射頻功率放大器與提高功率附加效率及線性度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種射頻功率放大器，特別涉及一種能夠提升前級(jí)電路的功率附加效率與線性化本功率放大器的射頻功率放大器架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]于通信系統(tǒng)中，由于調(diào)制信號(hào)的方式不同，因此所需要的功率發(fā)射器的規(guī)格亦不相同。近年來，無線通信網(wǎng)絡(luò)，例如符合IEEE802.lla/b/g規(guī)格的通信網(wǎng)絡(luò)，其所使用的正交頻分復(fù)用(Orthogonal frequency-divis1n multiplexing, OFDM)調(diào)制信號(hào)是類似于調(diào)幅(Amplitude Modulat1n, AM)的調(diào)制方式,故其需要高線性度的功率放大器。一般而言，高線性度的功率放大器均是以類別A(Class A)或類別AB(Class AB)的共源極組態(tài)功率放大器來提高線性度。然而，為了提高通信品質(zhì)，進(jìn)一步地提高功率放大器的線性度與增進(jìn)功率附加效益是有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例提供一種射頻功率放大器，電性連接前級(jí)電路以接收第一輸入功率信號(hào)。射頻功率放大器包括阻抗轉(zhuǎn)換電路、電流單位增益放大器與輸出匹配電路。阻抗轉(zhuǎn)換電路電性連接前級(jí)電路，所述阻抗轉(zhuǎn)換電路接收第一輸入功率信號(hào)且對(duì)應(yīng)地輸出第二輸入功率信號(hào)，其中阻抗轉(zhuǎn)換電路通過阻抗轉(zhuǎn)換來進(jìn)行功率匹配，藉此以提升該射頻功率放大器的功率附加效率與線性度。電流單位增益放大器電性連接阻抗轉(zhuǎn)換電路，所述電流單位增益放大器接收第二輸入功率信號(hào)且對(duì)應(yīng)地輸出一輸出功率信號(hào)，并且電流單位增益放大器根據(jù)阻抗參考值來決定預(yù)定功率增益值，其中通過阻抗轉(zhuǎn)換電路來使得電流單位增益放大器的輸入阻抗實(shí)質(zhì)上等于射頻功率放大器的輸入阻抗。輸出匹配電路電性連接電流單位增益放大器，所述輸出匹配電路具有阻抗參考值并且用以將所接收的輸出功率信號(hào)進(jìn)行功率匹配,并且對(duì)應(yīng)地輸出射頻輸出信號(hào)。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例另提供一種提高功率附加效率與線性度的方法，其用于一射頻功率放大器。射頻功率放大器電性連接前級(jí)電路以接收第一輸入功率信號(hào)，并且射頻功率放大器包括阻抗轉(zhuǎn)換電路、電流單位增益放大器與輸出匹配電路。阻抗轉(zhuǎn)換電路電性連接前級(jí)電路與第一系統(tǒng)電壓，電流單位增益放大器電性連接阻抗轉(zhuǎn)換電路與第二系統(tǒng)電壓，輸出匹配電路電性連接電流單位增益放大器，其中提高功率附加效率的方法包括以下步驟:通過阻抗轉(zhuǎn)換電路接收第一輸入功率信號(hào)且對(duì)應(yīng)地輸出第二輸入功率信號(hào)，其中阻抗轉(zhuǎn)換電路通過阻抗轉(zhuǎn)換來進(jìn)行功率匹配，藉此以提升射頻功率放大器的功率附加效率與線性度；通過電流單位增益放大器接收第二輸入功率信號(hào)且對(duì)應(yīng)地輸出一輸出功率信號(hào)，并且電流單位增益放大器根據(jù)阻抗參考值來決定預(yù)定功率增益值，其中通過阻抗轉(zhuǎn)換電路來使得電流單位增益放大器的輸入阻抗實(shí)質(zhì)上等于射頻功率放大器的輸入阻抗；以及通過輸出匹配電路用以將所接收的輸出功率信號(hào)進(jìn)行功率匹配，并且對(duì)應(yīng)地輸出射頻輸出信號(hào)，其中輸出匹配電路具有阻抗參考值。
[0005]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提出的射頻功率放大器與提高功率附加效率的方法，能夠通過阻抗轉(zhuǎn)換電路根據(jù)阻抗匹配參數(shù)來將輸入阻抗轉(zhuǎn)換為輸出阻抗，藉此能使在固定輸入功率的情況下提升射頻功率放大器的功率附加效率與線性度。
[0006]為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，但是此等說明與說明書附圖僅是用來說明本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制。
【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例所繪示的射頻功率放大器的模塊示意圖。
[0008]圖2為根據(jù)本發(fā)明示例性另一實(shí)施例所繪示的射頻功率放大器的模塊示意圖。
[0009]圖3為根據(jù)本發(fā)明示例性又一實(shí)施例所繪示的射頻功率放大器的模塊示意圖。
[0010]圖4為根據(jù)本發(fā)明示例性又一實(shí)施例所繪示的射頻功率放大器的模塊示意圖。
[0011]圖5為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例所繪示的提高功率附加效率的方法的流程圖。
[0012]附圖標(biāo)記說明:
[0013]100,200,300,400:射頻功率放大器
[0014]101:前級(jí)電路
[0015]102:天線
[0016]110:阻抗轉(zhuǎn)換電路
[0017]120:電流單位增益放大器
[0018]130:輸出匹配電路
[0019]Cl:第一電容
[0020]C2:第二電容
[0021]GND:接地電壓
[0022]FLl:第一直流饋入電感
[0023]FL2:第二直流饋入電感
[0024]FL3:第三直流饋入電感
[0025]L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10:電感
[0026]MT 1、MT2、MT3、MT4、MT5:晶體管
[0027]PIl:第一輸入功率信號(hào)
[0028]PI2:第二輸入功率信號(hào)
[0029]POUT:輸出功率信號(hào)
[0030]RFOUT:射頻輸出信號(hào)
[0031]Rid:差動(dòng)輸入電阻
[0032]Vbl、Vb2:偏壓電壓
[0033]VDDl:第一系統(tǒng)電壓
[0034]VDD2:第二系統(tǒng)電壓
[0035]VRB:參考偏壓電壓
[0036]S510、S520、S530:步驟
【具體實(shí)施方式】
[0037]在下文將參看說明書附圖更充分地描述各種示例性實(shí)施例，在說明書附圖中展示一些示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明概念可能以許多不同形式來體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為限于本文中所闡述的示例性實(shí)施例。確切而言，提供此等示例性實(shí)施例使得本發(fā)明將為詳盡且完整，且將向熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者充分傳達(dá)本發(fā)明概念的范疇。在諸圖式中，可為了清楚而夸示層及區(qū)的大小及相對(duì)大小。類似數(shù)字始終指示類似元件。
[0038]應(yīng)理解，雖然本文中可能使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應(yīng)受此等術(shù)語限制。此等術(shù)語乃用以區(qū)分一元件與另一元件。因此，下文論述的第一元件可稱為第二元件而不偏離本發(fā)明概念的教示。如本文中所使用，術(shù)語「及/或」包括相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目中的任一者及一或多者的所有組合。
[0039]以下將以多種實(shí)施例配合圖式來說明所述射頻功率放大器，然而，下述實(shí)施例并不用以限制本發(fā)明。
[0040]〔射頻功率放大器的實(shí)施例〕
[0041]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例所繪示的射頻功率放大器的模塊示意圖。如圖1所示，射頻功率放大器100包括阻抗轉(zhuǎn)換電路110、電流單位增益放大器120與輸出匹配電路130。阻抗轉(zhuǎn)換電路110電性連接前級(jí)電路101與第一系統(tǒng)電壓VDD1、電流單位增益放大器120電性連接阻抗轉(zhuǎn)換電路110與第二系統(tǒng)電壓VDD2、輸出匹配電路130電性連接電流單位增益放大器120，并且輸出匹配電路130電性連接天線102。在本實(shí)施例中，天線120的形式并不用以限制本公開內(nèi)容。
[0042]關(guān)于阻抗轉(zhuǎn)換電路110，阻抗轉(zhuǎn)換電路110用以接收第一輸入功率信號(hào)PIl并且通過磁能轉(zhuǎn)換效應(yīng)(亦即互感效應(yīng))根據(jù)阻抗匹配參數(shù)來對(duì)應(yīng)地輸出第二輸入功率信號(hào)PI2。再者，阻抗轉(zhuǎn)換電路通過阻抗轉(zhuǎn)換來進(jìn)行功率匹配，亦即高輸入阻抗被轉(zhuǎn)換為低輸出阻抗或者低輸入阻抗被轉(zhuǎn)換為高輸出阻抗以達(dá)到功率匹配的效果，藉此以調(diào)整或進(jìn)一步提升射頻功率放大器的功率附加效率(Power Added Efficiency, PAE)與線性度(linearity)。
[0043]關(guān)于電流單位增益放大器120，電流單位增益放大器120用以接收第二輸入功率信號(hào)PI2且對(duì)應(yīng)地輸出所述輸出功率信號(hào)P0UT，并且電流單位增益放大器120根據(jù)阻抗參考值來決定預(yù)定功率增益值，其中通過阻抗轉(zhuǎn)換電路110來使得電流單位增益放大器120的輸入阻抗實(shí)質(zhì)上等于射頻功率放大器100的輸入阻抗。進(jìn)一步來說，在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求來對(duì)預(yù)定功率增益值來進(jìn)行數(shù)值設(shè)計(jì)，并且由預(yù)定功率增益值來設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的阻抗參考值，其中阻抗參考值為輸入匹配電路130的輸入阻抗。再者，阻抗匹配參數(shù)根據(jù)第一系統(tǒng)電壓VDD1、第二系統(tǒng)電壓VDD2與預(yù)定功率增益值來決定。
[0044]關(guān)于輸出匹配電路130，輸出匹配電路130用以將所接收的輸出功率信號(hào)POUT進(jìn)行功率匹配以提供較佳的功率匹配效能，并且對(duì)應(yīng)地輸出射頻輸出信號(hào)RF0UT。
[0045]接下來要說明的，是進(jìn)一步說明射頻功率放大器100的工作原理。
[0046]由于本公開內(nèi)容的電流單位增益放大器120的轉(zhuǎn)阻(transimpedance)為具有高線性度，進(jìn)而使其輸出功率相對(duì)于輸入電流的比例為線性，若前級(jí)電路101的輸出電流為線性電流則可達(dá)到此一電路