CN101699766A - 一种提高射频功率放大器线性度及效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频功率放大器领域，具体是指一种提高射频功率放大器线性度及效率的方法。所述方法即在所述射频功率放大器输出端连接一电容，电容另一端接地。在射频功率放大器输出端接一并联到地的电容，使得射频功率放大器处于F类工作状态。这个电容能够降低射频功率放大器输出端的偶次谐波阻抗、提高奇次谐波阻抗，通过谐波阻抗的改变会影响射频功率放大器的幅度-幅度失真及幅度-相位失真，以及输出信号的电压波形和电流波形，从而达到提高射频功率放大器线性度及效率的目的；所述方法可以起到与LC谐振网络相同的效果，且消除了LC谐振网络中电感Q值不高对射频功率放大器效率的影响，简单易行，成本低。

Description

一种提高射频功率放大器线性度及效率的方法

技术领域

本发明涉及射频功率放大器技术领域，具体是指用于射频功率放大器***用于提高射频功率放大器线性度及效率的一种方法。

背景技术

在无线传输过程中，信号的衰减是很快的，这种衰减将影响信号的传输距离，为了能够实现更远距离的信号传输，信号通常需要经过射频功率放大器放大后再发射出去。

在无线传输***中，对射频功率放大器的要求主要有两个方面：第一、为了避免信号经过射频功率放大器放大后产生明显失真，以及避免放大后的信号对邻近信道产生明显干扰，射频功率放大器的线性度需满足一定的标准要求；第二、射频功率放大器通常是移动终端中的主要耗能元件，因而射频功率放大器的效率是非常关键的，减小射频功率放大器本身的功率损耗即提高射频功率放大器效率，不仅有利于节省能源，同时可以降低***对散热设计的要求。

但是，提高射频功率放大器的线性度和效率往往是相互矛盾的，即改善线性度后射频功率放大器的效率会变差，而改善效率后射频功率放大器的线性度会变差。例如，提高射频功率放大器线性度的传统方法主要有功率倒退法、前馈法及预失真法。其中功率倒退法直接采用功率回退的方法来提高线性度，这种方法实现起来很简单，但会导致射频功率放大器的效率明显下降。相对于功率倒退法，采用前馈法及预失真法后射频功率放大器的效率会高些，但是这两种方法实现起来相对比较复杂，成本较高，而且采用这两种方法后射频功率放大器的线性度与其工作温度、电源电压及输入功率等工作条件相关，工作条件变化有可能会导致其线性度急剧恶化。目前还有一种提高射频功率放大器线性度及效率的方法，它通过在射频功率放大器的输出端增加一个LC谐振网络来调节射频功率放大器输出端的谐波阻抗，而谐波阻抗的改变会影响射频功率放大器的幅度-幅度失真及幅度-相位失真，从而达到调节射频功率放大器线性度的目的；同时调节谐波阻抗使得当射频功率放大器中的晶体管上的电压达到最大值时流过其上面的电流被控制到最小值，这样可以减小晶体管自身的功率损耗，从而达到提高射频功率放大器效率的目的。如图1所示，虚线框内为增加的提高射频功率放大器线性度与效率的LC谐振网络，其中L1、C1与L2、C2分别谐振于二阶与四阶谐波频率处，从而降低射频功率放大器输出端的二阶与四阶谐波阻抗，同时提高三阶与五阶处的谐波阻抗，使得射频功率放大器输出端的电压与电流波形为相位相反的近似方波，以达到提高射频功率放大器效率的目的。这种提高射频功率放大器线性度与效率的方法要求谐振网络中的L1、C1与L2、C2分别谐振于二阶与四阶谐波频率处，因而对电感电容值的精度要求很高，而且由于谐振网络直接位于射频功率放大器的输出端，谐振网络有限的Q值直接影响着射频功率放大器的效率。综上所述，目前改善射频功率放大器线性度与效率的方法都存在不同程度上的问题，尚需一种行之有效的能够同时提高放大器线性度与效率且简单易行的方法。

发明内容

本发明需解决的问题是提供一种简单而有效的能够同时提高射频功率放大器线性度和效率的方法，并且这种方法对元件的精度要求不高，从而更加方便于射频功率放大器的调试。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：一种提高射频功率放大器线性度及效率的方法，即在所述射频功率放大器输出端连接一电容，电容另一端接地。

进一步的，在射频功率放大器级间连接另一电容，电容另一端接地。

在射频功率放大器输出端接一并联到地的电容，使得射频功率放大器处于F类工作状态。这个电容能够降低射频功率放大器输出端的偶次谐波阻抗，同时提高射频功率放大输出端的奇次谐波阻抗，谐波阻抗的改变会影响射频功率放大器的幅度-幅度失真及幅度-相位失真，从而达到提高射频功率放大器线性度的目的；同时谐波阻抗的改变会影响输出信号的电压波形和电流波形，在射频功率放大器的输出端增加并联到地的电容后，射频功率放大器输出端的电压电流波形被整形为近似的方波(其中电流波形为半波)，并且电压与电流波形的相位相反，这样当射频功率放大器中的晶体管上的电压达到最大值时而流过其上面的电流被控制到最小值，这样可以减小晶体管自身的功率损耗，从而达到提供射频功率放大器效率的目的。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

所述方法只需要在射频功率放大器的输出端增加一个并联到地的电容即可，该电容可以起到与LC谐振网络相同的效果，且消除了LC谐振网络中电感Q值不高对射频功率放大器效率的影响；并且对所述电容的精度要求不高，简单易行，成本低。

附图说明

图1为现有的在射频功率放大器输出端增加LC谐振网络来提高射频功率放大器线性度与效率的电路图；

图2本发明所述在射频功率放大器输出端增加电容以提高射频功率放大器线性度与效率的电路图；

图3本发明所述在射频功率放大器级间与输出端均增加电容来提高射频功率放大器线性度与效率的电路图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

图2为本发明所述的第一种优选实施电路图。它通过在射频功率放大器的输出端增加一个并联到地的电容来调节射频功率放大器输出端的谐波阻抗，从而达到提高射频功率放大器线性度与效率的目的。如图2所示，输入信号连接到射频功率放大器PA输入端，PA输出端通过匹配网络将信号输出，电容C1的一端连接到射频功率放大器PA的输出端，另一端接地，电感L1一端接射频功率放大器PA的输出端，另一端与电源VCC相连。射频功率放大器PA用于将输入信号放大，匹配网络用于将负载阻抗转换成一个更低的阻抗以提高射频功率放大器的功率输出能力，电感L1起到扼流作用，电容C1用于调节射频功率放大器输出端的谐波阻抗，从而使得射频功率放大器处于F类工作状态，它能够降低射频功率放大器输出端的偶次谐波阻抗，同时提高射频功率放大输出端的奇次谐波阻抗，谐波阻抗的改变会影响射频功率放大器的幅度-幅度失真及幅度-相位失真，从而达到提高射频功率放大器线性度的目的；同时谐波阻抗的改变会影响输出信号的电压波形和电流波形，在射频功率放大器PA的输出端增加连接到地的电容C1后，射频功率放大器输出端的电压电流波形被整形为近似的方波(其中电流波形为半波)，并且电压与电流波形的相位相反，当射频功率放大器中的晶体管上的电压达到最大值时流过其上面的电流被控制到最小值，这样可以减小晶体管自身的功率损耗，从而达到提供射频功率放大器效率的目的。

本方案中对电容C1的精度要求不高，便于对射频功率放大器的调试。具体实施时，所述电容C1的取值根据射频功率放大器PA输出端所要求的负载阻抗大小及工作频率变化而变化。如要求的负载阻抗小时，则电容的取值要求相对较大；当要求的负载阻抗大时，则电容的取值要求要小些；而当工作频率越高时电容的取值要求越小。

图3为本发明第二种优选实施电路图。它通过在射频功率放大器的级间与输出端均增加一个并联到地的电容来调节射频功率放大器输出端的谐波阻抗，从而同时提高射频功率放大器线性度与效率。如图3所示，放大器PA1连接于输入信号与匹配网络1之间，匹配网络1的另一端与放大器PA2的输入端相连，匹配网络2接于PA2的输出端与输出信号之间，电容C1的一端与PA1的输出端与及扼流电感L1相连，电容C1的另一端与地相连，电感L1的另一端与电源VCC1连接，电容C2的一端与PA2的输出端及扼流电感L2一端相连，电容C2的另一端与地相连，电感L2的另一端与电源VCC2相连，其中PA1用于将输入信号进行第一级放大，匹配网络1用于将从PA2输入端看进去的阻抗转换成一个更高的阻抗，以提高射频功率放大器的增益，PA2用于将经PA1放大后的信号进行再次放大，匹配网络2用于将负载阻抗转换成一个更低的阻抗以提高射频功率放大器的功率输出能力，电容C1、C2用于调节射频功率放大器第一级与第二级输出端的谐波阻抗，从而使得射频功率放大器PA1、PA2均处于F类工作状态，它能够降低射频功率放大器级间与输出端的偶次谐波阻抗、提高奇次谐波阻抗，谐波阻抗的改变会影响射频功率放大器的幅度-幅度失真及幅度-相位失真，从而达到提高射频功率放大器线性度的目的；同样谐波阻抗的改变还会影响输出信号的电压波形和电流波形，在射频功率放大器的级间与输出端增加并联到地的电容后，射频功率放大器输出端的电压电流波形被整形为近似的方波(其中电流波形为半波)，并且电压与电流波形的相位相反，当射频功率放大器中的晶体管上的电压达到最大值时流过其上面的电流被控制到最小值，这样可以减小晶体管自身的功率损耗，从而达到提供射频功率放大器效率的目的。在具体电路实施时，电容C1相对于匹配网络1的位置不是固定的，并且在级间利用并联到地的电容来调节谐波阻抗也可以单独使用。

上述实施例中电容C1、C2的取值同实施例一，在此不再赘述。

需要说明的是，在未脱离本发明构思前提下对其所做的任何微小变化及等同替换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种提高射频功率放大器线性度及效率的方法，其特征在于：在所述射频功率放大器输出端连接一电容，电容另一端接地。

2.根据权利要求1所述的射频功率放大器级间匹配电路，其特征在于：进一步的，在射频功率放大器级间连接另一电容，电容另一端接地。

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