同時(shí)控制增益調(diào)節(jié)電路202和偏置電路203。相對于采用開關(guān)控制 的切換功率模式本發(fā)明通過Vctrl控制功率放大器的功率模式選擇，使得電路更為簡單且 易于集成。
[0043]眾所周知，二極管具有開關(guān)特性。當(dāng)加在二極管上的正向壓降大于它的開啟電壓Von時(shí)，二極管便打開；反之，當(dāng)加于二極管的正向壓降小于它的開啟電壓Von或者加上反 向偏壓時(shí)，二極管便截止。本實(shí)施例的增益調(diào)節(jié)電路202正是利用二極管的開關(guān)特性實(shí)現(xiàn) 功率切換W及控制。當(dāng)然二極管可W由其他具有開關(guān)特性的元器件所替代，例如=極管、場 效應(yīng)管等。下面僅W二極管為例，對功率放大器在不同功率模式下實(shí)現(xiàn)增益調(diào)節(jié)的具體方 法進(jìn)行介紹。
[0044] 當(dāng)功率放大器需要工作在高功率模式時(shí)，Vctrl輸入低電平，偏置電路203提供一 個(gè)高偏置電壓，而增益調(diào)節(jié)電路202中的二極管Q1關(guān)斷，呈現(xiàn)一個(gè)很高的阻抗，幾乎很少 的射頻輸入信號從該條支路分流到地。增益調(diào)節(jié)電路202近似斷路，使得射頻通路上有較 小的信號衰減，從而保證功率放大器輸出較高增益。當(dāng)功率放大器工作在低功率模式時(shí)， Vctrl輸入高電平，偏置電路203提供較低的偏置電壓，增益調(diào)節(jié)電路202中的二極管Q1打 開。在功率放大器的工作頻段內(nèi)，增益調(diào)節(jié)電路202導(dǎo)通，呈現(xiàn)一個(gè)適當(dāng)?shù)慕涣髯杩埂６?電容C1、電阻R2和二極管Q1組成的支路會分流一部分輸入信號，致使射頻通路上有較大的 信號衰減，從而保證功率放大器有較低的增益。
[0045] 下面通過具體的計(jì)算過程，介紹如何選取元器件使得增益調(diào)節(jié)電路202的調(diào)節(jié)效 果達(dá)到最優(yōu)。二極管是一個(gè)非線性器件，對于非線性電路的分析與計(jì)算是比較復(fù)雜的。通 常，為了使電路的分析簡化，可W用線性元件組成的等效電路來模擬二極管。顯然，等效電 路只是在一定條件下的近似。
[0046] 當(dāng)二極管的兩端加上適當(dāng)?shù)碾妷篤后，其伏安特性可用下式來近似描述：
[0047]
( 1 )
[0048] 其中，Is為反向飽和電流，它與PN結(jié)的滲雜和面積有關(guān)，與反向電壓大小無關(guān)。Vt 是熱電壓，其值可表示為：
[0049] Vx= kT/q (2)
[0化0] 其中T是熱力學(xué)溫度，k是波爾茲曼常數(shù)，q是電子電荷量。在室溫條件下，V產(chǎn)26mV。
[0化1] 通過模擬二極管伏安特性曲線中某一直流工作點(diǎn)Q附近的電壓變化AV與相應(yīng)的 電流變化Ai之間的關(guān)系，可得到二極管的小信號交流阻抗rd，如下式表述：
[0054] 上式表明，二極管的小信號交流阻抗rd的數(shù)值與二極管的靜態(tài)電流I"^的大小成 反比。假設(shè)二極管Q1的開啟電壓為Vth，那么當(dāng)大于Vth時(shí)，二極管Q1導(dǎo)通，流過Q1的 靜態(tài)電流及二極管壓降V。?？捎上旅娴牡仁角蟮茫?br>[0 化 5]
[0化6] 進(jìn)一步可得，二極管Q1導(dǎo)通后，增益調(diào)節(jié)電路202在工作頻率《點(diǎn)呈現(xiàn)的小信號 阻抗為：
[0057]
[0化引而當(dāng)二極管Q1關(guān)斷后，增益調(diào)節(jié)電路202在工作頻率《點(diǎn)呈現(xiàn)的小信號阻抗為：
[0059]
[0060] 在設(shè)計(jì)增益調(diào)節(jié)電路時(shí)，選擇較大容值的電容C1和較大阻值的電阻R1，使得Ri> >fd，Ri>>R2, 《R2,那么
[0061]
[0062]Z址戸R1
[0063] 上述可知，當(dāng)功率放大器工作在高功率模式時(shí)，輸入低電平，要想二極管Q1呈 現(xiàn)近似關(guān)斷的狀態(tài)，則需要選擇足夠大的電阻R1和容值較大的電容C1，增益調(diào)節(jié)電路的關(guān) 斷電阻近似為電阻R1。而功率放大器在低功率模式工作時(shí)，輸入高電平，二極管Q1打 開，增益調(diào)節(jié)電路202導(dǎo)通，可W通過調(diào)節(jié)電阻R2和來獲得所需的低增益。
[0064] 第二實(shí)施例
[00化]第一實(shí)施例中的功率放大器，通過單個(gè)增益控制電壓Vctrl同時(shí)偏置電路和增益 調(diào)節(jié)電路，可W實(shí)現(xiàn)低功率和高功率兩種模式下切換。本實(shí)施例中所提供的功率放大器不 僅限于兩種功率模式的切換，其擴(kuò)展至多種功率模式的切換。參見圖4,偏置電路203'依次 配置有多個(gè)增益調(diào)節(jié)控制電壓Vctrll~VctrlN，滿足多種功率模式偏置電流的調(diào)整。在功 率放大器的輸入端的增益調(diào)節(jié)電路202'同樣需要實(shí)現(xiàn)多種功率模式控制。本實(shí)施例中的 功率放大器采用的增益調(diào)節(jié)電路202'包括N條獨(dú)立并聯(lián)的增益可調(diào)支路。每條增益可調(diào) 支路包括一個(gè)電容、兩個(gè)電阻W及二極管。每個(gè)增益可調(diào)支路單獨(dú)配置增益調(diào)節(jié)控制電壓， 依次分別與偏置電路相對應(yīng)，設(shè)置為Vctrll~VctrlN。
[0066] 另外，本發(fā)明中進(jìn)一步提供了一種移動(dòng)終端，該移動(dòng)終端包括第一實(shí)施例或第二 實(shí)施例中的可調(diào)增益功率放大器。
[0067] 綜上所述，本發(fā)明中的功率放大器僅僅使用一個(gè)獨(dú)立的射頻放大通路，即可實(shí)現(xiàn) 多種功率模式的切換。在不同功率模式切換時(shí)，由偏置電路給主體放大電路提供不同的偏 置電壓，同時(shí)在信號輸入端增加了控制衰減的增益調(diào)節(jié)電路，來進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化功率放大 器的增益。本發(fā)明中的功率放大器不再僅限于高低兩種功率模式的調(diào)整，可W滿足多功率 模式下的增益調(diào)整需求，實(shí)現(xiàn)更大的動(dòng)態(tài)范圍輸出。本功率放大器的電路結(jié)構(gòu)簡單且便于 集成，無需采用功率切換開關(guān)，通過增益調(diào)節(jié)控制電壓即可實(shí)現(xiàn)功率切換，且調(diào)整增益方面 效果明顯。
[0068] 上面對本發(fā)明所提供的可調(diào)增益功率放大器、增益調(diào)節(jié)方法及移動(dòng)終端進(jìn)行了詳 細(xì)的說明。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對它所做的任何 顯而易見的改動(dòng)，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可調(diào)增益功率放大器，其特征在于包括輸入匹配電路、增益調(diào)節(jié)電路、偏置電 路、主體放大電路、輸出匹配電路； 所述輸入匹配電路連接于輸入端與所述增益調(diào)節(jié)電路之間； 所述增益調(diào)節(jié)電路連接于所述輸入匹配電路與所述主體放大電路的輸入端之間； 所述主體放大電路的輸出端連接所述輸出匹配電路，正電源端連接供電電源，負(fù)電源 端連接所述偏置電路； 所述偏置電路為所述主體放大電路提供不同的偏置電壓； 所述增益調(diào)節(jié)電路和所述偏置電路分別連接增益調(diào)節(jié)控制電壓。2. 如權(quán)利要求1所述的可調(diào)增益功率放大器，其特征在于所述增益調(diào)節(jié)電路至少包括 一級增益調(diào)節(jié)支路； 所述增益調(diào)節(jié)支路包括電容、電阻以及二極管；其中， 所述電容、第二電阻和二極管串聯(lián)接地；電容的一端作為輸出端，連接于所述輸入匹配 電路與所述主體放大電路的輸入端之間；所述第二電阻與所述二極管連接點(diǎn)通過第一電阻 連接所述增益調(diào)節(jié)控制電壓。3. 如權(quán)利要求2所述的可調(diào)增益功率放大器，其特征在于： 當(dāng)所述增益調(diào)節(jié)電路包括多級所述增益調(diào)節(jié)支路時(shí)， 各所述增益調(diào)節(jié)支路并行連接，輸出端連接于所述輸入匹配電路、所述主體放大電路 之間。4. 如權(quán)利要求3所述的可調(diào)增益功率放大器，其特征在于： 各所述增益調(diào)節(jié)支路單獨(dú)配置增益調(diào)節(jié)控制電壓。5. 如權(quán)利要求4所述的可調(diào)增益功率放大器，其特征在于： 所述偏置電路配置與多級所述增益調(diào)節(jié)支路相對應(yīng)的增益調(diào)節(jié)控制電壓。6. 如權(quán)利要求2所述的可調(diào)增益功率放大器，其特征在于： 所述二極管由三極管或場效應(yīng)管所替代。7. -種用于權(quán)利要求1~6中任意一項(xiàng)所述的可調(diào)增益功率放大器的增益調(diào)節(jié)方法， 其特征在于： 當(dāng)功率放大器工作在低頻率模式時(shí)，所述增益調(diào)節(jié)控制電壓輸入高電平，所述偏置電 路為所述主體放大電路提供低偏置電壓，所述增益調(diào)節(jié)電路導(dǎo)通并對所述功率放大器的輸 入信號有較大的衰減； 當(dāng)所述功率放大器工作在高頻率模式時(shí)，增益調(diào)節(jié)控制電壓輸入低電平，偏置電路為 主體放大電路提供高偏置電壓，增益調(diào)節(jié)電路近似斷開并對所述輸入信號有較小的衰減。8. 如權(quán)利要求7所述的增益調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述增益調(diào)節(jié)電路需滿足：Ri>>其中，&為第一電阻的阻值，R2為第二電阻的阻值，(^為電容的容抗，rd為二極管的小 信號交流阻抗，《為所述增益調(diào)節(jié)電路的工作頻率，Zm為低頻率模式所述增益調(diào)節(jié)電路的 小信號阻抗，Z#為高頻模式所述增益調(diào)節(jié)電路的小信號阻抗，VT是熱電壓。9. 如權(quán)利要求8所述的增益調(diào)節(jié)方法，其特征在于： 當(dāng)所述功率放大器工作在低頻率模式時(shí)，通過調(diào)節(jié)所述第一電阻和所述二極管的靜態(tài) 電流獲取所需的低增益。10. -種移動(dòng)通信終端，其特征在于包括權(quán)利要求1~6中任意一項(xiàng)所述的可調(diào)增益功 率放大器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可調(diào)增益功率放大器、增益調(diào)節(jié)方法及移動(dòng)終端。該可調(diào)增益功率放大器包括輸入匹配電路、增益調(diào)節(jié)電路、偏置電路、主體放大電路、輸出匹配電路；輸入匹配電路連接于輸入端與增益調(diào)節(jié)電路之間；增益調(diào)節(jié)電路連接于輸入匹配電路與主體放大電路的輸入端之間；主體放大電路的輸出端連接輸出匹配電路，正電源端連接供電電源,負(fù)電源端連接偏置電路；偏置電路為主體放大電路提供不同的偏置電壓；增益調(diào)節(jié)電路和偏置電路分別連接增益調(diào)節(jié)控制電壓。本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單且便于集成，無需采用功率切換開關(guān)，可以滿足多功率模式下的增益調(diào)整需求，實(shí)現(xiàn)更大的動(dòng)態(tài)范圍輸出。
【IPC分類】H03F3/20, H03G3/20
【公開號】CN104917475
【申請?zhí)枴緾N201510081063
【發(fā)明人】陳吉
【申請人】上海唯捷創(chuàng)芯電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年2月15日