基站而基站正從該無線設備接收一個弱信號，則基站可以發(fā)送一個信號給該無線設備，可以使用該信號設定無線設備以高輸出功率運行，這又將放大器100配置在高輸出功率級，從而發(fā)送一個較強的信號。
狀態(tài)決定電路110可以包括一個數字信號處理器、一個微控制器、一個功率級傳感器、可編程邏輯諸如PLD或PAL和/或其它合適的電路。例如，當放大器100是CDMA蜂窩電話系統(tǒng)的一部分時，微控制器典型地操作該系統(tǒng)，尤其控制輸出功率級。或者，狀態(tài)決定電路110可以是連接到功率放大器輸出108的功率級傳感器，用于直接測量輸出功率級。在一定的實施方式中，狀態(tài)決定電路110包括數字處理器和功率級傳感器電路兩者，狀態(tài)決定是根據直接測量的輸出功率級和可用于數字處理器的其它信息進行的。
根據放大器100的某個實施方式，第一級放大器102、第二級放大器106和阻抗匹配電路112、128和142在單個設備上形成。這一單個設備在單個集成電路組件內形成?；蛘?，這些部件可以分別封裝，然后在某種適合的機構上諸如印刷電路板上連接到一起。
上面說明了使用為在不同輸出功率級有效操作功率而設計的具有多個狀態(tài)的級放大器。然而，該級放大器也可以設計用于相應于其它操作條件的功率高效操作，這些操作條件例如有信號波形(例如數字-模擬)、環(huán)境溫度、電源波形等。在這些實施方式中，狀態(tài)決定電路110將根據為這些運行條件中選擇的一個條件的功率效率配置放大器級。同樣，還考慮級放大器可以為其它目的而優(yōu)化，諸如在一定運行范圍內的線性，于是狀態(tài)決定電路110會根據包括除功率效率以外的因素例如線性的判據將級放大器配置在最佳狀態(tài)。
已經如此說明了本發(fā)明的幾個特定的實施方式，對于本領域的技術人員來說，各種改變、修改和改進很容易做出。例如，在圖示實施方式中，使用兩個放大器級，每一級有兩個功率狀態(tài)。然而，可以考慮使用多于兩個級和/或每一級多于兩個狀態(tài)的放大器。這些改變、修改和改進通過本公開將十分顯然，它們意圖成為本說明書的一部分，雖然未在這里清楚說明，但仍在本發(fā)明的精神和范圍之內。因此，前述說明僅作為舉例，并不是限制。本發(fā)明僅限制在權利要求和等價于這些權利要求定義的內容中。
權利要求
1.一種放大器，包括一個具有至少兩個功率狀態(tài)的第一級，所述第一級具有接收數據信號的輸入、控制端口和輸出；一個具有至少兩個功率狀態(tài)的第二級，所述第二級具有連接到所述第一級的輸出上的輸入、控制端口和輸出；和一個狀態(tài)決定電路，連接到所述第一級的控制端口上，用于將該第一級選擇性地配置在至少兩個功率狀態(tài)中的一個，而且還連接到所述第二級的控制端口，用于將該第二級選擇性地配置在至少兩個功率狀態(tài)中的一個。
2.權利要求1所述的放大器，還包括一個具有至少兩個阻抗匹配狀態(tài)的輸出阻抗匹配電路，所述輸出阻抗匹配電路具有連接到所述第二級的輸出的輸入、控制端口和連接負載的輸出，所述狀態(tài)決定電路還用于將所述輸出阻抗匹配電路選擇性地配置在至少兩個阻抗匹配狀態(tài)的一個。
3.根據權利要求2所述的放大器，其中，所述狀態(tài)決定電路選擇性地配置所述第一級、所述第二級和所述輸出阻抗匹配電路，使得所述放大器在輸出功率級在第一范圍內時運行在第一功率級，在輸出功率級在第二范圍內時運行在第二功率級。
4.根據權利要求2所述的放大器，其中，所述第一級至少包括一個第一功率裝置；和一個與所述第一功率裝置并聯(lián)連接的第二功率裝置。
5.根據權利要求4所述的放大器，其中，所述第二級至少包括一個第三功率裝置；和一個與所述第一功率裝置并聯(lián)連接的第四功率裝置。
6.根據權利要求5所述的放大器，其中，所述狀態(tài)決定電路通過選擇性地啟動所述第二功率裝置選擇性地配置所述第一級，當所述第一和第二功率裝置被啟動時所述第一級在至少兩個功率狀態(tài)的第一狀態(tài)，當所述第一功率裝置被啟動而所述第二功率裝置不被啟動時在至少兩個功率狀態(tài)的第二狀態(tài)；其中，所述狀態(tài)決定電路通過選擇性地啟動所述第四功率裝置選擇性地配置所述第二級，當所述第三和第四功率裝置被啟動時所述第二級在至少兩個功率狀態(tài)的第一狀態(tài)，當所述第三功率裝置被啟動而所述第四功率裝置不被啟動時在至少兩個功率狀態(tài)的第二狀態(tài)。
7.根據權利要求6所述的放大器，其中所述第一級的至少兩個功率狀態(tài)包括所述第一級的至少兩個功率狀態(tài)的第一和第二狀態(tài)；所述第二級的至少兩個功率狀態(tài)包括所述第二級的至少兩個功率狀態(tài)的第一和第二狀態(tài)；當所述第一和第二級在它們的至少兩個功率狀態(tài)的所述第一狀態(tài)時，所述放大器在第一功率級，當所述第一和第二級在它們的至少兩個功率狀態(tài)的所述第二狀態(tài)時，所述放大器在第二功率級。
8.根據權利要求5所述的放大器，其中，所述第一、第二、第三和第四功率裝置是晶體管。
9.根據權利要求2所述的放大器，還包括一個級間阻抗匹配電路，它連接在所述第一級的輸出和所述第二級的輸入之間。
10.根據權利要求2所述的放大器，還包括一個輸入級阻抗匹配電路，它連接到所述第一級的輸入，所述信號通過所述輸入級阻抗匹配電路被接收。
11.根據權利要求2所述的放大器，其中，所述輸出阻抗匹配電路包括一個第一傳輸線，具有連接到所述第二級的輸出的第一端且還具有第二端；一個第二傳輸線，具有連接到所述第二級的輸出的第一端且還具有第二端；和一個二極管，其正極連接到所述第一傳輸線的第二端，負極連接到所述第二傳輸線的第二端。
12.根據權利要求2所述的放大器，其中，所述輸出阻抗匹配電路包括一個傳輸線，具有連接到所述第二級的輸出的第一端且還具有第二端；一個電容器，具有連接到地的第一端且還具有一個第二端；一個二極管，其正極連接到所述傳輸線的第二端，負極連接到所述電容器的第二端。
13.一種包括放大器的無線設備，所述無線設備能夠建立與基站的通信，所述放大器包括一個具有至少兩個功率狀態(tài)的第一級，所述第一級具有接收數據信號的輸入、控制端口和輸出；一個具有至少兩個功率狀態(tài)的第二級，所述第二級具有連接到所述第一級的輸出的輸入、控制端口和能夠傳送由所述第一和第二級放大的所述信號的輸出；一個具有至少兩個阻抗匹配狀態(tài)的輸出電路，所述輸出電路具有連接到所述第二級的輸出的輸入、控制端口和用于連接負載的輸出；一個狀態(tài)決定電路，連接到所述第一級的控制端口上，用于將所述第一級選擇性地配置在至少兩個功率狀態(tài)中的一個，連接到所述第二級的控制端口，用于將所述第二級選擇性地配置在至少兩個功率狀態(tài)中的一個，連接到所述輸出電路的控制端口，用于將所述輸出電路選擇性地配置在至少兩個阻抗匹配級中的一個。
14.根據權利要求13所述的放大器，其中，當所述狀態(tài)決定電路將所述第一級配置在至少兩個功率狀態(tài)的第一狀態(tài)，將所述第二級配置在至少兩個功率狀態(tài)的第一狀態(tài)，將所述輸出電路配置在至少兩個阻抗匹配狀態(tài)的第一狀態(tài)時，所述放大器在第一功率效率級運行；其中，當所述狀態(tài)決定電路將所述第一級配置在至少兩個功率狀態(tài)的第二狀態(tài)，將所述第二級配置在至少兩個功率狀態(tài)的第二狀態(tài)，將所述輸出電路配置在至少兩個阻抗匹配狀態(tài)的第二狀態(tài)時，所述放大器在第二功率效率級運行
15.根據權利要求14所述的放大器，其中，所述狀態(tài)決定電路根據一個由基站產生的信號強度指示符信號選擇性地配置所述第一級、所述第二級和所述輸出電路。
16.根據權利要求14所述的放大器，其中，所述第一級至少包括一個第一功率裝置；和一個與所述第一功率裝置連接并聯(lián)的第二功率裝置。
17.根據權利要求16所述的放大器，其中，所述第二級至少包括一個第三功率裝置；和一個與所述第一功率裝置連接并聯(lián)的第四功率裝置。
18.根據權利要求17所述的放大器，其中，所述狀態(tài)決定電路通過選擇性地啟動所述第二功率裝置選擇性地配置所述第一級，當所述第一和第二功率裝置被啟動時所述第一級處于至少兩個功率狀態(tài)的一個狀態(tài)，當所述第一功率裝置被啟動而所述第二功率裝置不被啟動時，處于至少兩個功率狀態(tài)的另一狀態(tài)；其中，所述狀態(tài)決定電路通過選擇性地啟動所述第四功率裝置選擇性地配置所述第二級，當所述第三和第四功率裝置被啟動時，所述第二級處于至少兩個功率狀態(tài)的一個狀態(tài)，當所述第三功率裝置被啟動而所述第四功率裝置不被啟動時，處于至少兩個功率狀態(tài)的另一狀態(tài)。
19.一種放大從信號源傳送到負載的信號的方法，所述方法包括步驟決定放大器的輸出功率級；根據所述決定的輸出功率級將放大器的第一級放大器配置在至少兩個狀態(tài)的一個狀態(tài)，所述第一級放大器放大所述信號；根據所述決定的輸出功率級將放大器的第二級放大器配置在至少兩個狀態(tài)的一個狀態(tài)，所述第二級放大器放大由所述第一級放大器放大的所述信號。
20.根據權利要求19所述的方法，還包括步驟根據所述決定的級，將一個輸出匹配電路配置在至少兩個阻抗狀態(tài)的一個狀態(tài)，所述輸出匹配電路匹配所述第二級放大器的阻抗和負載的阻抗。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，配置所述第一級放大器的所述步驟包括步驟當所述功率級在第一輸出功率范圍內時，啟動所述第一級放大器的第一功率裝置，所述第一級放大器至少包括所述第一功率裝置和被啟動的第二功率裝置，使得所述第一功率裝置和所述第二功率裝置都被啟動；當所述功率級在第二輸出功率范圍內時禁用所述第一功率裝置，使得只有所述第二功率裝置被啟動。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，配置所述第二級放大器的所述步驟包括步驟當所述功率級在所述第一輸出功率范圍內時，啟動所述第二級放大器的第三功率裝置，所述第二級放大器至少包括所述第三功率裝置和被啟動的第四功率裝置，使得所述第三功率裝置和所述第四功率裝置都被啟動；當所述功率級在所述第二輸出功率范圍內時，禁用所述第三功率裝置，使得只有所述第四功率裝置被啟動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有第一級放大器和第二級放大器的功率放大器，該功率放大器的每一級根據希望的功率輸出配置為至少兩個功率狀態(tài)的一個狀態(tài)。當第一和第二級被配置在第一狀態(tài)時，該功率放大器提供在第一輸出功率范圍內的有效放大，當第一和第二級被配置在第二狀態(tài)時，該功率放大器提供在第二輸出功率范圍內的有效放大。通過配置每一級在至少兩個狀態(tài)中的一個狀態(tài)，可以為寬范圍的功率級獲得高水平的功率效率。
文檔編號H03F3/20GK1433145SQ0310544
公開日2003年7月30日 申請日期2003年1月15日 優(yōu)先權日2002年1月15日
發(fā)明者安德烈·V·格雷本尼科夫, 尤金·P·希尼, 赫伯特·耶格 申請人:M/A－Com尤羅泰克公司