CN1516920A - 多级功率放大器 - Google Patents

Abstract

一种高效的、多功率输出的功率放大器(200)使用一对具有相似特性的放大器(214，216)，其中这两个放大器与一对射频耦合器(204，222)相耦合。当两个放大器(214，216)都工作时，功率输出(RFOUTPUT)是两个放大器(214，216)的输出之和。当想要较低功率工作时，放大器(214，216)中的一个关闭，并向输出射频耦合器(222)的孤立端口呈现出一高阻抗(232)，从而确保剩余的的功率放大器的所有功率输出(RFOUTPUT)是可提供的。

Description

多级功率放大器

优先权声明以及与相关申请的交叉参考

该申请要求下列正在审理中的以及通常已被受让的美国专利申请的优先权，它涉及并且进一步描述本申请中所公布的实施例的其它方面，而且整体作为参考被引入。

2000年10月10日申请的、美国专利申请序列号为09/686,440的“高效的多功率级放大器”，代理人案卷号：99RSS386。

技术领域

本发明通常涉及最大限度地提高无线通讯装置发射机中射频功放的效率，特别是涉及高效的多级功率放大器。

背景技术

随着可用的高效率、低成本电子模块的逐渐增多，移动通信系统变得更加普遍。例如，有许多通信方案的变化，在这些方案中，利用各种频率、发射模式、调制技术以及通信协议来提供类似于手持电话的无线通信手机中的双向语音和数据通信。虽然不同的调制与发射方案各自都具有优缺点，但一个共同的因素是它们都需要高效的功率放大。当这些通信装置变得越来越小时，由高效的功率放大器所带来的利益就变得日益重要。在研制这些手持通信装置时的一个重要考虑就是功耗。高效的功率系统减小所消耗的功率量，从而最大限度地提高设备的电源寿命。

这些无线装置中的另外一个考虑是电路的尺寸。为了使无线通信装置的尺寸最小，可取的是将尽可能多的功能集成到越来越少的电路模块中。这使得无线通信装置更小。集成部件也有利于减小功耗。市场中的消费者更愿意要的是更小型的无线通信装置。

无线通信装置中所使用的大多数功率放大器系统必须在一个宽的工作功率电平范围内有效地工作。没有复杂的电路和逻辑来控制功率放大器，内在地很难实现有效的工作。通常情况下，必须使用位于控制管芯(control die)上的附加电路来控制功率放大器电路。然而，这种附加电路要求额外的空间，从而使无线通信装置比较大，而且利用额外的功率。还有，该电路也增加了每个单元的附加成本。

在一个宽的功率输出电平范围内实现高效的功率放大的一种常规方法是：根据所要求的功率输出需求，利用射频(RF)开关来选择不同的功率放大器。为了在不同功率电平时获得高效率，对每一个功率放大器都进行了优化。遗憾的是该技术要求使用额外的控制管芯来容纳射频开关。控制管芯给每个单元带来了附加成本，增加了无线通信装置的尺寸，而且还消耗额外的功率。

在一个宽的功率输出电平范围内实现高效的功率放大的另外一种常规方法是：使用两个分立的放大器，其中每一个放大器都具有不同的特性并且为在不同功率电平时获得高效率对每一个放大器进行了优化。在这种设置中，能够用分立的控制管芯来分别激励放大器以满足所要求的功率电平。也就是说，在任意给定的时间，两个功率放大器中只有一个开通。可以利用微波耦合器来确保两个放大器之间正确的相位匹配。遗憾的是，该技术依然要求一个分立的控制管芯。而且，两个不同的放大器在其输入端处必须具有一个所提供的匹配的相位，从而要求微波耦合器极其稳定。

因此，业界一直在努力研制一种无线功率放大电路，该电路能够在宽的输出功率电平范围内实现高效的功率放大，以及在经济上适合于大规模的大量生产。

发明内容

本发明提供一种高效的多级功率放大器，它能够使功率放大器的效率最大化并使所需要的控制电路最小化。因此，本发明通过将许多功率放大器部件和控制电路集成到一个集成电路(IC)上，增加了功率放大器电路的功率效率。还有，所有部件集成到一个单一的IC同时使得控制放大器所需要的控制电路的数量最少，从而使得无线装置的尺寸缩小。此外，单一的IC可以降低每个无线装置的制作成本。

高效的多级功率放大器使用连接到两个射频耦合器的具有不同放大特性的两个放大器。在功率需求高时，功率放大器电路使用两个放大器，而在功率需求比较低时则使用单个功率放大器的输出。通过利用具有不同放大特性的功率放大器，无线装置在低功率工作条件下工作时的输出对低功率工作模式设定一最佳电平，而对高功率工作模式设定另外一个最佳电平。

在另外一个实施例中，将多级功率放大器构造得使得每个射频耦合器的孤立端口与一个阻抗修正电路相连。当只使用一个功率放大器时，阻抗修正电路通过使用一个外部偏置半导体向与未激活的功率放大器相连的耦合器提供一个适当的阻抗，消除由单个功率放大器的工作所引起的阻抗不匹配。用这种方式，对工作与未工作的功率放大器之间的任何阻抗不匹配进行补偿，从而使得单个的工作放大器达到最佳性能。还有，提供了相关的工作实例以及计算机可读介质。

对于本领域的技术人员，根据分析下列各附图及详细的描述，本发明的其它系统、方法、特征和优点将变得显而易见。本发明旨在将所有这样另外的系统、方法、特征以及优点包含在本说明书内，在本发明的范围内，并由后附的权利要求书来进行保护。

附图说明

图中的各部件不一定按比例画出，而着重于清楚地说明本发明的原理。在这些附图中，对所有不同附图中的相应的部分用相同的附图标记来表示。

图1是对一个便携式通信装置的选定部件进行说明的框图。

图2是对图1中的多级功率放大器的一个实施例进行说明的框图。

图3是对多级功率放大器的一个实施例进行说明的框图。

图4是对具有阻抗修正电路的多级功率放大器的一个实施例进行说明的框图。

图5是对图4的阻抗修正电路的一个实施例做进一步详细说明的示意图。

具体实施方式

1.概述

尽管高效的多级功率放大器是详细参考无线通信装置中所使用的收发机来进行说明，但在既希望具有高功率放大又希望具有低功率放大的任何系统中以及在低功率放大工作点不等于高电平功率放大工作点的50％的任何系统中，都能够使用该高效的多级功率放大器。而且，能够用软件、硬件或软硬件结合来实现高效的多级功率放大器。在至少一个实施例中，用硬件和软件实现了高效的多级功率放大器的选定部分。可以利用专门的硬件逻辑来实现本发明的硬件部分。软件部分能够存储在存储器中，并可以由一个适当的指令执行系统(微处理器)来执行。高效的多级功率放大器的硬件实现可以包含下列技术的任何一种或其组合，它们都是本领域所熟知的技术：具有逻辑门的离散逻辑电路，用来对数据信号实现逻辑功能；具有适当逻辑门的专用集成电路；可编程门阵列(PGA)；现场可编程门阵列(FPGA)等。

此外，高效的多级功率放大器软件，它包括一个用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表，可被包含在指令执行系统、设备、或装置(例如基于计算机的系统、包含处理器的系统、或能够从指令执行系统、设备或装置中取回指令并执行这些指令的其他系统)所用的或与其相连的任何计算机可读介质中。在本文的上下文中，“计算机可读介质”可以是指令执行系统、设备、或装置所使用的或与其相连的能够包含、存储、通信、传播或传输所述程序的任何装置。例如，计算机可读介质可以是下列各项，但不仅限于这些：电的、磁的、光的、电磁的、红外的、或半导体的系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质更具体的例子(一个不完全的清单)包括：具有一根或多根导线的电气接头(电子的)、便携式计算机磁盘(磁的)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)(磁的)，光纤(光的)、以及便携式光盘只读存储器(CDROM)(光的)。注意，计算机可读介质甚至可以是其上打印有程序的纸张或另外的适当介质，因为通过例如纸张或其它介质的光学扫描能够电子地获取该程序、然后以一个适当的方式进行编译、解释或其它处理(如果必要的话)，然后存储在计算机存储器中。

2.实例环境

图1是对便携式通信装置100的选定部件进行说明的框图。无线通信装置100包括扬声器102、可选显示器104、键盘106、以及麦克风108，所有这些部件与基带子系统110相连。为了方便图示说明，没有详细地显示基带子系统110中的各部件与扬声器102、显示器104、键盘106以及麦克风108之间的连接。但是，本领域的技术人员将很容易明白将上述部件连接到基带子系统110的详细连接要求。在一个特定的实施例中，无线通信装置100可以是，例如但不仅限于这些：诸如移动蜂窝电话这样的便携式无线通信手机。

扬声器102和显示器104分别通过接线112和114接收来自于基带子系统110的信号。同样，键盘106和麦克风108分别通过接线116和118向基带子系统110提供信号。基带子系统100至少包括经由总线128进行通信的微处理器(μP)120、存储器122、模拟电路124以及数字信号处理器(DSP)126。总线128，尽管图中显示为一条单一的总线，但可以根据需要使用使基带子系统110内各个子系统之间相连的多条总线来实现。

微处理器120和存储器122为无线通信装置100提供信号时序、处理以及存储功能。模拟电路124为基带子系统110内的信号提供模拟处理功能。基带子系统110通过接线132向射频(RF)子系统130提供控制信号。尽管控制信号在图中显示为一条单一的接线132，但控制信号可以来自于DSP126或微处理器120，并被提供给射频子系统130内的各种接点。应当注意的是：为了简单起见，只图示出了无线通信装置100的基本部件。除了达到理解关于本发明的这些部件的工作和功能所需要的程度之外，并没有对这些单独部件的具体工作进行详细地说明。本领域的技术人员将认识到无线通信装置100或使用多级功率放大器200(也可参见图2)的其它系统可以具有以不同于图1中所示的次序和方式进行连接的图1中所示的部件，或可以不包括图1中所示的所有部件，或可以包括以某种可选方式与图1中所示的部件相连的附加部件。规定无线通信装置100或利用多级功率放大器200的其它系统的任何这种变化都属于该公布的范围内，并且由所附的权利要求书进行保护。

基带子系统110还包括模/数转换器(ADC)134和数/模转换器(DAC)136与138。ADC 134、DAC 136和DAC 138通过总线128与微处理器120、存储器122、模拟电路124以及DSP 126进行通信。DAC 136将基带子系统110内的数字通信信息转换成一个模拟信号，以通过接线140传输给射频子系统130。DAC 138分别通过接线142和144向存在于多级功率放大器200中的两个放大器214、216提供基准电压的功率电平信号。接线140，图中显示为具有指向箭头的两条线，包含在数/模转换后将要由射频子系统130发射的信息。

射频子系统130包括调制器146。在通过接线150接收到频率基准信号后，调制器146对接线140上的模拟信息进行调制并通过接线152将调制后的信号提供给上变频器154，其中所述频率基准信号还被称为来自于合成器148的本机振荡器信号或LO。上变频器154也通过接线156接收来自于合成器148的频率基准信号。合成器148确定上变频器154对接线152上的已调制信号进行上变频的适当频率。接线152上的已调制信号可以是任何经过调制的信号，例如，但不仅限于此：调相信号或调幅信号。此外，向上变频器154提供一个调相信号、以及通过功率放大器的控制信道在多级功率放大器200中引入一个调幅信号分量都是可能的。大多数调制技术都受益于本发明下面所描述的。

上变频器154通过接线158向多级功率放大器200提供已调制信号。当保持高功率电平时，多级功率放大器200将接线158上的信号放大到不同的功率电平。多极功率放大器200将接线158上的已调制信号放大到适当的功率电平，以通过接线160发射到天线162。图示说明的是，开关164控制是否将接线160上已放大的信号传递到天线162上或是否把来自天线162的已接收的信号提供给滤波器166。开关164的工作由基带子系统110中的控制信号通过接线132来进行控制。

接线160上经过放大的发射信号能量的一部分通过接线168提供给功率控制元件170。功率控制元件170形成闭环功率控制反馈回路，而且如果想要的话，将发射信号的调幅分量通过控制信道接线172提供给多级功率放大器200。

如同上面所描述的那样，在由基带子系统110所确定的适当时间，将天线162所接收的信号通过开关164被指向接收滤波器166。接收滤波器166对所接收到的信号进行滤波，并将接线174上的滤波后的信号提供给低噪声放大器(LNA)176。接收滤波器166是一个带通滤波器，它可以通过无线通信装置100所工作的特定蜂窝系统的所有信道。例如，在900MHz的GSM系统中，接收滤波器166通过从935.1MHz到959.9MHz的所有频率，覆盖了每个带宽为200kHz的所有124个相邻信道。该滤波器的目的是滤掉所想要的范围之外的所有频率。LNA176将接线174上非常微弱的信号放大到下变频器178能够将其转化成一个基带频率的级别。可供选择的是，能够利用其它元件，例如，但不仅限于此，低噪声模块(LNB)下变频器，来实现LNA 151和下变频器178的功能。

下变频器178通过接线180接收一个频率基准信号，该频率基准信号也称为来自于合成器148的本机振荡器(LO)信号。该LO信号指示下变频器178按照适当的频率对通过接线182从LNA176中所接收的信号进行下变频。经过下变频的频率称为中频或“IF”。下变频器178通过接线184将经过下变频的信号送入信道滤波器186，也称“IF滤波器”。信道滤波器186对经过下变频的信号进行滤波并通过接线188将其提供给放大器190。信道滤波器186选择这个想要的信道，而滤掉所有的其它信道。使用GSM系统作为例子，实际上只接受124个相邻信道中的一个。在接收滤波器166通过所有的信道以及下变频器对该所有信道进行下变频之后，仅仅那个想要的信道正好以信道滤波器186的中心频率出现。合成器148通过控制接线180上提供给下变频器178的本机振荡器频率，来确定所选定的信道。放大器190对所接收的信号进行放大，并通过接线192将放大后的信号提供给解调器194。解调器194恢复所发射的模拟信息，并通过接线196将代表该信息的信号提供给ADC 134。ADC 134以基带频率将这些模拟信号转换成一数字信号，并通过总线128将其传递到DSP 126以做进一步的处理。

3.多级功率放大器

图2是对图1中多级功率放大器200的一个实施例进行说明的框图。为了方便起见，将射频源202(图2)图示为一个包含调制器146和上变频器145(图1)的功能的振荡器。射频源202通过接线158将经过调制以及上变频的信号提供给输入耦合器204。输入耦合器204是一个四端口的非对称积分混合耦合器。可供选择的是，输入耦合器可以是公知的能够分离与合成射频能量的任何其它类型的射频耦合装置。输入耦合器204包括一个直通端口206和一个耦合端口208。直通端口206赋予接线210上的信号0°相移，而耦合端口208赋予接线212上的信号进行-90°的相移。输入耦合器204的直通端口206通过接线210与第一放大器214的输入相连。输入耦合器204的耦合端口通过接线212与第二放大器216的输入相连。

放大器214和216的每一个分别通过接线142和144接收来自于DAC138(图1)的直流(DC)偏压信号。在接线142和144上所通信的偏压信号可以是不同的信号，或可以是相同的信号，这取决于本发明所采用的具体应用。放大器214和216具有不同的工作特性。在接线142和144上的从DAC 138中所提供的直流偏压信号分别控制放大器214和216的工作，并确定放大器214和216是处于开通还是关闭。第一放大器214通过接线218与输出耦合器222的直通端口220相连。第二放大器216通过接线224与输出耦合器222的耦合端口226相连。输出耦合器222也是一个四端口的非对称积分混合耦合器，在功能上与输入耦合器204相似。输出耦合器222可以与输入耦合器204完全相同，或可以根据多级功率放大器260的具体应用进行不同的配置。可供选择的是，输出耦合器222可以是公知的能够分离与合成射频能量的任何其它类型的射频耦合装置。

耦合端口208的输入通过接线230与电阻器228相连。耦合端口226的输出通过接线234与电阻器232相连。

电阻器228和232都接地。电阻器228和232，即公知的终端电阻器，提供高阻抗，以使得放大器214在放大器216关闭时能够更有效地工作。(放大器216的开通和关闭功能将在下面说明)。

如上所述，第一放大器214和第二放大器216具有不同的工作特性。当放大器214和216都在工作时，在接线160上的输出实际上是每个放大器214和216的输出之和。然而，也存在希望提供小于全功率输出的情况。例如，当条件允许时，可取的是具有较低的功率输出以节省功率，同时依然保持放大器输出效率。例如，可以使无线通信装置100(图1)移动得更接近于基站接收机(图中未示出)。既然低强度的通信信号就足够了，那么就能减小输出功率以节省功率。通过改变经由接线144来自于DAC138的直流偏压的信号，来关闭第二放大器216。因此，第一放大器214独自工作，并为通信信号提供整个功率放大。

当无线通信装置100将要以低功率工作模式工作时，可以根据设计人员指定的具体工作特性来选择第一放大器214。这样的工作特性可以包括静态电流规格以及以各种功率电平输出的效率额定值。

之后，当无线通信装置100以高功率模式工作时，可以根据所想要的工作特性来确定第二放大器216。第一放大器214和第二放大器216的特性(例如静态电流和效率额定值)之和确定了高功率工作模式时的工作特性。然后第二放大器216可以由设计人员指定。

本领域的技术人员将认识到：一旦指定，就可以很方便地从许多标准化的部件中选择第一放大器214和第二放大器216，以经济地促进生产和组装。可供选择的是，第一放大器214和/或第二放大器216可以是具有由设计人员所指定的工作特性的特制放大器。

在将输入耦合器204、输出耦合器222、电阻器228和232、第一放大器214和/或第二放大器216安装到一个单一的印刷电路板(PCB)上，并由此生产一个易于安装到无线通信装置100(图1)或其它类似的功能装置内的小型模块化部件的生产过程期间，能够实现功率效率与减小尺寸。还有，可以将上面的许多元件结合到一个单个的集成电路(IC)芯片中，以进一步促进无线通信装置100的尺寸的减小。

4.多级功率放大器的实施例。

图3是对多级功率放大器300的一个实施例进行说明的框图。多级功率放大器300基本上是根据图2的多级功率放大器200配置的。多级功率放大器300具有第一放大器302、第二放大器304、输入耦合器306、输出耦合器308，以及终端电阻器310和312。

来自于射频源202的射频信号经由接线158提供给输入耦合器306。经过放大的输出射频信号通过接线160提供给射频输出。当第一放大器302和第二放大器304都对射频源信号进行放大时，以高功率模式对射频源信号进行放大，或者当只有第一放大器302对射频源信号进行放大时，以低功率模式对射频源信号进行放大。

放大器302和304的都具有1000倍的放大系数(X1000)。放大器302和304的放大系数近似地等同于30分贝(dB)的增益。因此，到放大器302和/或放大器304的输入信号被放大1000倍。

非对称输入耦合器306在直通端口314和耦合端口316之间的耦合率为81％。因此，输入功率的19％通过了直通端口314，而输入功率的81％通过了耦合端口316。例如，如果通过接线158输送给输入耦合器306的射频源信号为1毫瓦(mW)，那么通过接线318输送给第一放大器302的信号具有0.19mW的振幅，而通过接线320输送给第二放大器304的信号具有0.81mW的振幅。因此，输入耦合器是一个四端口的非对称耦合器，它能将射频源信号不对称地分成两个不对称的信号分量，其中第一信号分量等于射频源信号的19％，而第二信号分量等于射频源信号的81％。

输出耦合器308配置得基本上与输入耦合器306相同。但输出耦合器308获得两个信号分量并将它们合成为一个信号，该经过放大的射频输出信号通过接线160提供给射频子系统130(图1)。接着上面射频源信号为1mW的例子，第一放大器302将接线318上的0.19mW的信号放大为190mW的信号。该190mW的信号通过接线324输送给直通端口322。第二放大器304将接线320上的0.81mW的信号放大为810mW的信号。该810mW的信号通过接线328输送给耦合端口326。然后，输出耦合器308将190mW的信号与810mW的信号合成为振幅为1000mW的单一射频输出信号。该1000mW的射频输出信号通过接线160发射输出到射频子系统130(图1)。为了方便对图3中所示的多级功率放大器300的功能进行解释，在图3上示出了上面所述的信号振幅。上面所述的多级功率放大器300的工作表示的是高功率模式下的工作。

当多级功率放大器300以低功率模式工作时，对通过接线144所提供的来自于DAC 138(图1)的直流偏压信号进行修改，使得第二放大器304“关闭”。也就是说，上面所举例说明的接线320上的0.81mW信号不被放大。因此，第二放大器304在接线328上的输出等于0mW。因为第一放大器302在“开通”状态下工作，所以其在接线324上的第一放大器302的输出等于190mW(在所举的例子中，射频源信号振幅等于1mW)。既然没有信号提供给耦合端口326，那么输出耦合器308的输出仅等于输送给直通端口322的信号。因此，多级功率放大器300的输出等于190mW，并通过接线160将其输送给射频子系统130(图1)。

在多级功率放大器300中，输入耦合器306和输出耦合器308被显示成同样的耦合器元件。偶模阻抗(Zoe)等于176.32欧姆。奇模阻抗(Zoo)等于14.18欧姆。如同上面所注意的，耦合端口，赋予射频信号90度的相移，也就是大家知道的电长度(EL)。其它的实施例可能采用具有不同耦合率的非对称耦合器，这取决于本发明所采用的装置的具体应用要求。

当多级功率放大器300以低功率模式(第二放大器304关闭)工作时，利用终端电阻器310和312来限制通过耦合端口316和326的电流。在多级功率放大器300中，终端电阻器310和312等于50欧姆。终端电阻器310通过接线330与耦合端口316的输入耦合，而终端电阻器312则通过连接线332与耦合端口326的输出耦合。

5.利用匹配阻抗的多级功率放大器的实施例

按照图3中所示的多级功率放大器300，当第二放大器304关闭时，耦合端口316和326之间以及直通端口314和322之间的明显相位差，连同由关闭第二放大器304所造成的阻抗失配一起，阻止剩余的正在工作的放大器302提供其满功率。例如，这样配置的第一放大器304可能仅仅提供其可能功率输出的20％到25％。

图4是对具有阻抗修正电路418的多级功率放大器的一个实施例进行说明的框图。为了提高多级功率放大器300(图3)的工作效率，阻抗修正电路402通过接线406连接到输出耦合器404的孤立端口。阻抗修正电路402(将在下面关于图4的进一步的详细说明中描述)与放大器408和410协同工作，使得当放大器410关闭时，阻抗修正电路402对输出耦合器404的耦合端口412呈现出很高的阻抗。高阻抗允许剩余的正在工作的放大器(放大器308)通过接线160有效地提供其全部的输出功率。换句话说，通过改变输出耦合器404的耦合端口412处的阻抗，放大器408通过接线160在输出耦合器404的直通端口414处可产生比可能没有阻抗修正电路402时大得多的功率。以这种方式，多级功率放大器400在高功率输出和低功率输出时都能有效地工作。

6.阻抗修正电路

图5是对阻抗修正电路402(图4)的一个实施例做进一步详细说明的示意图。阻抗修正电路402通过接线406与输出耦合器404(图4)的耦合端口412相耦合。一个阻抗元件，例如电阻器502，一直向输出耦合器404的耦合端口412(图4)提供一个负载。在一个实施例中，电阻器502等于50欧姆。当放大器408和410都工作时，图5的二极管504前向偏置为导通状态，这是由通过接线506的负电压(来自于图1中DAC 138)所造成的。可供选择的是，如果通过接线506施加零电压，那么接线406上信号的负向分量也能使二极管504前向偏置。前向偏置二极管504可以通过旁路电容508以及接线510把电阻器502直接接地，其中电容508将对交流信号表现为短路。以这种方式，将电阻器502所产生的阻抗在接线406处呈现给输出耦合器404的耦合端口412。如果通过接线506施加零电压，那么存在于接线406上的信号的任何负向分量能够通过二极管504传导。

当希望多级功率放大器400(图4)提供较低的功率时，通过来自于接线144(图4)的控制信号来关闭放大器410(图4)，并与此同时通过经由接线506施加正电压引起二极管504停止导通来后向偏置二极管504。当二极管504后向偏置时，通过电阻器502和电感器512向输出耦合器404(图4、3)的耦合端口412呈现出极高的阻抗，其中512对接线514上的交流信号表现为断路。用这种方式，通过接线160(图4)在输出耦合器404的输出端口可以提供放大器408(图4)所产生的满功率。

有利的是，能够利用相同的生产加工技术来制作二极管504和放大器408与410(图4)。例如，可以利用砷化镓(GaAs)异质结双极晶体管(HBT)技术来制作同一管芯或集成电路芯片上的二极管504和功率放大器408与410。

输入耦合器416和输出耦合器404(图4)形成一个“平衡放大器”配置。在高功率工作状态下，放大器408和410一起工作，产生一个近似等于其所有单个输出功率之和的输出功率。在低功率工作状态下，放大器408和二极管504同时关闭，从而对输出耦合器404的耦合端口412呈现出一个高阻抗。该高阻抗以正确的相位反馈给剩余的单个工作的放大器408，这使得为放大器408提供一个50欧姆的匹配环境。用这种方式，剩余的单个工作的放大器408将在最佳负载条件下工作，并输送一个比两个放大器408和410都工作时低大约3dB的功率电平。尽管所举例说明的是利用一个二极管来修正呈现给放大器408的阻抗，但也可以使用其它器件来修正阻抗。例如，利用一个RF开关、场效应晶体管，或在不同条件下进行偏置的双极器件来修正阻抗也是可行的。

7.使用两个阻抗修正电路的实施例

参照图4，阻抗修正电路418与输入耦合器416的耦合端口420相耦合。阻抗修正电路418通过接线422与输入耦合器416的耦合端口420相连。为了方便图示说明以及表示阻抗修正电路418是可选的元件，利用虚线来显示阻抗修正电路418。在没有阻抗修正电路418的情况下，输入耦合器416的耦合端口420可以连接一个固定阻抗。阻抗修正电路418在结构上和工作情况上与上面图4所述的阻抗修正电路402相似。

8.其它实施例

虽然描述了本发明的不同实施例，但了解该技术的人员都明白，在本发明范围内可能有更多的实施例和实现形式。

Claims (20)

1.一种用于操作多输出电平功率放大器的方法，包括下列步骤：

向存在于一个多输出电平功率放大器中的输入耦合器提供一个通信信号，该输入耦合器与具有第一放大的第一功率放大器的输入及具有第二放大的第二功率放大器的输入相耦合，并且第一放大小于第二放大；对通信信号的放大指定一放大模式；

以高功率放大模式操作该多输出电平功率放大器，使得第一功率放大器和第二功率放大器按照所指定的放大模式来放大通信信号；以及

以低功率放大模式操作该多输出电平功率放大器，使得第一功率放大器按照所指定的放大模式来放大通信信号并关闭第二功率放大器。

2.根据权利要求1的方法，还包括下列步骤：向第二功率放大器提供控制信号，其中该控制信号具有使得第二功率放大器关闭的第一状态，以及使得第二功率放大器开通的第二状态。

3.根据权利要求2的方法，还包括下列步骤：当第二功率放大器工作时，将输出阻抗修正为输出阻抗修正电路的第一输出阻抗值，该输出阻抗修正电路与一输出耦合器的输出耦合，该输出耦合器与第一功率放大器的输出和第二功率放大器的输出耦合；以及

当第二功率放大器关闭时，将输出阻抗修正为第二输出阻抗值。

4.根据权利要求3的方法，还包括下列步骤：向输出阻抗修正电路提供控制信号，使得当控制信号处于第一状态时将输出阻抗修正为第一个输出阻抗值，以及当控制信号处于第二状态时将输出阻抗修正为第二个输出阻抗值。

5.根据权利要求4的方法，还包括下列步骤：

当第二功率放大器工作时，将输入阻抗修正为与所述输入耦合器的输入相耦合的输入阻抗修正电路的第一输入阻抗值；以及

当第二功率放大器关闭时，将输入阻抗修正为第二个输入阻抗值。

6.根据权利要求5的方法，还包括下列步骤：向输入阻抗修正电路提供控制信号，使得当控制信号处于第一状态时将输入阻抗修正为第一输入阻抗值，以及当控制信号处于第二状态时将输入阻抗修正为第二输入阻抗值。

7.一种用于在多输出电平功率放大器中提供多输出放大电平的系统，其包括：

输入耦合器，用于接收通信信号；

输出耦合器，用于向天线提供已放大的通信信号；

第一放大器，具有第一放大并耦合在该输入耦合器与该输出耦合器之间；

第二放大器，具有第二放大并耦合在该输入耦合器和该输出耦合器之间，并且该第二放大大于该第一放大；以及

控制器，向第二放大器提供控制信号，使得当控制信号处于第一状态时，第二放大器起动，从而使得一多输出电平功率放大器以高功率放大模式工作，同时，第一和第二放大器工作以放大通信信号，以及使得当控制信号处于第二状态时，第二放大器不起动，从而使得该多输出电平功率放大器以低功率放大模式工作，同时，第一放大器工作以放大该通信信号而第二放大器关闭。

8.根据权利要求7的系统，其中所述输入耦合器是输入非对称耦合器，该输入非对称耦合器配置成将所述通信信号的第一信号部分传送到第一放大器的输入以及配置成将所述通信信号的第二信号部分传送到第二放大器的输入，而且其中所述输出耦合器是输出非对称耦合器，该输出非对称耦合器在所述多输出电平功率放大器以高功率输出模式工作时，将来自于第一放大器的输出的经放大的第一信号部分与来自于第二放大器的输出的经放大的第二信号部分合成在一起。

9.根据权利要求7的系统，还包括与所述输出耦合器相耦合的输出阻抗修正电路，使得当控制信号处于第一状态时，该输出阻抗修正电路具有第一阻抗值，以及使得当控制信号处于第二状态时，该输出阻抗修正电路具有第二阻抗值。

10.根据权利要求9的系统，还包括耦合在所述输出阻抗修正电路与所述控制器之间的耦合器，使得所述控制信号指定第一阻抗值和第二阻抗值。

11.根据权利要求9的系统，还包括与所述输入耦合器相耦合的输入阻抗修正电路，使得当控制信号处于第一状态时，该输入阻抗修正电路具有第一输入阻抗值，以及使得当控制信号处于第二状态时，该输入阻抗修正电路具有第二输入阻抗值。

12.根据权利要求11的系统，还包括耦合在所述输入阻抗修正电路与所述控制器之间的耦合器，使得所述控制信号指定所述第一输入阻抗值和所述第二输入阻抗值。

13.一种用来在多输出电平功率放大器中提供多个输出放大电平的系统，包括：

向存在于一多输出电平功率放大器中的输入耦合器提供通信信号的装置，其中该输入耦合器与具有第一放大的第一功率放大器的输入以及具有第二放大的第二功率放大器的输入相耦合，而且该第一放大小于该第二放大；

用来对通信信号的放大指定放大模式的装置；

用来以高功率放大模式操作该多输出电平功率放大器的装置，使得该第一功率放大器和该第二功率放大器按照所指定的放大模式工作以放大该通信信号；以及

用来以低功率放大模式操作该多输出电平功率放大器的装置，使得第一功率放大器按照所指定的放大模式工作以放大该通信信号以及第二功率放大器关闭。

14.根据权利要求13的系统，还包括用来向第二功率放大器提供控制信号的装置，其中该控制信号具有使所述第二功率放大器关闭的第一状态以及使所述第二功率放大器开通的第二状态。

15.根据权利要求14的系统，还包括：

用来在第二功率放大器工作时将输出阻抗修正为输出阻抗修正电路的第一输出阻抗值的装置，该输出阻抗修正电路与输出耦合器的输出相耦合，该输出耦合器与第一和第二功率放大器的输出相耦合；

以及

用来在所述第二功率放大器关闭时将该输出阻抗修正为第二输出阻抗值的装置。

16.根据权利要求15的系统，还包括：用于向输出阻抗修正电路提供控制信号的装置，使得当所述控制信号处于第一状态时将输出阻抗修正为所述第一输出阻抗值，以及使得当所述控制信号处于第二状态时将输出阻抗修正为所述第二输出阻抗值。

17.根据权利要求16的系统，还包括：

用来在所述第二功率放大器工作时，将输入阻抗修正为输入阻抗修正电路的第一输入阻抗值的装置，该输入阻抗修正电路与输入耦合器的输入相耦合；以及

用来在所述第二功率放大器关闭时，将输入阻抗修正为第二输入阻抗值的装置。

18.根据权利要求17的系统，还包括：用于向所述输入阻抗修正电路提供所述控制信号的装置，使得当所述控制信号处于第一状态时将所述输入阻抗修正为所述第一输入阻抗值，以及使得当所述控制信号处于第二状态时将所述输入阻抗修正为所述第二输入阻抗值。

19.一种用来控制发射机功率的系统，包括：

无线通信装置，其具有一多输出电平功率放大器，该多输出电平功率放大器进一步包括：

输入耦合器，用于接收通信信号；

输出耦合器，用于向天线提供已放大的通信信号；

第一放大器，其具有第一放大并耦合在输入耦合器与输出耦合器之间；

第二放大器，其具有第二放大并耦合在输入耦合器和输出耦合器之间，并且该第二放大大于该第一放大；

控制器，其向该第二放大器提供控制信号，使得当该控制信号处于第一状态时，该第二放大器起动，从而使得该多输出电平功率放大器以高功率放大模式工作，同时，第一和第二放大器工作以放大通信信号，以及使得当该控制信号处于第二状态时，第二放大器不起动，从而使得该多输出电平功率放大器以低功率放大模式工作，同时，第一放大器工作以放大该通信信号而第二放大器关闭。

20.根据权利要求19的用来控制无线通信装置中的发射机功率的系统，其中所述无线通信装置是一个蜂窝电话。