CN104901631A - 功率放大装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率放大装置。其包括输入匹配电路、输出匹配电路、功率放大电路和外围电路，外围电路包括第一电阻、场效应管，第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第四电阻和匹配滤波电路，功率放大电路包括各有多个的第三三极管、阻抗匹配电感、阻抗匹配电阻、阻抗匹配电容和独立电源。多个第三三极管的发射极、集电极依次串联，输入匹配电路通过第一电容连接第一个第三三极管的基极，其余第三三极管的基极通过阻抗匹配电感连接独立电源，且通过串联连接的阻抗匹配电容和阻抗匹配电阻接地。本发明能够避免产生由感抗引起的欧姆损耗。

Description

功率放大装置

技术领域

本发明涉及功率控制技术领域，特别是涉及一种功率放大装置。

背景技术

功率放大装置是无线通信系统中的射频前端器件，通常用作音频放大器和射频放大器，用于产生功率输出以驱动负载。在射频应用领域，功率放大装置是必要的模块，在发射信号之前对信号进行放大再耦合至天线。

目前常用的提高功率放大装置输出功率的方法是将功率电路串联连接，增大总的输出电压来提高输出功率。这种串联功率合成的功率放大装置由数个功率电路串联堆叠连接而成，之间做功率匹配，使每个功率电路都能获得最大功率输出。然而，当工作频率较高时，这种功率放大装置中功率电路的寄生输入、输出电容效应明显，此时，最佳输出负载并不为纯阻性，而是感性阻抗，容易产生因感抗引起的欧姆损耗。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种功率放大装置，能够避免产生由感抗引起的欧姆损耗。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种功率放大装置，包括输入匹配电路、输出匹配电路、功率放大电路和外围电路，所述外围电路包括第一电阻、场效应管，第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第四电阻和匹配滤波电路，所述功率放大电路包括多个第三三极管、多个阻抗匹配电感、多个阻抗匹配电阻、多个阻抗匹配电容和多个独立电源，所述多个第三三极管依次串联连接；所述场效应管的漏极和所述第一三极管的集电极连接系统电源端，所述场效应管的源极通过所述第一电阻连接所述第二三极管的集电极，所述场效应管的栅极连接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极连接所述场效应管的源极，所述第一三极管的发射极通过所述第二电阻连接所述第二三极管的基极；所述多个第三三极管中的第一个第三三极管的基极通过所述第三电阻连接所述第一三极管的发射极，第一个第三三极管的发射极接地，所述多个第三三极管中的其余第三三极管的发射极分别与前一个第三三极管的集电极连接，基极分别通过所述阻抗匹配电感连接至所述独立电源，且通过串联连接的阻抗匹配电容和阻抗匹配电阻接地；所述输入匹配电路通过所述第一电容连接所述多个第三三极管中的第一个第三三极管的基极，所述第二电容和所述匹配滤波电路连接在所述多个第三三极管中的最后一个第三三极管的集电极与所述输出匹配电路之间，所述第二电阻连接在所述输出匹配电路和地之间。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：功率放大电路采用多级三极管放大，无需使用电感来实现功率匹配，只需要通过每个三极管基极的阻抗匹配电阻即可实现阻抗变换，从而能够避免产生由感抗引起的欧姆损耗，可以提高输出功率。

附图说明

图1是本发明实施例功率放大装置的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例功率放大装置的原理示意图。本实施例的功率放大装置包括输入匹配电路、输出匹配电路、功率放大电路和外围电路。外围电路包括第一电阻R1、场效应管M，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第四电阻R4和匹配滤波电路。功率放大电路包括多个第三三极管Q3、多个阻抗匹配电感L、多个阻抗匹配电阻R5、多个阻抗匹配电容C3和多个独立电源E，多个第三三极管Q3依次串联连接。

场效应管M的漏极和第一三极管Q1的集电极连接系统电源端Vcc，场效应管M的源极通过第一电阻R1连接第二三极管Q2的集电极，场效应管M的栅极连接第二三极管Q2的集电极，第二三极管Q2的发射极接地，第一三极管Q1的基极连接场效应管M的源极，第一三极管Q1的发射极通过第二电阻R2连接第二三极管Q2的基极。

多个第三三极管Q3中的第一个第三三极管Q3的基极通过第三电阻R3连接第一三极管Q1的发射极，第一个第三三极管Q3的发射极接地，多个第三三极管Q3中的其余第三三极管Q3的发射极分别与前一个第三三极管Q3的集电极连接，基极分别通过阻抗匹配电感L连接至独立电源E，且通过串联连接的阻抗匹配电容C3和阻抗匹配电阻R5接地。

输入匹配电路通过第一电容C1连接多个第三三极管Q3中的第一个第三三极管Q3的基极，第二电容C2和匹配滤波电路连接在多个第三三极管Q3中的最后一个第三三极管Q3的集电极与输出匹配电路之间，第二电阻R2连接在输出匹配电路和地之间。

其中，本实施例的功率放大装置在工作时，场效应管M接收系统电源电压Vcc，并根据该电压在第一三极管Q1的基极上输出第一电流，在第一电阻R1上输出第二电流至第二三极管Q2，第一电阻R1用以设定偏压电流的大小，通过第一电流来触发第一三极管Q1，并通过第一三极管Q1、第二电阻R2、第三电阻R3和第二三极管Q2的动作，输出偏压电流至第一个第三三极管Q3的基极，以使第一个第三三极管Q3工作在偏压状态。

输入匹配电路输出信号后，再由功率放大电路进一步放大，其中，多个三极管Q中的第二个三极管到最后一个三极管的基极除了连接到独立电源E外，还通过串联的阻抗匹配电容C3和阻抗匹配电阻R3接地，该阻抗匹配电阻R3在三极管Q的发射机可表现出一定的电感性，通过调节阻抗匹配电阻R3的大小能够调节三极管Q的输入阻抗电感性的大小。除此之外，电容主要决定了晶体管输入阻抗的电阻部分，因此对于第二个三极管到最后一个三极管的输入阻抗可以调节阻抗匹配电容C3来确定输入阻抗，最终能够使每个三极管的下一个三极管所需要的最佳负载阻抗，因而可以避免产生由感抗引起的欧姆损耗，提高功率输出效率。

本发明实施例的功率放大装置的功率放大电路采用多级三极管放大，无需使用电感来实现功率匹配，只需要通过每个三极管基极的阻抗匹配电阻即可实现阻抗变换，从而能够避免产生由感抗引起的欧姆损耗，可以提高输出功率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种功率放大装置，其特征在于，包括输入匹配电路、输出匹配电路、功率放大电路和外围电路，所述外围电路包括第一电阻、场效应管，第一三极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第四电阻和匹配滤波电路，所述功率放大电路包括多个第三三极管、多个阻抗匹配电感、多个阻抗匹配电阻、多个阻抗匹配电容和多个独立电源，所述多个第三三极管依次串联连接；

所述场效应管的漏极和所述第一三极管的集电极连接系统电源端，所述场效应管的源极通过所述第一电阻连接所述第二三极管的集电极，所述场效应管的栅极连接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极连接所述场效应管的源极，所述第一三极管的发射极通过所述第二电阻连接所述第二三极管的基极；

所述多个第三三极管中的第一个第三三极管的基极通过所述第三电阻连接所述第一三极管的发射极，第一个第三三极管的发射极接地，所述多个第三三极管中的其余第三三极管的发射极分别与前一个第三三极管的集电极连接，基极分别通过所述阻抗匹配电感连接至所述独立电源，且通过串联连接的阻抗匹配电容和阻抗匹配电阻接地；

所述输入匹配电路通过所述第一电容连接所述多个第三三极管中的第一个第三三极管的基极，所述第二电容和所述匹配滤波电路连接在所述多个第三三极管中的最后一个第三三极管的集电极与所述输出匹配电路之间，所述第二电阻连接在所述输出匹配电路和地之间。