CN102790591B - 高频功率放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高频功率放大器。获得一种能够同时进行阻抗匹配的切换和路径的切换，能够使电路设计的自由度提高的高频功率放大器。晶体管（Tr1）对从外部输入的高频信号进行放大。晶体管（Tr2）对晶体管（Tr1）的输出信号进行放大。晶体管（Tr3）与晶体管（Tr1）并联连接，并对从外部输入的高频信号进行放大。在晶体管（Tr1）的输出和晶体管（Tr2）的输入之间连接有切换元件（SW1）。在晶体管（Tr3）的输出和切换元件（SW1）之间连接有切换元件（SW2）。在晶体管（Tr1）的输出及切换元件（SW2）和晶体管（Tr2）的输出之间串联连接有切换元件（SW3、SW4）。在切换元件（SW3）和切换元件（SW4）之间连接有电容器（C1）。

Description

高频功率放大器
技术领域
本发明涉及根据输出功率来切换放大器内的路径的高频功率放大器。
背景技术
在便携式电话或便携式终端中，使用以数十MHz以上的高频带进行工作的高频功率放大器。该高频功率放大器在获得28.25dBm的大功率输出的情况下，在获得17dBm的中功率输出的情况下，在获得7dBm的小功率输出的情况下，分别切换放大器内的路径。由此，能够使在各个输出功率的工作效率提高(例如，参照非专利文献1)。
在现有的高频功率放大器中，在对于获得小/中功率输出的情况是共同的路径中，利用并联连接的切换元件(switchingelement)和电容器来进行阻抗匹配。
非专利文献
非专利文献1：Proceedingsofthe36thEuropeanMicrowaveConference,P348-P351。
可是，由于切换元件和电容器并联连接，所以只能进行阻抗匹配的切换，而不能同时进行路径的切换。因此，存在电路的自由度低的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于获得一种能同时进行阻抗匹配的切换和路径的切换，能使电路设计的自由度提高的高频功率放大器。
本发明的高频功率放大器的特征在于，具备：第一晶体管，对从外部输入的高频信号进行放大；第二晶体管，对所述第一晶体管的输出信号进行放大；第三晶体管，与所述第一晶体管并联连接，对从外部输入的高频信号进行放大；第一切换元件，连接在所述第一晶体管的输出和所述第二晶体管的输入之间；第二切换元件，连接在所述第三晶体管的输出和所述第一切换元件之间；第三及第四切换元件，在所述第一晶体管的输出以及所述第二切换元件和所述第二晶体管的输出之间串联连接；以及第一电容器，连接在所述第三切换元件和所述第四切换元件之间。
根据本发明，能够同时进行阻抗匹配的切换和路径的切换，并且能够使电路设计的自由度提高。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的高频功率放大器的图。
图2是表示本发明的实施方式2的高频功率放大器的图。
图3是表示本发明的实施方式3的高频功率放大器的图。
图4是表示本发明的实施方式4的高频功率放大器的图。
图5是表示本发明的实施方式5的高频功率放大器的图。
具体实施方式
参照附图，针对本发明的实施方式的高频功率放大器进行说明。存在对相同的或对应的结构要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明的情况。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1的高频功率放大器的图。晶体管Tr1对从外部输入的高频信号进行放大。晶体管Tr2对晶体管Tr1的输出信号进行放大。晶体管Tr3与晶体管Tr1并联连接，对从外部输入的高频信号进行放大。
输入匹配电路M1使晶体管Tr1、Tr3各自的输入阻抗与特性阻抗匹配。级间匹配电路M2使晶体管Tr1的输出阻抗和晶体管Tr2的输入阻抗匹配。预匹配电路M3使晶体管Tr3的输出阻抗与特性阻抗匹配。输出匹配电路M4使晶体管Tr1、Tr2、Tr3的输出阻抗与特性阻抗匹配。
在晶体管Tr1的输出和晶体管Tr2的输入之间连接有切换元件SW1。在晶体管Tr3的输出和切换元件SW1之间连接有切换元件SW2。在晶体管Tr1的输出及切换元件SW2和晶体管Tr2的输出之间串联连接有切换元件SW3、SW4。
在切换元件SW3和切换元件SW4之间连接有电容器C1。电容器C1的一端连接在切换元件SW3和切换元件SW4的连接点。电容器C1的另一端接地。该电容器C1是使晶体管Tr1、Tr2的输出阻抗与特性阻抗匹配的预匹配电路。
接着，说明本实施方式的高频功率放大器的工作。在获得17dBm以上的大功率输出的情况下，切换元件SW1接通，切换元件SW2、SW3、SW4断开，路径1变为有效。晶体管Tr3被截止。晶体管Tr1对输入到输入端子IN的信号进行放大，晶体管Tr2对晶体管Tr1的输出信号进行放大，并从输出端子OUT输出。
在获得7～17dBm的中功率输出的情况下，切换元件SW1、SW2断开，切换元件SW3、SW4接通，路径2变为有效。晶体管Tr2、Tr3被截止。晶体管Tr1对输入到输入端子IN的信号进行放大并从输出端子OUT输出。
在获得7dBm以下的小功率输出的情况下，切换元件SW1断开，切换元件SW2、SW3、SW4接通，路径3变为有效。晶体管Tr1、Tr2被截止。晶体管Tr3对输入到输入端子IN的信号进行放大并从输出端子OUT输出。
如以上说明的那样，在本实施方式中，使用了电容器C1的预匹配电路与切换元件SW3串联连接。由此，能够在进行路径2以及路径3变为有效的那样的路径切换的同时，还进行使用了电容器C1的阻抗匹配的切换。其结果是能使电路设计的自由度提高。
实施方式2.
图2是表示本发明的实施方式2的高频功率放大器的图。电容器C1的一端与切换元件SW3连接，电容器C1的另一端与切换元件SW4连接。即，在预匹配电路中，串联连接有电容器C1。其它结构与实施方式1是同样的。
在现有技术中，由于切换元件和电容器并联连接，所以不能使用串联分量的元件。与此相对地，在本实施方式中，预匹配电路与切换元件SW3串联连接，因此能够使用串联连接的电容器C1。在该情况下也能得到与实施方式1同样的效果。
实施方式3.
图3是表示本发明的实施方式3的高频功率放大器的图。在切换元件SW3和切换元件SW4之间，与电容器C1串联地连接有电感器L1。其它结构与实施方式1是同样的。由此，能够使路径2以及路径3的阻抗匹配的自由度增加，能够使晶体管Tr1、Tr3的工作效率提高。
实施方式4.
图4是表示本发明的实施方式4的高频功率放大器的图。在晶体管Tr2的输出和电容器C1之间，与切换元件SW4并联地连接有电容器C2。其它结构与实施方式1是同样的。由于该电容器C2为仅在大功率输出工作时起作用的预匹配电路，所以能够使晶体管Tr2的饱和输出功率提高。
实施方式5.
图5是表示本发明的实施方式5的高频功率放大器的图。在晶体管Tr2的输出和接地点之间串联连接有切换元件SW5以及电容器C3。在晶体管Tr2和第四切换元件之间连接有电感器L2。其它结构与实施方式3是同样的。由此，能够按两个阶段切换路径2以及路径3的阻抗匹配，因此能够使晶体管Tr1的工作效率提高。
表1是表示在17dBm的中输出功率时，现有的高频功率放大器的工作效率和实施方式5的高频功率放大器的工作效率的比较表。从表1可知，实施方式5与现有技术相比工作效率提高3％。
【表1】
17dBm输出时的工作效率
现有的高频功率放大器 17％
实施方式5的高频功率放大器 20％
附图标记的说明：
C1电容器(第一电容器)；
C2电容器(第二电容器)；
C3电容器(第三电容器)；
L1电感器；
SW1切换元件(第一切换元件)；
SW2切换元件(第二切换元件)；
SW3切换元件(第三切换元件)；
SW4切换元件(第四切换元件)；
SW5切换元件(第五切换元件)；
Tr1晶体管(第一晶体管)；
Tr2晶体管(第二晶体管)；
Tr3晶体管(第三晶体管)。

Claims (6)

1.一种高频功率放大器，其特征在于，具备：
第一晶体管，对从外部输入的高频信号进行放大；
第二晶体管，对所述第一晶体管的输出信号进行放大；
第三晶体管，与所述第一晶体管并联连接，对从外部输入的高频信号进行放大；
第一切换元件，连接在所述第一晶体管的输出和所述第二晶体管的输入之间；
第二切换元件，连接在所述第三晶体管的输出和所述第一切换元件之间；
第三以及第四切换元件，它们串联连接在所述第一晶体管的输出和所述第二晶体管的输出之间，并且，串联连接在所述第二切换元件和所述第二晶体管的输出之间；以及
第一电容器，连接在所述第三切换元件和所述第四切换元件之间。
2.根据权利要求1所述的高频功率放大器，其特征在于，
所述第一电容器的一端连接在所述第三切换元件和所述第四切换元件的连接点，
所述第一电容器的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的高频功率放大器，其特征在于，
所述第一电容器的一端与所述第三切换元件连接，
所述第一电容器的另一端与所述第四切换元件连接。
4.根据权利要求1或2所述的高频功率放大器，其特征在于，还具备连接在所述第三切换元件和所述第四切换元件之间的电感器。
5.根据权利要求1～3的任一项所述的高频功率放大器，其特征在于，在所述第二晶体管的输出和所述第一电容器之间还具备与所述第四切换元件并联连接的第二电容器。
6.根据权利要求1～3的任一项所述的高频功率放大器，其特征在于，还具备：第五切换元件和第三电容器，在所述第二晶体管的输出和所述第四切换元件之间具有连接点，所述第五切换元件和第三电容器串联连接在该连接点和接地点之间；以及连接在所述连接点和所述第二晶体管的输出之间的电感器。
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