CN102969989A - 一种射频功率放大器的功率合成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种射频功率放大器的功率合成装置，包括：高功率驱动级、高功率输出级、控制电路、切换开关和第一匹配滤波网络；低功率通路中不再另外设置专门的低功率输出级，而是使用高功率通路中的高功率驱动级或者高功率输出级，这样与高功率通路共用，具体实现时，可以通过控制电路控制切换开关的状态，当低功率通路导通时，将不共用的高功率通路中的高功率驱动级或者高功率输出级短路掉，在低功率通路中，仅剩下共用的高功率驱动级或者高功率输出级。这样可以减少低功率通路的器件，从而控制起来也简单，同时缩小了芯片面积，降低了整个装置的成本。
Description
技术领域
本发明涉及射频电路技术领域，特别涉及一种射频功率放大器的功率合成装置。
背景技术
射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，基带中射频收发电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大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。
下面介绍射频功率放大器在高、低功率合成时的工作原理。
参见图1，该图为现有技术中的一种射频功率放大器的功率合成装置示意图。
现有技术中采用并行高、低功率合成技术对输入的射频信号进行功率放大。如图1所示，在高功率模式时，控制电路100控制高功率通路中的高功率驱动级A1、A2和高功率输出级A3导通，同时控制低功率通路中的低功率输出级A4关断。现有技术中为了防止低功率输出级的输入阻抗对高功率输出级的影响，在射频信号输入端和低功率输出级A4之间设有第一开关SW1。在高功率模式时，控制电路100控制第一开关SW1断开。
低功率模式时，控制电路100控制高功率通路中的高功率驱动级A1、A2和高功率输出级A3关断，同时控制低功率通路中的低功率输出级A4导通。
需要说明的是，低功率级由于功率较低，因此只有一个输出级。高低功率共用一个射频输入。高低功率合成技术通过一个射频开关200实现切换，高低功率合成在天线ANT处，由于射频开关200为单刀多掷开关，同时只有一路导通，因此可以避免匹配网络（第一匹配网络F1和第二匹配网络F2）之间的信号干扰。
现有技术中的这种高功率通路和低功率通路并行工作，造成需要的器件较多，芯片面积较大、成本和复杂度也较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种射频功率放大器的功率合成装置，能够减少器件数量，缩小芯片面积，降低成本和复杂度。
本发明提供一种射频功率放大器的功率合成装置，包括：高功率驱动级、高功率输出级、控制电路、切换开关和第一匹配滤波网络；
高功率模式下，高功率通路包括高功率驱动级、高功率输出级和第一匹配滤波网络；所述高功率驱动级的输入端连接射频输入端，高功率驱动级的输出端连接高功率输出级的输入端，高功率输出级的输出端连接所述第一匹配滤波网络；
低功率模式下，低功率通路共用高功率通路中的高功率驱动级或共用高功率通路中的高功率输出级；当低功率通路共用高功率驱动级时，所述低功率通路包括高功率驱动级和切换开关；当低功率通路共用高功率输出级时，所述低功率通路包括切换开关和高功率输出级；
所述控制电路用于控制所述高功率驱动级、高功率输出级是否工作以及控制所述切换开关的状态。
优选地，所述高功率驱动级为两级，分别为串联在一起的第一级高功率驱动级和第二级高功率驱动级。
优选地，当低功率通路共用高功率驱动级时，还包括第二匹配滤波网络和射频开关；
所述切换开关的一端连接所述高功率输出级的输入端，切换开关的另一端连接所述第二匹配滤波网络的一端，第二匹配滤波网络的另一端连接射频开关的低功率端口；
所述高功率输出级的输出端通过所述第一匹配滤波网络连接射频开关的高功率端口。
优选地，当低功率通路共用高功率驱动级时，还包括第二匹配滤波网络和射频开关；
所述切换开关的一端连接所述第一级高功率驱动级的输出端，切换开关的另一端连接所述第二匹配滤波网络的一端，第二匹配滤波网络的另一端连接射频开关的低功率端口；
所述高功率输出级的输出端通过所述第一匹配滤波网络连接射频开关的高功率端口。
优选地，当低功率通路共用高功率输出级时，所述切换开关并联在所述高功率驱动级的两端。
优选地，当低功率通路共用高功率输出级时，所述切换开关并联在所述第二高功率驱动级的两端。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
该射频功率放大器的功率合成装置，低功率通路中不再另外设置专门的低功率输出级，而是使用高功率通路中的高功率驱动级或者高功率输出级，这样与高功率通路共用，具体实现时，可以通过控制电路控制切换开关的状态，当低功率通路导通时，将不共用的高功率通路中的高功率驱动级或者高功率输出级短路掉，在低功率通路中，仅剩下共用的高功率驱动级或者高功率输出级。这样可以减少低功率通路的器件，从而控制起来也简单，同时缩小了芯片面积，降低了整个装置的成本。
附图说明
图1是现有技术中的一种射频功率放大器的功率合成装置示意图；
图2是本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例一示意图；
图3是本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例二示意图；
图4是本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例三示意图；
图5是本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例四示意图；
图6是本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例五示意图。
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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明实施例提供一种射频功率放大器的功率合成装置，包括：高功率驱动级、高功率输出级、控制电路、切换开关和第一匹配滤波网络；
高功率模式下，高功率通路包括高功率驱动级、高功率输出级和第一匹配滤波网络；所述高功率驱动级的输入端连接射频输入端，高功率驱动级的输出端连接高功率输出级的输入端，高功率输出级的输出端连接所述第一匹配滤波网络；
低功率模式下，低功率通路共用高功率通路中的高功率驱动级或共用高功率通路中的高功率输出级；当低功率通路共用高功率驱动级时，所述低功率通路包括高功率驱动级和切换开关；当低功率通路共用高功率输出级时，所述低功率通路包括切换开关和高功率输出级；
所述控制电路用于控制所述高功率驱动级、高功率输出级是否工作以及控制所述切换开关的状态。
该射频功率放大器的功率合成装置，低功率通路中不再另外设置专门的低功率输出级，而是使用高功率通路中的高功率驱动级或者高功率输出级，这样与高功率通路共用，具体实现时，可以通过控制电路控制切换开关的状态，当低功率通路导通时，将不共用的高功率通路中的高功率驱动级或者高功率输出级短路掉，在低功率通路中，仅剩下共用的高功率驱动级或者高功率输出级。这样可以减少低功率通路的器件，从而控制起来也简单，同时缩小了芯片面积，降低了整个装置的成本。
需要说明的是，高功率通路中的高功率驱动级可以为一级，也可以为两级，也可以为两级以上，下面以高功率驱动级为两级为例进行介绍。
首先介绍低功率通路共用高功率通路中的高功率驱动级。这样情况下，还包括第二匹配滤波网络和射频开关。
参见图2，该图为本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例一示意图。
当低功率通路共用高功率驱动级时，还包括第二匹配滤波网络F2和射频开关200；
所述切换开关SW1的一端连接所述高功率输出级A3的输入端，切换开关SW1的另一端连接所述第二匹配滤波网络F2的一端，第二匹配滤波网络F2的另一端连接射频开关200的低功率端口；
所述高功率输出级A3的输出端通过所述第一匹配滤波网络F1连接射频开关200的高功率端口。
本实施例中，低功率通路与高功率通路共用第一级高功率驱动级A1和第二级高功率驱动级A2，第一级高功率驱动级A1和第二级高功率驱动级A2串联。
当高功率通路导通时，控制电路100控制SW1断开，同时控制A1、A2和A3导通。
当低功率通路导通时，控制电路100控制SW1导通，同时控制A1和A2导通，控制A3关断。
由于第一匹配滤波网络F1的匹配参数是根据A3来匹配的，第二匹配滤波网络F2的匹配参数是根据前面的A1和A2来匹配的，所以两个匹配网络有所区别，设置两个不同的匹配网络对参数的控制比较灵活，可以理解的是，也可以将两个匹配网络合二为一，通过一些开关来改变低功率通路和高功率通路工作时该匹配网络的匹配参数，从而为低功率通路和高功率通路分别匹配。
参见图3，该图为本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例二示意图。
本实施例与图2所示实施例的区别是，低功率通路与高功率通路共用第一高功率驱动级A1。
所述切换开关SW1的一端连接所述第一级高功率驱动级A1的输出端，切换开关SW1的另一端连接所述第二匹配滤波网络F2的一端，第二匹配滤波网络F2的另一端连接射频开关200的低功率端口。
当高功率通路导通时，控制电路100控制SW1断开，同时控制A1、A2和A3导通。
当低功率通路导通时，控制电路100控制SW1导通，同时控制A1导通，控制A2和A3关断。
下面介绍低功率通路共用高功率通路中的高功率输出级。这种情况下，不包括第二匹配滤波网络和射频开关。高功率通路与低功率通路共用一个匹配滤波网络即可。
参见图4，该图为本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例三示意图。
当低功率通路共用高功率输出级A3时，所述切换开关SW1并联在所述高功率驱动级的两端。由于本实施例中包括两级高功率驱动级，分别为第一级高功率驱动级A1和第二级高功率驱动级A2。所以本实施例中SW1并联在第一级高功率驱动级A1的输入端和第二级高功率驱动级A2的输出端，当SW1导通时，将A1和A2均短路。
当高功率通路导通时，控制电路100控制SW1断开，同时控制A1、A2和A3导通。
当低功率通路导通时，控制电路100控制SW1导通，同时控制A3导通，控制A1和A2关断。
本实施例中，相比较图2所示的实现方式，节省了一个匹配滤波网络和射频开关。
参见图5，该图为本发明提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例四示意图。
本实施例与图4所示实施例的区别是低功率通路共用了高功率通路中的一个高功率驱动级和高功率输出级。
所述切换开关SW1并联在所述第二高功率驱动级A2的两端。
当高功率通路导通时，控制电路100控制SW1断开，同时控制A1、A2和A3导通。
当低功率通路导通时，控制电路100控制SW1导通，同时控制A1和A3导通，控制A2关断。
下面结合附图详细说明图2所示实施例的一种具体实现方式，参见图6，该图为本发明实施例提供的射频功率放大器的功率合成装置实施例五示意图。
本实施例中的SW1的一端连接A2的输出端，另一端连接A3的输出端。
本实施例中通过第三电感L3将第一匹配滤波网络和第二匹配滤波网络合二为一了。即，低功率通路和高功率通路共用一个匹配滤波网络。该匹配滤波网络包括L3和F1。
本实施例中A2和A3的结构相同，均包括两个NMOS管。A2的输出端通过第一电感L1接电源，A3的输出端通过第二电感L2接电源。
当低功率通路导通时，控制电路100控制SW1导通，将低功率射频信号通过A2直接连接到输出，同时控制电路100控制A3关闭。实现低功率射频信号的输出，同时降低功耗，提高工作效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (6)
1.一种射频功率放大器的功率合成装置，其特征在于，包括：高功率驱动级、高功率输出级、控制电路、切换开关和第一匹配滤波网络；
高功率模式下，高功率通路包括高功率驱动级、高功率输出级和第一匹配滤波网络；所述高功率驱动级的输入端连接射频输入端，高功率驱动级的输出端连接高功率输出级的输入端，高功率输出级的输出端连接所述第一匹配滤波网络；
低功率模式下，低功率通路共用高功率通路中的高功率驱动级或共用高功率通路中的高功率输出级；当低功率通路共用高功率驱动级时，所述低功率通路包括高功率驱动级和切换开关；当低功率通路共用高功率输出级时，所述低功率通路包括切换开关和高功率输出级；
所述控制电路用于控制所述高功率驱动级、高功率输出级是否工作以及控制所述切换开关的状态。
2.根据权利要求1所述的射频功率放大器的功率合成装置，其特征在于，所述高功率驱动级为两级，分别为串联在一起的第一级高功率驱动级和第二级高功率驱动级。
3.根据权利要求1或2所述的射频功率放大器的功率合成装置，其特征在于，当低功率通路共用高功率驱动级时，还包括第二匹配滤波网络和射频开关；
所述切换开关的一端连接所述高功率输出级的输入端，切换开关的另一端连接所述第二匹配滤波网络的一端，第二匹配滤波网络的另一端连接射频开关的低功率端口；
所述高功率输出级的输出端通过所述第一匹配滤波网络连接射频开关的高功率端口。
4.根据权利要求2所述的射频功率放大器的功率合成装置，其特征在于，当低功率通路共用高功率驱动级时，还包括第二匹配滤波网络和射频开关；
所述切换开关的一端连接所述第一级高功率驱动级的输出端，切换开关的另一端连接所述第二匹配滤波网络的一端，第二匹配滤波网络的另一端连接射频开关的低功率端口；
所述高功率输出级的输出端通过所述第一匹配滤波网络连接射频开关的高功率端口。
5.根据权利要求1所述的射频功率放大器的功率合成装置，其特征在于，当低功率通路共用高功率输出级时，所述切换开关并联在所述高功率驱动级的两端。
6.根据权利要求2所述的射频功率放大器的功率合成装置，其特征在于，当低功率通路共用高功率输出级时，所述切换开关并联在所述第二高功率驱动级的两端。
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