專利名稱：一種提高射頻功率放大器線性度及效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體是指用于射頻功率放大器外圍用于提
高射頻功率放大器線性度及效率的一種方法。
背景技術(shù)：
在無(wú)線傳輸過(guò)程中，信號(hào)的衰減是很快的，這種衰減將影響信號(hào)的傳輸距離，為了能夠?qū)崿F(xiàn)更遠(yuǎn)距離的信號(hào)傳輸，信號(hào)通常需要經(jīng)過(guò)射頻功率放大器放大后再發(fā)射出去。
在無(wú)線傳輸系統(tǒng)中，對(duì)射頻功率放大器的要求主要有兩個(gè)方面第一、為了避免信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻功率放大器放大后產(chǎn)生明顯失真，以及避免放大后的信號(hào)對(duì)鄰近信道產(chǎn)生明顯干擾，射頻功率放大器的線性度需滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)要求；第二、射頻功率放大器通常是移動(dòng)終端中的主要耗能元件，因而射頻功率放大器的效率是非常關(guān)鍵的，減小射頻功率放大器本身的功率損耗即提高射頻功率放大器效率，不僅有利于節(jié)省能源，同時(shí)可以降低系統(tǒng)對(duì)散熱設(shè)計(jì)的要求。 但是，提高射頻功率放大器的線性度和效率往往是相互矛盾的，即改善線性度后射頻功率放大器的效率會(huì)變差，而改善效率后射頻功率放大器的線性度會(huì)變差。例如，提高射頻功率放大器線性度的傳統(tǒng)方法主要有功率倒退法、前饋法及預(yù)失真法。其中功率倒退法直接采用功率回退的方法來(lái)提高線性度，這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但會(huì)導(dǎo)致射頻功率放大器的效率明顯下降。相對(duì)于功率倒退法，采用前饋法及預(yù)失真法后射頻功率放大器的效率會(huì)高些，但是這兩種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)比較復(fù)雜，成本較高，而且采用這兩種方法后射頻功率放大器的線性度與其工作溫度、電源電壓及輸入功率等工作條件相關(guān)，工作條件變化有可能會(huì)導(dǎo)致其線性度急劇惡化。目前還有一種提高射頻功率放大器線性度及效率的方法，它通過(guò)在射頻功率放大器的輸出端增加一個(gè)LC諧振網(wǎng)絡(luò)來(lái)調(diào)節(jié)射頻功率放大器輸出端的諧波阻抗，而諧波阻抗的改變會(huì)影響射頻功率放大器的幅度_幅度失真及幅度_相位失真，從而達(dá)到調(diào)節(jié)射頻功率放大器線性度的目的；同時(shí)調(diào)節(jié)諧波阻抗使得當(dāng)射頻功率放大器中的晶體管上的電壓達(dá)到最大值時(shí)流過(guò)其上面的電流被控制到最小值，這樣可以減小晶體管自身的功率損耗，從而達(dá)到提高射頻功率放大器效率的目的。如圖l所示，虛線框內(nèi)為增加的提高射頻功率放大器線性度與效率的LC諧振網(wǎng)絡(luò)，其中L1、C1與L2、C2分別諧振于二階與四階諧波頻率處，從而降低射頻功率放大器輸出端的二階與四階諧波阻抗，同時(shí)提高三階與五階處的諧波阻抗，使得射頻功率放大器輸出端的電壓與電流波形為相位相反的近似方波，以達(dá)到提高射頻功率放大器效率的目的。這種提高射頻功率放大器線性度與效率的方法要求諧振網(wǎng)絡(luò)中的Ll、 Cl與L2、 C2分別諧振于二階與四階諧波頻率處，因而對(duì)電感電容值的精度要求很高，而且由于諧振網(wǎng)絡(luò)直接位于射頻功率放大器的輸出端，諧振網(wǎng)絡(luò)有限的Q值直接影響著射頻功率放大器的效率。綜上所述，目前改善射頻功率放大器線性度與效率的方法都存在不同程度上的問(wèn)題，尚需一種行之有效的能夠同時(shí)提高放大器線性度與效率且簡(jiǎn)單易行的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需解決的問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)單而有效的能夠同時(shí)提高射頻功率放大器線 性度和效率的方法，并且這種方法對(duì)元件的精度要求不高，從而更加方便于射頻功率放大 器的調(diào)試。 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為一種提高射頻功率放大器線性度 及效率的方法，即在所述射頻功率放大器輸出端連接一電容，電容另一端接地。
進(jìn)一步的，在射頻功率放大器級(jí)間連接另一電容，電容另一端接地。
在射頻功率放大器輸出端接一并聯(lián)到地的電容，使得射頻功率放大器處于F類工 作狀態(tài)。這個(gè)電容能夠降低射頻功率放大器輸出端的偶次諧波阻抗，同時(shí)提高射頻功率放 大輸出端的奇次諧波阻抗，諧波阻抗的改變會(huì)影響射頻功率放大器的幅度_幅度失真及幅 度-相位失真，從而達(dá)到提高射頻功率放大器線性度的目的；同時(shí)諧波阻抗的改變會(huì)影響 輸出信號(hào)的電壓波形和電流波形，在射頻功率放大器的輸出端增加并聯(lián)到地的電容后，射 頻功率放大器輸出端的電壓電流波形被整形為近似的方波(其中電流波形為半波)，并且 電壓與電流波形的相位相反，這樣當(dāng)射頻功率放大器中的晶體管上的電壓達(dá)到最大值時(shí)而 流過(guò)其上面的電流被控制到最小值，這樣可以減小晶體管自身的功率損耗，從而達(dá)到提供 射頻功率放大器效率的目的。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于 所述方法只需要在射頻功率放大器的輸出端增加一個(gè)并聯(lián)到地的電容即可，該電 容可以起到與LC諧振網(wǎng)絡(luò)相同的效果，且消除了 LC諧振網(wǎng)絡(luò)中電感Q值不高對(duì)射頻功率 放大器效率的影響；并且對(duì)所述電容的精度要求不高，簡(jiǎn)單易行，成本低。


圖1為現(xiàn)有的在射頻功率放大器輸出端增加LC諧振網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高射頻功率放大器 線性度與效率的電路圖； 圖2本發(fā)明所述在射頻功率放大器輸出端增加電容以提高射頻功率放大器線性 度與效率的電路圖； 圖3本發(fā)明所述在射頻功率放大器級(jí)間與輸出端均增加電容來(lái)提高射頻功率放 大器線性度與效率的電路圖。
具體實(shí)施例方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì) 說(shuō)明。 圖2為本發(fā)明所述的第一種優(yōu)選實(shí)施電路圖。它通過(guò)在射頻功率放大器的輸出端 增加一個(gè)并聯(lián)到地的電容來(lái)調(diào)節(jié)射頻功率放大器輸出端的諧波阻抗，從而達(dá)到提高射頻功 率放大器線性度與效率的目的。如圖2所示，輸入信號(hào)連接到射頻功率放大器PA輸入端， PA輸出端通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)輸出，電容C1的一端連接到射頻功率放大器PA的輸出端，另 一端接地，電感L1 一端接射頻功率放大器PA的輸出端，另一端與電源VCC相連。射頻功率 放大器PA用于將輸入信號(hào)放大，匹配網(wǎng)絡(luò)用于將負(fù)載阻抗轉(zhuǎn)換成一個(gè)更低的阻抗以提高 射頻功率放大器的功率輸出能力，電感L1起到扼流作用，電容C1用于調(diào)節(jié)射頻功率放大器輸出端的諧波阻抗，從而使得射頻功率放大器處于F類工作狀態(tài)，它能夠降低射頻功率放 大器輸出端的偶次諧波阻抗，同時(shí)提高射頻功率放大輸出端的奇次諧波阻抗，諧波阻抗的 改變會(huì)影響射頻功率放大器的幅度_幅度失真及幅度_相位失真，從而達(dá)到提高射頻功率 放大器線性度的目的；同時(shí)諧波阻抗的改變會(huì)影響輸出信號(hào)的電壓波形和電流波形，在射 頻功率放大器PA的輸出端增加連接到地的電容C1后，射頻功率放大器輸出端的電壓電流 波形被整形為近似的方波(其中電流波形為半波)，并且電壓與電流波形的相位相反，當(dāng)射 頻功率放大器中的晶體管上的電壓達(dá)到最大值時(shí)流過(guò)其上面的電流被控制到最小值，這樣 可以減小晶體管自身的功率損耗，從而達(dá)到提供射頻功率放大器效率的目的。
本方案中對(duì)電容C1的精度要求不高，便于對(duì)射頻功率放大器的調(diào)試。具體實(shí)施 時(shí)，所述電容CI的取值根據(jù)射頻功率放大器PA輸出端所要求的負(fù)載阻抗大小及工作頻率 變化而變化。如要求的負(fù)載阻抗小時(shí)，則電容的取值要求相對(duì)較大；當(dāng)要求的負(fù)載阻抗大 時(shí)，則電容的取值要求要小些；而當(dāng)工作頻率越高時(shí)電容的取值要求越小。
圖3為本發(fā)明第二種優(yōu)選實(shí)施電路圖。它通過(guò)在射頻功率放大器的級(jí)間與輸出端 均增加一個(gè)并聯(lián)到地的電容來(lái)調(diào)節(jié)射頻功率放大器輸出端的諧波阻抗，從而同時(shí)提高射頻 功率放大器線性度與效率。如圖3所示，放大器PA1連接于輸入信號(hào)與匹配網(wǎng)絡(luò)1之間，匹 配網(wǎng)絡(luò)1的另一端與放大器PA2的輸入端相連，匹配網(wǎng)絡(luò)2接于PA2的輸出端與輸出信號(hào)之 間，電容CI的一端與PA1的輸出端與及扼流電感LI相連，電容CI的另一端與地相連，電感 LI的另一端與電源VCC1連接，電容C2的一端與PA2的輸出端及扼流電感L2 —端相連，電 容C2的另一端與地相連，電感L2的另一端與電源VCC2相連，其中PA1用于將輸入信號(hào)進(jìn) 行第一級(jí)放大，匹配網(wǎng)絡(luò)1用于將從PA2輸入端看進(jìn)去的阻抗轉(zhuǎn)換成一個(gè)更高的阻抗，以提 高射頻功率放大器的增益，PA2用于將經(jīng)PA1放大后的信號(hào)進(jìn)行再次放大，匹配網(wǎng)絡(luò)2用于 將負(fù)載阻抗轉(zhuǎn)換成一個(gè)更低的阻抗以提高射頻功率放大器的功率輸出能力，電容Cl、 C2用 于調(diào)節(jié)射頻功率放大器第一級(jí)與第二級(jí)輸出端的諧波阻抗，從而使得射頻功率放大器PAl、 PA2均處于F類工作狀態(tài)，它能夠降低射頻功率放大器級(jí)間與輸出端的偶次諧波阻抗、提高 奇次諧波阻抗，諧波阻抗的改變會(huì)影響射頻功率放大器的幅度_幅度失真及幅度_相位失 真，從而達(dá)到提高射頻功率放大器線性度的目的；同樣諧波阻抗的改變還會(huì)影響輸出信號(hào) 的電壓波形和電流波形，在射頻功率放大器的級(jí)間與輸出端增加并聯(lián)到地的電容后，射頻 功率放大器輸出端的電壓電流波形被整形為近似的方波(其中電流波形為半波)，并且電 壓與電流波形的相位相反，當(dāng)射頻功率放大器中的晶體管上的電壓達(dá)到最大值時(shí)流過(guò)其上 面的電流被控制到最小值，這樣可以減小晶體管自身的功率損耗，從而達(dá)到提供射頻功率 放大器效率的目的。在具體電路實(shí)施時(shí)，電容C1相對(duì)于匹配網(wǎng)絡(luò)1的位置不是固定的，并 且在級(jí)間利用并聯(lián)到地的電容來(lái)調(diào)節(jié)諧波阻抗也可以單獨(dú)使用。
上述實(shí)施例中電容C1、C2的取值同實(shí)施例一，在此不再贅述。
需要說(shuō)明的是，在未脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下對(duì)其所做的任何微小變化及等同替 換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種提高射頻功率放大器線性度及效率的方法，其特征在于在所述射頻功率放大器輸出端連接一電容，電容另一端接地。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的射頻功率放大器級(jí)間匹配電路，其特征在于進(jìn)一步的，在射 頻功率放大器級(jí)間連接另一電容，電容另一端接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及射頻功率放大器領(lǐng)域，具體是指一種提高射頻功率放大器線性度及效率的方法。所述方法即在所述射頻功率放大器輸出端連接一電容，電容另一端接地。在射頻功率放大器輸出端接一并聯(lián)到地的電容，使得射頻功率放大器處于F類工作狀態(tài)。這個(gè)電容能夠降低射頻功率放大器輸出端的偶次諧波阻抗、提高奇次諧波阻抗，通過(guò)諧波阻抗的改變會(huì)影響射頻功率放大器的幅度-幅度失真及幅度-相位失真，以及輸出信號(hào)的電壓波形和電流波形，從而達(dá)到提高射頻功率放大器線性度及效率的目的；所述方法可以起到與LC諧振網(wǎng)絡(luò)相同的效果，且消除了LC諧振網(wǎng)絡(luò)中電感Q值不高對(duì)射頻功率放大器效率的影響，簡(jiǎn)單易行，成本低。
文檔編號(hào)H03F3/20GK101699766SQ20091019325
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者彭鳳雄 申請(qǐng)人:惠州市正源微電子有限公司