CN108055011A - 多模式射频功率放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露了一种射频功率放大器，其包括：射频输入端；射频输出端；依次耦接于所述射频输入端和所述射频输出端之间的多级射频功率放大单元，每级射频功率放大单元均包括一双极型晶体管；耦接于初级射频功率放大单元的双极型晶体管的集电极和基极之间的反馈电路，该反馈电路包括有模式控制端，通过调整模式控制端的电压值来调整所述反馈电路的阻抗状态，进而调整所述射频功率放大器工作在不同工作模式下。这样使得同一个射频功率放大器能够支持不同的工作模式，比如可以同时支持高功率高增益模式和高线性低增益模式。

Description

多模式射频功率放大器
【技术领域】
本发明涉及射频电路领域，特别涉及一种多模式射频功率放大器。
【背景技术】
射频功率放大器(RF PA)是发射系统中的主要部分，其重要性不言而喻。在发射机的前级电路中，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(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。在调制器产生射频信号后，射频已调信号就由RF PA将它放大到足够功率，经匹配网络，再由天线发射出去。
随着通讯技术的快速发展，对于射频功率放大器的要求越来越高。从以往的单一功能单一模式，发展到今天的多频段多模式多功能。例如要求一颗射频功率放大器模组除了要支持2G通讯系统的高功率高增益的放大模式，还需要支持3G，4G通讯系统的高线性低增益模式。
传统的解决方案是在一个射频功率放大器模组中放两个或多个射频放大器管芯，其中一个管芯负责2G的高功率高增益放大模式，其他的管芯负责高线性低增益模式。此方案的弊端是：射频放大器模组的成本高，体积大，互扰严重。
因此，有必要提供一种新的解决方案来解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种多模式射频功率放大器，其可以支持至少两种工作模式。
为实现本发明的目的，本发明提供一种射频功率放大器，其包括：射频输入端；射频输出端；依次耦接于所述射频输入端和所述射频输出端之间的多级射频功率放大单元，每级射频功率放大单元均包括一双极型晶体管；耦接于初级射频功率放大单元的双极型晶体管的集电极和基极之间的反馈电路，该反馈电路包括有模式控制端，通过调整模式控制端的电压值来调整所述反馈电路的阻抗状态，进而调整所述射频功率放大器工作在不同工作模式下。
与现有技术相比，本发明中通过调整反馈电路的模式控制端的电压值来调整所述反馈电路的阻抗状态，进而调整所述射频功率放大器工作在不同工作模式下，这样使得同一个射频功率放大器能够支持不同的工作模式，比如可以同时支持高功率高增益模式和高线性低增益模式。
【附图说明】
结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：
图1为本发明中的多模式射频功率放大器在一个实施例中的电路图；
图2为本发明中的多模式射频功率放大器的不同模式的线性仿真图；
图3为本发明中的多模式射频功率放大器的可变增益的线性仿真图。
【具体实施方式】
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明中的多模式射频功率放大器100在一个实施例中的电路图。如图1所示的，所述射频功率放大器包括：射频输入端RFIN；射频输出端RFOUT；依次耦接于所述射频输入端RFIN和所述射频输出端RFOUT之间的多级射频功率放大单元；耦接于初级射频功率放大单元110的双极型晶体管Q1的集电极和基极之间的反馈电路150。该反馈电路150包括有模式控制端VTD，通过调整模式控制端VTD的电压值来调整所述反馈电路150的阻抗状态，进而调整所述射频功率放大器100工作在不同工作模式下。图1中示出了三级射频功率放大单元110、120、130，射频功率放大单元110被称为初级射频功率放大单元，射频功率放大单元130被称为末级射频功率放大单元。
如图1所示的，所述射频功率放大器还包括有耦接于末级功率放大单元130的输出端和射频输出端RFOUT的输出滤波电路140。所述输出滤波电路140包括第四电感L4、第五电容C5和第六电容C6，其中第四电感L4和第五电容C5依次串联于末级功率放大单元130的输出端和射频输出端RFOUT，第六电容C6耦接于第四电感L4和第五电容C5的连接节点和接地端之间。
每级射频功率放大单元(110、120、130)均包括一双极型晶体管(Q1，Q2，Q3)、电容(C2，C3，C4)、电感(L1，L2，L3)、偏置电路(111,121,131)。电容(C2，C3，C4)的一端耦接于上一级射频功率放大单元的输出端或射频输入端，所述电容(C2，C3，C4)的另一端耦接于本级射频功率放大单元的双极型晶体管(Q1，Q2，Q3)的基极，双极型晶体管(Q1，Q2，Q3)的集电极通过所述电感(L1，L2，L3)耦接于电源端VCC，双极型晶体管(L1，L2，L3)的发射极耦接至地，所述偏置电路(111,121,131)的输出端耦接于本级射频功率放大单元的双极型晶体管(Q1，Q2，Q3)的基极，并给所述双极型晶体管(Q1，Q2，Q3)的基极提供偏置电压Vb。
所述偏置电路(111,121,131)分别包括偏置双极型晶体管(Q4，Q5，Q6)、第四电阻(R11、R21、R31)、第五电阻(R12、R22、R32)、第二二极管(D11、D21、D31)和第三二极管(D12、D22、D32)，其中第四电阻(R11、R21、R31)、第二二极管(D11、D21、D31)和第三二极管(D12、D22、D32)依次串联于参考电压VREG和接地端之间，其中第二二极管(D11、D21、D31)的阳极与第四电阻(R11、R21、R31)相连，第三二极管(D12、D22、D32)的阳极与第二二极管(D11、D21、D31)的阴极相连，偏置双极型晶体管(Q4，Q5，Q6)的基极耦接于第四电阻(R11、R21、R31)和第二二极管(D11、D21、D31)的阳极之间，偏置双极型晶体管(Q4，Q5，Q6)的集电极与所述参考电压相连，所述偏置双极型晶体管(Q4，Q5，Q6)的发射极通过第五电阻(R12、R22、R32)耦接于接地端，所述偏置双极型晶体管(Q4，Q5，Q6)的发射极提供所述偏置电压Vb。
如图1所示的，所述反馈电路150包括：依次耦接于初级射频功率放大单元110的双极型晶体管的基极和集电极之间的第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2；依次耦接于模式控制端VTD和初级射频功率放大单元的双极型晶体管的集电极之间的第三电阻R3和第一二极管D1，其中第一二极管D1的阳极与双极型晶体管的集电极的耦接，其中，第三电阻R3和第一二极管D1的中间节点与第一电阻R1和第二电阻R2的中间节点耦接在一起。
在所述模式控制端VTD为高电平时，第一二极管D1截止，此时第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2形成的反馈通路相对于射频信号为高阻抗状态，射频功率放大器100的负反馈减弱，从而使所述射频功率放大器100工作在高功率高增益模式。在所述模式控制端VTD为低电平时，第一二极管D1导通，此时第一电容C1和第一电阻R1形成的反馈通路相对于射频信号为低阻抗状态，射频功率放大器100的负反馈增强，从而使得所述射频功率放大器100工作在高线性低增益模式。
其中C1、R1的取值使得第一电容C1和第一电阻R1组成的反馈通路相对于射频信号为低阻抗状态，C1、R1、R2的取值使得第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2组成的反馈通路相对于射频信号为高阻抗状态。
图2为本发明中的多模式射频功率放大器的不同模式的线性仿真图，其中曲线L1是工作在高功率高增益模式下的线性仿真曲线，曲线L2是工作在高线性低增益模式下的线性仿真曲线。
在另一个实施例中，还可以通过调节模式控制端VTD的电压来改变射频功率放大器100的增益，使之适应不同的系统要求，如图3所示，其内的不同曲线对应了不同的模式控制端VTD的电压。
本发明中的“耦接”、“相连”、“相接”、“连接”、“接地”等表示电性连接的词，除了特别说明的外，都表示直接或间接的电性相连，间接的电性相连意味着中间可以串联一些器件，比如电阻或电感等。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (8)

1.一种射频功率放大器，其特征在于，其包括：
射频输入端；
射频输出端；
依次耦接于所述射频输入端和所述射频输出端之间的多级射频功率放大单元，每级射频功率放大单元均包括一双极型晶体管；
耦接于初级射频功率放大单元的双极型晶体管的集电极和基极之间的反馈电路，该反馈电路包括有模式控制端，通过调整模式控制端的电压值来调整所述反馈电路的阻抗状态，进而调整所述射频功率放大器工作在不同工作模式下。
2.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，其还包括有耦接于末级功率放大单元的输出端和射频输出端的输出滤波电路。
3.根据权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述输出滤波电路包括第四电感、第五电容和第六电容，其中第四电感和第五电容依次串联于末级功率放大单元的输出端和射频输出端，第六电容耦接于第四电感和第五电容的连接节点和接地端之间。
4.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，每级射频功率放大单元还包括电容、电感、偏置电路，电容的一端耦接于上一级射频功率放大单元的输出端或射频输入端，所述电容的另一端耦接于本级射频功率放大单元的双极型晶体管的基极，双极型晶体管的集电极通过所述电感耦接于电源端，双极型晶体管的发射极耦接至地，所述偏置电路的输出端耦接于本级射频功率放大单元的双极型晶体管的基极，并给所述双极型晶体管的基极提供偏置电压。
5.根据权利要求4所述的射频功率放大器，其特征在于，所述偏置电路包括偏置双极型晶体管、第四电阻、第五电阻、第二二极管和第三二极管，其中第四电阻、第二二极管和第三二极管依次串联于参考电压和接地端之间，其中第二二极管的阳极与第四电阻相连，第三二极管的阳极与第二二极管的阴极相连，偏置双极型晶体管的基极耦接于第四电阻和一个二极管的阳极之间，偏置双极型晶体管的集电极与所述参考电压相连，所述偏置双极型晶体管的发射极通过第五电阻耦接于接地端，所述偏置双极型晶体管的发射极提供所述偏置电压。
6.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述反馈电路包括：依次耦接于初级射频功率放大单元的双极型晶体管的基极和集电极之间的第一电容、第一电阻、第二电阻；依次耦接于模式控制端和初级射频功率放大单元的双极型晶体管的集电极之间的第三电阻和第一二极管，其中第一二极管的阳极与双极型晶体管的集电极的耦接，第三电阻和第一二极管的中间节点与第一电阻和第二电阻的中间节点耦接在一起。
7.根据权利要求6所述的射频功率放大器，其特征在于，在所述模式控制端为高电平时，第一二极管截止，此时第一电容、第一电阻和第二电阻形成的反馈通路相对于射频信号为高阻抗状态，所述射频功率放大器工作在第一工作模式下；在所述模式控制端为低电平时，第一二极管导通，此时第一电容和第一电阻形成的反馈通路相对于射频信号为低阻抗状态，所述射频功率放大器工作在第二工作模式下，第一工作模式为高功率高增益模式，第二工作模式为高线性低增益模式。
8.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，通过调节模式控制端的电压来改变射频功率放大器的增益，使之适应不同的系统要求。
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