一種高效率可變增益e類射頻功率放大器的製作方法
2023-06-14 05:02:46 1
專利名稱：一種高效率可變增益e類射頻功率放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種功率放大器，具體地說是可變增益E類射頻功率放大器。
背景技術：
E類功率放大器由Sokal等人於1975年首次提出。電路的基本組成結構如
圖1所示，包括:開關電晶體SW(通常可採用MOS電晶體驅動其柵極實現開關功能)，與電源電壓相連的電感LI，與開關電晶體並聯的電容C，串聯諧振於工作頻率fO的電感Ls與Cs，優化電抗兀件jX (—般為電感)和負載阻抗R。E類功率放大器的工作原理如如圖1所示，當輸入電壓大於MOS電晶體閾值電壓時，電晶體工作在線性區，相當於開關閉合，由於漏源間電阻ron很小，因此vs近似為O;而當輸入電壓小於閾值電壓時，場效應管截止，相當於開關斷開，is為O。此時，C開始充電，引起vs增加，調諧網絡從vs中濾出基波，傳輸到負載電阻上。當開關再次閉合時，滿足E類電晶體工作的兩個條件(l)vs=0和(2)dvs/dt =0,從而使得電晶體上的電壓和電流不同時出現，消除了由於充放電帶來的(1/2)CV2的損耗，電晶體理想效率達到100%。E類功率放大器的功率控制問題，由E類放大器自身特點決定。根據其工作原理，最佳控制方式是改變連接在LI的電源電壓Vdd。但是在實際應用中，很難提供這樣一個可變的電源電壓，故在電路設計的時候需要增加LDO模塊。不僅增加了晶片面積，並且LDO電路存在效率問題，其自身需要消耗一部分功耗，從而導致了 E類功率放大器在整個功率輸出範圍內效率的降低。除此方法之外，目前對於低功率輸出的E類功率放大器的功率控制功能的實現，尚無有效的方法。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種能夠提高輸出功率範圍和輸出功率效率的應用於低功率輸出的E類功率放大器數字式功率控制電路，具有電路結構簡單可靠，易於單片電路集成的優點。。為實現上述目的，本發明所提出的技術方案為一種高效率可變增益E類射頻功率放大器，包括用於實現放大器有效級聯的級間匹配電路和用於信號功率放大的輸出放大級，級間匹配電路的輸出端與輸出放大級輸入端連接，在級間匹配電路的輸入端上連接有用於預放大功能和信號幅度增益控制的可控放大級，級間匹配電路的輸入端與可控放大級的輸出端連接；在輸出放大級的輸入端上連接有用於調節進入到輸出放大級開關電晶體的柵極偏置電壓的偏置控制電路，輸出放大級的輸入端通過電感與偏置控制電路的輸出端連接。所述可控放大級上連接有增益控制位2，實現輸入信號的增益控制。當增益控制位2為高電平時，信號增益增大，輸出功率上升，反之亦然。所述偏置控制電路上連接有偏置控制位I和偏置控制位0，實現信號佔空比的控制。當偏置控制位1/0為高高電平時，信號佔空比增加，輸出功率上升，反之亦然。
通過聯合改變控制位2、控制位I和控制位O的電平，可以實現輸出功率在在較大範圍內的控制。如圖4所示，當三位控制字設為「000」時，功率放大器輸出最小功率；當三位控制字設為「111」時，功率放大器輸出最大功率。表I列出了三位控制字的八種狀態。表I三位控制字的狀態表
權利要求
1.一種高效率可變增益E類射頻功率放大器，包括用於實現放大器有效級聯的級間匹配電路和用於信號功率放大的輸出放大級，級間匹配電路的輸出端與輸出放大級輸入端連接，其特徵在於:在級間匹配電路的輸入端上連接有用於預放大功能和信號幅度增益控制的可控放大級，級間匹配電路的輸入端與可控放大級的輸出端連接；在輸出放大級的輸入端上連接有用於調節進入到輸出放大級開關電晶體的柵極偏置電壓的偏置控制電路，輸出放大級的輸入端通過電感與偏置控制電路的輸出端連接。
2.根據權利要求1所述一種高效率可變增益E類射頻功率放大器，其特徵在於:所述可控放大級上連接有增益控制位2，實現輸入信號的增益控制。
3.根據權利要求1所述一種高效率可變增益E類射頻功率放大器，其特徵在於:所述偏置控制電路上連接有偏置控制位I和偏置控制位O，實現信號佔空比的控制。
全文摘要
本發明公開了一種高效率可變增益E類射頻功率放大器，該放大器包括級間匹路的輸入端上連接有用於預放大功能和信號幅度增益控制的可控放大級，級間匹配電路的輸入端與可控放大級的輸出端連接；在輸出放大級的輸入端上連接有用於調節進入到輸出放大級開關電晶體的柵極偏置電壓的偏置控制電路，輸出放大級的輸入端通過電感與偏置控制電路的輸出端連接。本發明結合了信號幅度和佔空比控制的方法，實現了對非線性的E類功率放大器輸出功率控制的目的。和原有E類功率放大器功率控制方法相比，在輸出功率範圍和輸出功率效率上都有明顯的提高。
文檔編號H03F3/20GK103178793SQ20131008060
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者李奚鵬 申請人:蘇州朗寬電子技術有限公司