CN103872993B - 一种功率放大电路、电子设备及调整输出阻抗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种功率放大电路、电子设备及调整输出阻抗的方法。所述功率放大电路，应用于一电子设备中，所述功率放大电路包括：放大模块，用于放大一输入信号；温度检测模块，用于检测所述放大模块的温度；匹配模块，连接于所述放大模块，其参数可调；控制模块，连接于所述温度检测模块和所述匹配模块，用于根据所述温度检测模块检测的温度来调整所述匹配模块的参数，使得所述放大模块的输出阻抗与所述温度相适应。

Description

一种功率放大电路、电子设备及调整输出阻抗的方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种功率放大电路、电子设备及调整输出阻抗的方法。

背景技术

在现有技术中，电子设备的主机的额定输出功率不能胜任带动某一负载，例如扬声器的任务，这时就要在主机和负载之间加装功率放大器来补充所需要的功率缺口；还有例如在无线发射机中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去，为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。因此，功率放大器是大多数电子设备中不可或缺的部分。

然而，本发明人在实现本发明的过程中发现，功率放大器在不同的温度条件下的输出阻抗就会有不同，这会影响到输出功率和放大效率，使得输出功率不稳定、放大效率低。

发明内容

本发明实施例提供一种功率放大电路、电子设备及调整输出阻抗的方法，用以解决现有技术中存在的功率放大器在不同的温度条件下的输出阻抗就会有不同，导致输出功率不稳定、放大效率低的技术问题。

本发明一方面提供了一种功率放大电路，应用于一电子设备中，所述功率放大电路包括：放大模块，用于放大一输入信号；温度检测模块，用于检测所述放大模块的温度；匹配模块，连接于所述放大模块，其参数可调；控制模块，连接于所述温度检测模块和所述匹配模块，用于根据所述温度检测模块检测的温度来调整所述匹配模块的参数，使得所述放大模块的输出阻抗与所述温度相适应。

可选的，所述温度检测模块具体包括：热敏电阻，设置于所述放大模块周围一预定范围内；检测单元，用于检测所述热敏电阻的阻值；处理单元，用于根据所述阻值计算所述放大模块的温度。

可选的，所述温度检测模块具体包括：热电偶，一端靠近所述放大模块，另一端远离所述放大模块；检测单元，用于检测所述热电偶的两端之间的电势差；处理单元，用于根据所述电势差计算所述放大模块的温度。

可选的，所述匹配模块具体包括至少一可变电容器，所述控制模块通过调整所述可变电容器的电容值来调整所述放大模块的输出阻抗。

可选的，所述控制模块具体基于温度和电容值的对应关系调整所述至少一可变电容器的电容值。

本发明另一方面提供一种电子设备，包括：机壳；电路板，位于所述机壳内；功率放大电路，设置于所述电路板上，所述功率放大电路包括：放大模块，用于放大一输入信号；温度检测模块，用于检测所述放大模块的温度；匹配模块，连接于所述放大模块，其参数可调；控制模块，连接于所述温度检测模块和所述匹配模块，用于根据所述温度检测模块检测的温度来调整所述匹配模块的参数，使得所述放大模块的输出阻抗与所述温度相适应。

可选的，所述温度检测模块具体包括：热敏电阻，设置于所述放大模块周围一预定范围内；检测单元，用于检测所述热敏电阻的阻值；处理单元，用于根据所述阻值计算所述放大模块的温度。

可选的，所述匹配模块具体包括至少一可变电容器，所述控制模块通过调整所述可变电容器的电容值来调整所述放大模块的输出阻抗。

可选的，所述控制模块具体基于温度和电容值的对应关系调整所述至少一可变电容器的电容值。

本发明另一方面提供一种调整输出阻抗的方法，应用于一功率放大电路，所述功率放大电路包括放大模块和匹配模块，所述放大模块与所述匹配模块串联，所述方法包括：检测所述放大模块的温度；基于所述温度，确定所述匹配模块的调整参数；基于所述调整参数，调整所述匹配模块的参数，使得所述放大模块的输出阻抗与所述温度相适应。

可选的，所述基于所述温度，确定所述匹配模块的调整参数，具体为：基于温度与调整参数的对应关系、所述温度，确定所述匹配模块的调整参数。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明一实施例设计了一个参数可调整的匹配模块与放大模块相连接，然后利用温度检测模块检测放大模块的温度，然后由控制模块根据该温度调整匹配模块的参数，使得放大模块的输出阻抗与该温度相适应，如此一来，即使温度变化，功率放大电路的输出阻抗与该温度是相适应的，所以就不会因为温度变化而影响到输出功率和放大效率，进而输出功率稳定，放大效率高。

进一步，本发明一实施例中采用热敏电阻来检测放大模块的温度，因为热敏电阻的灵敏度高，电阻温度系数大，工作温度范围宽，可工作于-55摄氏度至315摄氏度；体积小，能够放置于非常小的空隙里；使用方便，电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择；精度高。

更进一步，因为本发明实施例中匹配模块包括可变电容器，所以通过改变可变电容器的电容值就能够调节功率放大电路的输出阻抗，因为可变电容器的结构简单，可变电容器的电容值易于调节，所以本发明实施例中的调整功率放大电路的输出阻抗的电路结构简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明一实施例中功率放大电路的功能框图；

图2为本发明一实施例中的调整输出阻抗的方法流程图；

图3为本发明一实施例的功率放大电路的电路结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种功率放大电路、电子设备及调整输出阻抗的方法，用以解决现有技术中存在的功率放大器在不同的温度条件下的输出阻抗就会有不同，导致输出功率不稳定、放大效率低的技术问题。

本发明实施例中的技术方案为解决上述的技术问题，总体思路如下：

本发明一实施例设计了一个参数可调整的匹配模块与放大模块相连接，然后利用温度检测模块检测放大模块的温度，然后由控制模块根据该温度调整匹配模块的参数，使得放大模块的输出阻抗与该温度相适应，如此一来，即使温度变化，功率放大电路的输出阻抗与该温度是相适应的，所以就不会因为温度变化而影响到输出功率和放大效率，进而输出功率稳定，放大效率高。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明一实施例提供一种功率放大电路，应用于一电子设备中，请参考图1，图1为本实施例中的功率放大电路的功能框图。

如图1所示，该功率放大电路包括：放大模块10，用于放大一输入信号；温度检测模块20，用于检测放大模块10的温度；匹配模块30，连接于放大模块10，其参数可调；控制模块40，连接于温度检测模块20和匹配模块30，用于根据温度检测模块20检测的温度来调整匹配模块30的参数，使得放大模块10的输出阻抗与该温度相适应。

在具体实施过程中，放大模块10可以是任何放大电路，连接于一信号源，获得一输入信号，匹配模块30与放大模块10串联；进一步，匹配模块30的输出可以连接一天线，此时该放大模块10具体用于信号发射出去之前的放大；也可以是连接一扬声器，此时放大模块10具体用于将声音信号播放出去之前的放大。

在实际运用中，放大模块10例如是一个芯片，设置于电子设备的一电路板上。

温度检测模块20具体包括：热敏电阻，设置于放大模块10周围一预定范围内；检测单元，用于检测热敏电阻的阻值；处理单元，用于根据阻值计算放大模块10的温度。热敏电阻是敏感元件，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

通过实验表明，在工作温度范围内，PCT型的热敏电阻的电阻-温度特性可近似用实验公式表示：RT=RT0expBp（T-T0），其中，RT、RT0表示温度为T、T0时的电阻值，Bp为热敏电阻的材料的材料常数。而对于NTC型的热敏电阻，电阻值近似表示为：RT=RT0*EXP(Bn*（1/T-1/T0)，其中，RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值，Bn为材料常数。当然，在其他实施例中，也可以采用其他类型的热敏电阻，只要知道电阻和温度之间的关系即可。事先可以在温度T0下测定好热敏电阻的阻值RT，那么公式中的未知数就只有RT和T。

因此，在本实施例中，可以将热敏电阻设置在放大模块10周围的一预定范围内，因为放大模块10会因为工作产生热量使其自身的温度升高，同时也会使得热敏电阻的温度升高，表现在热敏电阻上，就是热敏电阻的阻值会增大或者会减小，所以就用检测单元实时检测热敏电阻的阻值，然后将检测到的阻值传送给处理单元，处理单元可以利用存储好的上述阻值-温度的计算公式计算出温度，因为RT0和T0事先已经存储好，而RT已经通过检测单元检测出来了，所以很简单就可以计算出温度T。

热敏电阻的灵敏度高，电阻温度系数大，工作温度范围宽，可工作于-55摄氏度至315摄氏度；体积小，能够放置于非常小的空隙里；使用方便，电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择；精度高。

在另一实施例中，温度检测模块20具体包括：热电偶，一端靠近放大模块10，另一端远离放大模块10；检测单元，用于检测热电偶的两端之间的电势差；处理单元，用于根据电势差计算放大模块10的温度。热电偶由在一端连接的两条不同金属线构成闭合回路，当热电偶两端不同的金属线存在温度梯度时，两端就会产生电势差，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。通过测量电势差，就可以获得对应的温度，具体可以根据电势差与温度的函数关系，制成热电偶分度表，分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。

因此，也可以将热电偶的两个金属端，一端靠近放大模块10设置，一端远离放大模块10，避免受放大模块10的温度的影响，那么在放大模块10因为工作产生热量使其自身的温度升高时，同时也会使得热电偶的靠近放大模块10的那端金属线温度升高，而远离放大模块10的那端的金属线温度就会比较低，所以就会在两个金属线端产生电势差，那么检测单元就检测该电势差的值，并将该电势差的值传送给处理单元，处理单元可以根据事先存储的分度表确定出该电势差所对应的温度。

热电偶装配简单，更换方便，测量精度高，测量范围大（一般-200摄氏度至1300摄氏度），热响应时间快，耐高温可达2800摄氏度，使用寿命长，更重要的是无需供电。

以上只是举例说明温度检测模块20，在实际运用中，本领域技术人员还可以采用其他的温度传感器来检测放大模块10的温度，本发明不作限制。

在一实施例中，匹配模块30中具体包括至少一可变电容器，具体例如是空气介质可变电容器，或者是固体介质可变电容器，所以控制模块40通过调整可变电容器的电容值来调整放大模块10的输出阻抗。当然，在其他实施例中，匹配模块30还可以包含其他可以改变参数的元器件，例如可变电阻，本申请实施例中以可变电容为例进行说明。

具体来说，因为可变电容器一般都是由相互绝缘的两组极片组成，固定不动的一组极片成为定片，可动的一组极片称为动片，动片与定片之间以空气作为介质，即为空气介质可变电容器；动片与定片之间加云母片或塑料薄膜作为介质，即为固体介质可变电容器。

可变电容器都有一个长柄，可装上拉线或拨盘进行调节电容器的电容值，所以控制模块40具体可以包括：可动单元，连接于可变电容器的拉线或拨盘；固定单元，用于固定可动单元；控制单元，连接于可动单元，用于控制可动单元的运动。其中，固定单元例如是导轨，固定在电路板上，可动单元可在导轨上滑动，然后控制单元能够控制可动单元的滑动与否及滑动的方向和距离。当然，在其他实施例中，控制模块40也可以是其他的实施形态，例如是一个可旋转的转子，通过旋转来拉动拉线或拨动拨盘，进而来改变可变电容器的电容值。

接下来对控制模块40如何调节可变电容器的电容值进行详细描述。

当温度检测模块20检测到放大模块10的温度后，就将温度值传送给控制模块40的控制单元，控制单元根据温度先确定可变电容器的电容值，然后生成一控制指令给可动单元，控制可动单元移动一定距离，使得可变电容器的电容值变为确定出的电容值。其中，根据温度确定可变电容器的电容值，具体可以是根据一温度与电容值的对应关系表来确定，该表格可以是事先由专业人员进行实验获得的数据。进一步，可以将温度变化范围分段，每个温度范围段对应一个可变电容器的电容值，因为在一个温度范围段内功率放大电路的输出阻抗受温度变化影响很小，所以这样可以减少资源浪费。然而，对于控制精度要求比较高的情况，可以将温度细分，甚至可以精确到小数点后一位，然后每一个温度对应一个电容值，以此来精确控制输出阻抗。

基于同一发明构思，本发明一实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括一机壳，一电路板，位于该机壳内，以及上述各实施例中的功率放大电路，该功率放大电路设置于电路板上，用于放大一输入信号，该功率放大电路能够根据温度调整输出阻抗。

其中，该电子设备例如是手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑，或者其他需要功率放大电路的电子设备。

前述实施例中的功率放大电路适用于本实施例中的电子设备，为了说明书的简洁，就不再详述本实施例中的功率放大电路的构成，详细内容请参考前述实施例中的功率放大电路。

基于同一发明构思，本发明另一实施例还提供了一种调整输出阻抗的方法，可以应用于一功率放大电路，该功率放大电路包括放大模块和匹配模块，该放大模块与匹配模块串联，具体如前述实施例中的功率放大电路。

请参考图2，该方法包括：

步骤201：检测放大模块的温度；

步骤202：基于该温度，确定匹配模块的调整参数；

步骤203：基于调整参数，调整匹配模块的参数，使得放大模块的输出阻抗与该温度相适应。

请同时参考图1和图2，在具体实施过程中，步骤201具体可以是利用热敏电阻放在放大模块10的附近，利用热敏电阻的特性检测放大模块10的温度，然后执行步骤202，基于该温度，确定匹配模块30的调整参数，例如可变电容器的电容值，然后执行步骤203，基于该调整参数，例如电容值，将匹配模块30中的可变电容器的电容值调整到确定出的电容值。

以下将通过一个具体的例子来说明本实施例中的方法的实施过程。

请同时参考图2和图3，放大模块10是一个简单的放大芯片，引脚1和引脚3分别是电源引脚，引脚2是输入信号输入放大模块10的输入引脚，引脚4为信号输出的引脚，引脚5为接地引脚，当然，该放大模块10还包括其他引脚，因为与本发明的相关性不大，所以在此省去未画出。

引脚4连接匹配模块30，匹配模块30包括一电感L、可变电容器C1和可变电容器C2，匹配模块30可以连接一个发射天线，也可以连接扬声器。

首先将一个温度检测元件，例如热敏电阻、热电偶放置于放大模块10的附近，然后检测热敏电阻的阻值，再通过阻值和温度之间的函数关系计算出温度，该温度即为放大模块10的温度，例如发现温度较常温（25摄氏度）升高了30度，那么此时就可以通过该温度与电容值之间的对应关系，确定该温度对应的电容值，在本实施例中，可以单独调整可变电容器C1的电容值，也可以单独调整可变电容器C2的电容值，也可以同时调整可变电容器C1和可变电容器C2的电容值，然后控制模块40可以通过拨动可变电容器C1和/或可变电容器C2的动片，来改变可变电容器C1和/或可变电容器C2的电容值，进而改变整个功率放大电路的输出阻抗。因此，从引脚2输入的输入信号到从天线发射出去，天线的发射功率不会受到温度的影响，所以保证了电子设备的输出功率的稳定性，提高了放大效率。

前述功率放大电路和电子设备中的各种变化方式同样适用于本实施例的调整输出阻抗的方法，通过前述对功率放大电路和电子设备的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中调整输出阻抗的方法的各种实施方式，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明一实施例设计了一个参数可调整的匹配模块与放大模块相连接，然后利用温度检测模块检测放大模块的温度，然后由控制模块根据该温度调整匹配模块的参数，使得放大模块的输出阻抗与该温度相适应，如此一来，即使温度变化，功率放大电路的输出阻抗与该温度是相适应的，所以就不会因为温度变化而影响到输出功率和放大效率，进而输出功率稳定，放大效率高。

进一步，本发明一实施例中采用热敏电阻来检测放大模块的温度，因为热敏电阻的灵敏度高，电阻温度系数大，工作温度范围宽，可工作于-55摄氏度至315摄氏度；体积小，能够放置于非常小的空隙里；使用方便，电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择；精度高。

更进一步，因为本发明实施例中匹配模块包括可变电容器，所以通过改变可变电容器的电容值就能够调节功率放大电路的输出阻抗，因为可变电容器的结构简单，可变电容器的电容值易于调节，所以本发明实施例中的调整功率放大电路的输出阻抗的电路结构简单，易于实现。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种功率放大电路，应用于一电子设备中，其特征在于，所述功率放大电路包括：

放大模块，用于放大一输入信号；

温度检测模块，用于检测所述放大模块的温度；

匹配模块，连接于所述放大模块，其参数可调；

控制模块，连接于所述温度检测模块和所述匹配模块，用于根据所述温度检测模块检测的温度来调整所述匹配模块的参数，使得所述放大模块的输出阻抗与所述温度相适应，从而温度变化不会影响到所述功率放大电路的输出功率和放大效率。

2.如权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述温度检测模块具体包括：

热敏电阻，设置于所述放大模块周围一预定范围内；

检测单元，用于检测所述热敏电阻的阻值；

处理单元，用于根据所述阻值计算所述放大模块的温度。

3.如权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述温度检测模块具体包括：

热电偶，一端靠近所述放大模块，另一端远离所述放大模块；

检测单元，用于检测所述热电偶的两端之间的电势差；

处理单元，用于根据所述电势差计算所述放大模块的温度。

4.如权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述匹配模块具体包括至少一可变电容器，所述控制模块通过调整所述可变电容器的电容值来调整所述放大模块的输出阻抗。

5.如权利要求4所述的功率放大电路，其特征在于，所述控制模块具体基于温度和电容值的对应关系调整所述至少一可变电容器的电容值。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：

机壳；

电路板，位于所述机壳内；

功率放大电路，设置于所述电路板上，所述功率放大电路包括：

放大模块，用于放大一输入信号；

温度检测模块，用于检测所述放大模块的温度；

匹配模块，连接于所述放大模块，其参数可调；

控制模块，连接于所述温度检测模块和所述匹配模块，用于根据所述温度检测模块检测的温度来调整所述匹配模块的参数，使得所述放大模块的输出阻抗与所述温度相适应，从而温度变化不会影响到所述功率放大电路的输出功率和放大效率。

7.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述温度检测模块具体包括：

热敏电阻，设置于所述放大模块周围一预定范围内；

检测单元，用于检测所述热敏电阻的阻值；

处理单元，用于根据所述阻值计算所述放大模块的温度。

8.如权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述匹配模块具体包括至少一可变电容器，所述控制模块通过调整所述可变电容器的电容值来调整所述放大模块的输出阻抗。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述控制模块具体基于温度和电容值的对应关系调整所述至少一可变电容器的电容值。

10.一种调整输出阻抗的方法，应用于一功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路包括放大模块和匹配模块，所述放大模块与所述匹配模块串联，所述方法包括：

检测所述放大模块的温度；

基于所述温度，确定所述匹配模块的调整参数；

基于所述调整参数，调整所述匹配模块的参数，使得所述放大模块的输出阻抗与所述温度相适应，从而温度变化不会影响到所述功率放大电路的输出功率和放大效率。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于所述温度，确定所述匹配模块的调整参数，具体为：

基于温度与调整参数的对应关系、所述温度，确定所述匹配模块的调整参数。