专利名称：提高射频功率放大器效率的方法及射频功率放大器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改善电路性能的方法，尤其是一种提高射频功率放大 器效率的方法。本发明还涉及一种射频模拟电路，尤其是一种射频功率放 大器电路。
背景技术：
在现代无线通信系统中，射频功率放大器是实现射频信号无线传输的关键部件。功率附加效率(Power-Added Efficiency, PAE，本发明所述效 率均为功率附加效率)是衡量功率放大器性能的重要指标之一，其定义为 输出功率尸。 ,与输入功率^的差与电源供给的功率4之比，即 ^￡ = ^^ 。它既能反映射频功率放大器将直流功率转换成射频功率的能力，又能反映射频功率放大器放大射频信号功率的能力。现有的射频功率放大器电路如图1所示，射频功率放大器通过一个输 出匹配网络连接到输出端。射频功率放大器处于A类工作状态时，是线性 放大器，为避免让晶体管接近饱和与截止，通常减小输出信号功率，从而 使效率降低到30% 40%。射频功率放大器处于B类工作状态时，效率可到 70%以上，但由于晶体管处于零偏置状态，因此在输入信号低于某一值时， 晶体管不导通，即在信号周期内出现一段不在工作区，使信号失真。为提 高射频功率放大器的输出功率，同时又有较高的效率，现有的技术是使射 频功率放大器处于AB类工作状态，即导通角略大于180。，其效率通常可然而，当射频功率放大器在通信系统中工作时，考虑到热损耗以及电 池工作时间两方面的因素，如何进一步提高射频功率放大器的效率就是一 个重要问题。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种提高射频功率放大器效率的方 法，以及实现这种方法所采用的射频功率放大器电路，能够有效抑制二次 谐波、三次谐波以及高次谐波，大幅度的提高射频功率放大器的效率，降 低射频功率放大器的谐波失真。为解决上述技术问题，本发明提高射频功率放大器效率的方法的技术 方案是，射频功率放大器电路包括射频功率放大器和输出匹配网络，所述 射频功率放大器的输出通过所述输出匹配网络连接到射频功率放大器电路 的输出端，在所述射频功率放大器的输出还连接有二次谐波低阻网络和高 次谐波低阻网络，使得所述输出匹配网络的二次谐波阻抗和高次谐波阻抗 都很低，而三次谐波阻抗很高。本发明还提供了一种实现上述提高射频功率放大器效率的方法所采用 的射频功率放大器电路，其技术方案是，包括射频功率放大器和输出匹配 网络，所述射频功率放大器的输出通过所述输出匹配网络连接到射频功率 放大器电路的输出端，在所述射频功率放大器的输出还连接有二次谐波低 阻网络和高次谐波低阻网络，使得所述输出匹配网络的二次谐波阻抗和高 次谐波阻抗都很低，而三次谐波阻抗很高。本发明通过在射频功率放大器的输出连接二次谐波低阻网络和高次谐 波低阻网络，有效抑制了二次谐波、三次谐波以及高次谐波，大幅度的提 高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明 图1为现有的射频功率放大器电路的电路图； 图2为本发明射频功率放大器电路的电路图3为理想F类射频功率放大器电路工作时的电流电压波形图； 图4为本发明射频功率放大器电路工作时的电流电压波形图。
具体实施例方式
本发明公开了一种提高射频功率放大器效率的方法，射频功率放大器 电路包括射频功率放大器和输出匹配网络，所述射频功率放大器的输出通 过所述输出匹配网络连接到射频功率放大器电路的输出端，在所述射频功 率放大器的输出还连接有二次谐波低阻网络和高次谐波低阻网络，使得所 述输出匹配网络的二次谐波阻抗和高次谐波阻抗都很低，而三次谐波阻抗 很高。
本发明还提供了一种实现上述提高射频功率放大器效率的方法的射频
功率放大器电路，如图2所示，包括射频功率放大器和输出匹配网络，所
述射频功率放大器的输出通过所述输出匹配网络连接到 频功率放大器电 路的输出端，在所述射频功率放大器的输出还连接有二次谐波低阻网络和 高次谐波低阻网络，使得所述输出匹配网络的二次谐波阻抗和高次谐波阻抗都很低，而三次谐波阻抗很高。
所述输出匹配网络包括串联的两个电感，后一个电感的两端各通过一 个电容接地。
所述二次谐波低阻网络包括在所述功率放大器输出与地之间串联连接 的一个电容和一个电感，所述电容的一端连接所述功率放大器，所述电感 的一端接地。
所述高次谐波低阻网络包括连接在所述功率放大器输出与地之间的一 个电容。
图2所示的电路实现形式以GSM射频功率放大器输出匹配网络设计为 例。在射频功率放大器的输出端加入二次谐波低阻网络和高次谐波低阻网 络，即电容C3和C4并联到地。其中电容C3串连电感L4到地，形成LC串 联谐振网络LC34，谐振频率在二次谐波，使得射频功率放大器的输出网络 在二次谐波的输出阻抗A很低；电容C4直接并联到地，电容C4用来滤除
高次谐波，使得射频功率放大器的输出网络在高次谐波的输出阻抗很低。 由LC34这个二次谐波低阻网络和C4这个高次谐波低阻网络并联至射频功 率放大器的输出端形成三次谐波高阻网络，使得射频功率放大器的输出网 络在三次谐波的输出阻抗A很高。这样，射频功率放大器输出端电压被整
形为近似方波，而输出端电流整流为半波。传统理想的F类射频功率放大 器中晶体管可近似作为一个理想开关，高阶奇次谐波阻抗为无穷大，而高 阶偶次谐波阻抗为0，因此晶体管输出电压波形中将包含有各奇次谐波成 分，使得射频功率放大器输出电压被整行为方波；晶体管输出电流波形中包含有基频频率成分和各高阶偶次谐波成分，此电流成分与B类射频功率 放大器输出电流成分相同，所以为半周期正弦波，如图3所示。本发明中 晶体管输出电压波形中包含三次谐波成分；晶体管输出电流波形中包含有 基频频率成分和各高阶偶次谐波以及三阶以上奇次谐波成分，所以射频功 率放大器输出端电压被整形为近似方波，而输出端电流整流为半波，如图4。 由于谐波功率/} =/"心 ，其中"为谐波阶数，当" >0时，/ *0;当/ 〉0时， t/"*0，因此P"-O。采用本发明的射频功率放大器的效率可达70%以上，谐 波抑制达70dBc以上。
在上述过程中，实际射频功率放大器的二次谐波低阻网络和高次谐波 低阻网络由具体电路确定。
综上所述，本发明在射频功率放大器的输出加入二次谐波低阻网络和 高次谐波低阻网络，使得射频功率放大器输出匹配网络的二次谐波阻抗很 低，同时三次谐波阻抗很高，高次谐波阻抗很低。这样，射频功率放大器 输出端电压被整形为方波，而输出端电流整流为半波。因此，无论在二次 谐波还是三次或更高次谐波频点均无谐波功率产生，从而极大地提高了射 频功率放大器的效率，并且有效地抑制二次谐波、三次谐波以及高次谐波， 降低了射频功率放大器的谐波失真。
权利要求
1.一种提高射频功率放大器效率的方法，射频功率放大器电路包括射频功率放大器和输出匹配网络，所述射频功率放大器的输出通过所述输出匹配网络连接到射频功率放大器电路的输出端，其特征在于，在所述射频功率放大器的输出还连接有二次谐波低阻网络和高次谐波低阻网络，使得所述输出匹配网络的二次谐波阻抗和高次谐波阻抗都很低，而三次谐波阻抗很高。
2. —种实现如权利要求1所述提高射频功率放大器效率的方法的射频功率放大器电路，包括射频功率放大器和输出匹配网络，所述射频功率放大器的输出通过所述输出匹配网络连接到射频功率放大器电路的输出端，其特征在于，在所述射频功率放大器的输出还连接有二次谐波低阻网络和高次谐波低阻网络，使得所述输出匹配网络的二次谐波阻抗和高次谐波阻抗都很低，而三次谐波阻抗很高。
3. 根据权利要求2所述的射频功率放大器电路，其特征在于，所述输出匹配网络包括串联的两个电感，后一个电感的两端各通过一个电容接地。
4. 根据权利要求2所述的射频功率放大器电路，其特征在于，所述二次谐波低阻网络包括在所述功率放大器输出与地之间串联连接的一个电容和一个电感，所述电容的一端连接所述功率放大器，所述电感的一端接地。
5. 根据权利要求2所述的射频功率放大器电路，其特征在于，所述高次谐波低阻网络包括连接在所述功率放大器输出与地之间的 一个电容。
全文摘要
本发明公开了一种提高射频功率放大器效率的方法，以及实现这种方法所采用的射频功率放大器电路，射频功率放大器电路包括射频功率放大器和输出匹配网络，所述射频功率放大器的输出通过所述输出匹配网络连接到射频功率放大器电路的输出端，在所述射频功率放大器的输出还连接有二次谐波低阻网络和高次谐波低阻网络，使得所述输出匹配网络的二次谐波阻抗和高次谐波阻抗都很低，而三次谐波阻抗很高。本发明通过在射频功率放大器的输出连接二次谐波低阻网络和高次谐波低阻网络，有效抑制了二次谐波、三次谐波以及高次谐波，大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真。
文档编号H03F1/02GK101674051SQ20091005793
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者俊 陈 申请人:锐迪科微电子(上海)有限公司