TWI595746B - 提高功率放大電路穩定性之方法 - Google Patents

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Description

提高功率放大電路穩定性之方法
本發明係有關於一種提高功率放大電路穩定性之方法，尤指一種利用調整匹配電路而提高功率放大電路穩定性之方法。
功率放大電路的設計，為了達到較大的功率輸出以及較小的訊號失真，通常會以多級放大的方式實施，亦即利用多個放大電路串接的方式，分別對訊號進行電壓、電流及功率的放大動作。
請參閱第1圖，係一功率放大電路之局部電路示意圖。以射頻功率放大電路為例，為了使訊號具有最佳的功率傳送及頻率響應，各級放大電路12、16之間通常會利用匹配電路14進行阻抗匹配。
由於放大電路12、16中包含有主動元件，在某些條件之下其阻抗會呈現負電阻的特性。在功率放大電路中，當由節點15往後一級放大電路16方向的輸入阻抗具有負電阻特性時，若由節點15往前一級放大電路12方向的反射阻抗符合某些條件，即會因節點15兩側放大電路的交互作用形成共振，因而產生電路振盪，影響電路的穩定性。
以往，為了防止功率放大電路產生振盪，通常會在節點15的位置串聯設置一電阻(未顯示)，用以補償節點15位置輸入阻抗的負電阻特性。當節點15位置輸入阻抗的負電阻特性消失，節點15兩側放大電路產生 共振的條件不存在，電路自然不會產生振盪而可保持其穩定性。
上述串聯設置電阻的方法雖然可有效防止振盪產生，但訊號路徑上的電阻將會使訊號產生衰減損耗，影響功率放大電路之整體效能。
因此，如何在不影響電路整體效能的情況下，防止電路產生振盪，實為業界亟待解決的課題。
本發明之一目的，在於提供一種提高功率放大電路穩定性之方法，尤指一種利用調整匹配電路而提高功率放大電路穩定性之方法。
本發明之又一目的，在於提供一種提高功率放大電路穩定性之方法，尋找令目標節點之輸入阻抗具負電阻特性之頻帶，並於匹配電路中該頻帶之訊號路徑串聯設置一衰減器，可藉以防止電路產生振盪。
本發明之又一目的，在於提供一種提高功率放大電路穩定性之方法，當主要訊號頻帶與目標頻帶不同時，在目標訊號路徑中串聯設置衰減器，可防止電路產生振盪，且不影響電路之整體效能。
為達成上述目的，本發明提供一種提高功率放大電路穩定性之方法，適用於一射頻功率放大電路，該射頻功率放大電路具有複數級放大電路及至少一匹配電路，該提高功率放大電路穩定性之方法包含有：設定一目標節點，並令該目標節點位於一匹配電路與後一級電路之間；尋找令該目標節點之輸入阻抗具有負電阻特性之一目標頻帶；尋找該目標節點前之匹配電路中該目標頻帶之一目標訊號路徑；及於該目標訊號路徑中串聯設置一衰減器。
上述方法之一實施例，尚包含有一確認該射頻功率放大電路 之一主要訊號頻帶之步驟。
上述方法之一實施例，其中當該目標頻帶與該主要訊號頻帶不同時，在該目標訊號路徑中串聯設置該衰減器。
上述方法之一實施例，尚包含有一確認該目標節點前之匹配電路中該主要訊號頻帶之一主要訊號路徑之步驟。
上述方法之一實施例，其中當該主要訊號路徑與該目標訊號路徑不同時，在該目標訊號路徑中串聯設置該衰減器。
上述方法之一實施例，其中該匹配電路可選擇設置於該複數級放大電路之前、之後或其中兩級放大電路之間。
上述方法之一實施例，其中該衰減器可選擇為一電阻、一電阻串聯一電感、一電阻並聯一電感、一電阻串聯一電容、及一電阻並聯一電容之其中之一。
12‧‧‧放大電路
14‧‧‧匹配電路
15‧‧‧節點
16‧‧‧放大電路
201-207‧‧‧步驟
32‧‧‧放大電路
34‧‧‧匹配電路
340‧‧‧主要訊號路徑
341‧‧‧目標訊號路徑
343‧‧‧衰減器
35‧‧‧目標節點
36‧‧‧放大電路
445‧‧‧電阻
447‧‧‧電容
54‧‧‧匹配電路
540‧‧‧主要訊號路徑
541‧‧‧目標訊號路徑
543‧‧‧衰減器
645‧‧‧電阻
647‧‧‧電感
第1圖：係一功率放大電路之局部電路示意圖。
第2圖：係本發明提高功率放大電路穩定性之方法一實施例之流程圖。
第3圖：係本發明一實施例之局部電路示意圖。
第4圖：係本發明另一實施例之局部電路示意圖。
第5圖：係本發明又一實施例之局部電路示意圖。
第6圖：係本發明又一實施例之局部電路示意圖。
請參閱第2圖及第3圖，係分別為本發明提高功率放大電路穩定性之方法一實施例之流程圖及局部電路示意圖。本發明提高功率放大電路穩定性之方法適用於一射頻功率放大電路，其中該射頻功率放大電路具有複數級放大電路32、36及至少一匹配電路34。如圖所示，本發明提高功率放大電路穩定性之方法，首先係於電路中設定一目標節點35，並令該目標節點35位於一匹配電路34與後一級電路(例如放大電路36)之間，如步驟201。其次，尋找令該目標節點35之輸入阻抗具有負電阻特性之目標頻帶，如步驟203。
然後，尋找目標節點35前之匹配電路34中該目標頻帶之目標訊號路徑341，如步驟205。
最後，於該目標訊號路徑341中串聯設置一衰減器343，如步驟207。
在本發明之一實施例中，提高功率放大電路穩定性之方法尚包含有一確認該射頻功率放大電路之主要訊號頻帶之步驟。當目標頻帶與主要訊號頻帶不同時，在目標訊號路徑341中串聯設置衰減器343。
在本發明之一實施例中，提高功率放大電路穩定性之方法尚包含有一確認該目標節點35前之匹配電路34中該主要訊號頻帶之主要訊號路徑340之步驟。當主要訊號路徑340與目標訊號路徑341不同時，在該目標訊號路徑341中串聯設置衰減器343。
在本發明之一實施例中，衰減器343可選擇為一電阻、一電阻串聯一電感、一電阻並聯一電感、一電阻串聯一電容或一電阻並聯一電容之其中之一。
在本發明之一實施例中，匹配電路34可選擇設置於複數級放大電路32、36之前、之後或其中兩級放大電路32、36之間。
請參閱第4圖，係本發明另一實施例之局部電路示意圖。如圖所示，在本實施例中目標節點35設定於放大電路36與匹配電路34之間。假設目標節點35之輸入阻抗(亦即由目標節點35往放大電路36方向之阻抗)具有負電阻特性係發生於低頻頻帶。此時分析匹配電路34於低頻頻帶之訊號路徑，即為本實施例之目標訊號路徑341，因此在目標訊號路徑341中串聯設置一衰減器343。
由於本實施例之匹配電路34具有高通濾波器之電路形式，低頻訊號將沿著目標訊號路徑341傳遞。利用本發明之方法於目標訊號路徑341中串聯設置一衰減器343，可對低頻訊號進行衰減，破壞目標節點35兩側之共振結構，進而防止電路產生振盪，可提高功率放大電路之穩定性。
另外，由於本實施例之匹配電路34具有高通濾波器之電路形式，主要訊號頻帶為高頻頻帶，與令目標節點35之輸入阻抗具有負電阻特性之低頻頻帶不同，且匹配電路34中高頻頻帶之主要訊號路徑340亦與目標訊號路徑341不同。因此，利用本發明提高功率放大電路穩定性之方法，於目標訊號路徑341中設置衰減器343，可防止電路產生振盪，提高電路穩定性。
在本實施例中，衰減器343可為一電阻445，亦可於電阻445並聯設置一電容447，藉以衰減低頻訊號之強度。
請參閱第5圖，係本發明又一實施例之局部電路示意圖。如圖所示，在本實施例中目標節點35設定於放大電路36與匹配電路54之間。 假設目標節點35之輸入阻抗具有負電阻特性係發生於高頻頻帶。此時分析匹配電路54於高頻頻帶之訊號路行，即為本實施例之目標訊號路徑541。因此可於目標訊號路徑541中串聯設置一衰減器543。
由於本實施例之匹配電路54具有低通濾波器之電路形式，高頻訊號將沿著目標訊號路徑541傳遞。利用本發明之方法於目標訊號路徑541中串聯設置一衰減器543，可對高頻訊號進行衰減，破壞目標節點35兩側之共振結構，進而防止電路產生振盪，可提高功率放大電路之穩定性。
另外，由於本實施例之匹配電路54具有低通濾波器之電路形式，主要訊號頻帶為低頻頻帶，與令目標節點35之輸入阻抗具有負電阻特性之高頻頻帶不同，且匹配電路54中低頻頻帶之主要訊號路徑540亦與目標訊號路徑541不同。因此，利用本發明提高功率放大電路穩定性之方法，於目標訊號路徑541中設置衰減器543，可防止電路產生振盪，提高電路穩定性。
請參閱第6圖，係本發明又一實施例之局部電路示意圖。如圖所示，本實施例之電路構造與第5圖所示實施例大致相同。其中，衰減器543可為一電阻645，亦可於電阻645並聯設置一電感647，藉以衰減高頻訊號之強度。
在本發明之一實施例中，若匹配電路34可令頻率高於0.6GHz之訊號通過，亦即主要訊號頻帶為高頻頻帶，而令電路產生振盪之頻帶位於低於0.6GHz之頻帶，亦即目標頻帶為低頻頻帶。則於匹配電路34之目標訊號路徑341串聯設置一衰減器343(請參閱第3圖及第4圖)，即可達成提高電路穩定性且不影響電路效能的目的。
在本發明之一實施例中，若匹配電路54可令頻率位於700MHz至920MHz頻帶之訊號通過，亦即主要訊號頻帶為低頻頻帶，而令電路產生振盪之頻帶位於高於920MHz之頻帶，亦即目標頻帶為高頻頻帶。則於匹配電路54之目標訊號路行541串聯設置一衰減器543(請參閱第5圖及第6圖)，即可達成提高電路穩定性且不影響電路效能的目的。
以上所述者，僅為本發明之實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵、方法及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
201-207‧‧‧步驟

Claims (6)

  1. 一種提高功率放大電路穩定性之方法，適用於一射頻功率放大電路，該射頻功率放大電路具有複數級放大電路及至少一匹配電路，其中該複數級放大電路位於一主要訊號路徑上，該提高功率放大電路穩定性之方法包含有：設定一目標節點，並令該目標節點位於一匹配電路與後一級電路之間；尋找令該目標節點之輸入阻抗具有負電阻特性之一目標頻帶；尋找該目標節點前之匹配電路中該目標頻帶之一目標訊號路徑，其中該目標訊號路徑的一端連接該主要訊號路徑，並位於該目標節點與位於該主要訊號路徑上之匹配電路之間，且該目標訊號路徑與該主要訊號路徑不同；及於該目標訊號路徑中串聯設置一衰減器，並用以衰減進入該目標訊號路徑的訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，尚包含有一確認該射頻功率放大電路之一主要訊號頻帶之步驟。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，尚包含有一確認該目標節點前之匹配電路中該主要訊號頻帶之一主要訊號路徑之步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該匹配電路可選擇設置於該複數級放大電路之前、之後或其中兩級放大電路之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該衰減器可選擇為一電阻、一電阻串聯一電感、一電阻並聯一電感、一電阻串聯一電容及一電阻並聯一電容之其中之一。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該射頻功率放大電路適用之 載波頻率在700MHz到920MHz之間。
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