一种双模功率放大器、功率放大方法及其相关设备

本技术涉及射频集成电路，更具体的说，是涉及一种双模功率放大器、功率放大方法及其相关设备。

背景技术：

1、随着通信系统的迅速发展，对功率放大器的性能的需求更高。传统的功率放大器在设计时通常以放大效率为主，如传统的双功率模式的功率放大器，如图1所示，功率放大器可以通过逻辑控制电路根据输入功率的大小，进行高功率模式和低功率模式的切换，从而实现整体电路放大效率的提高。

2、然而，功率放大器在着力于提高放大效率的同时，会牺牲其他参数，如功率放大器的线性性能，因此传统的功率放大器仅局限于高功率模式和低功率模式，在其它模式如高线性模式、宽带模式等模式下则不能够满足需求，应用单一。

3、如何设计一种适用于多种模式或多种场景下的功率放大器，是需要关注的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本技术以便提供一种双模功率放大器、功率放大方法及其相关设备，以拓展功率放大器更多应用场景，增加功率放大器更多应用模式。

2、为了实现上述目的，现提出具体方案如下：

3、一种双模功率放大器，包括第一开关、第二开关、第三开关、增益模式电路和差分模式电路；

4、所述增益模式电路与所述差分模式电路互为并联关系，且均工作于所述双模功率放大器的输入端与所述双模功率放大器的输出端之间；

5、所述第一开关与所述增益模式电路相连，以控制所述增益模式电路的通断；

6、所述第二开关与所述第三开关之间接有所述差分模式电路，以控制所述差分模式电路的通断；

7、所述增益模式电路包括第一级功放电路、第二级功放电路和第三级功放电路，并由所述第一级功放电路通过所述第二级功放电路与所述第三级功放电路串联所构成；

8、所述差分模式电路包括第一变压电路、第一一级差分电路、第二一级差分电路、第一二级差分电路、第二二级差分电路和第二变压电路，所述第一一级差分电路与所述第一二级差分电路串联构成第一差分串联电路，所述第二一级差分电路与所述第二二级差分电路串联构成第二差分串联电路，所述第一差分串联电路与所述第二差分串联电路并联构成差分并联电路，所述差分模式电路为所述第一变压电路通过所述差分并联电路与所述第二变压电路串联所构成。

9、可选的，所述第一级功放电路包括第一串联谐振网络、第一输入匹配电路、第一电流偏置器、第一供压电源、第一电感和第一功放晶体管；

10、其中，所述第一输入匹配电路通过所述第一电流偏置器与所述第一功放晶体管串联构成第一串联子电路，所述第一串联子电路与所述第一串联谐振网络并联构成第一并联子电路，所述第一级功放电路为所述第一供压电源通过所述第一电感与所述第一并联子电路连接所构成；

11、所述第一电流偏置器偏置于a类功放级别。

12、可选的，所述第二级功放电路包括第二串联谐振网络、第一级间匹配电路、第二电流偏置器、第二供压电源、第二电感和第二功放晶体管；

13、其中，所述第一级间匹配电路通过所述第二电流偏置器与所述第二功放晶体管串联构成第二串联子电路，所述第二串联子电路与所述第二串联谐振网络并联构成第二并联子电路，所述第二级功放电路为所述第二供压电源通过所述第二电感与所述第二并联子电路连接所构成；

14、所述第二电流偏置器偏置于浅ab类功放级别。

15、可选的，所述第三级功放电路包括第二级间匹配电路、第三电流偏置器、第三供压电源、第三电感、第一输出匹配电路和第三功放晶体管；

16、其中，所述第二级间匹配电路通过所述第三电流偏置器与所述第三功放晶体管的第一端连接，所述第三供压电源通过所述第三电感与所述第三功放晶体管的第二端连接，所述第三电感与所述第三功放晶体管之间接有所述第一输出匹配电路；

17、所述第三电流偏置器偏置于深ab类功放级别。

18、可选的，所述第一一级差分电路包括第三串联谐振网络、第二输入匹配电路、第四电流偏置器、第四供压电源、第四电感和第四功放晶体管；

19、其中，所述第二输入匹配电路通过所述第四电流偏置器与所述第四功放晶体管串联构成第三串联子电路，所述第三串联子电路与所述第三串联谐振网络并联构成第三并联子电路，所述第一一级差分电路为所述第四供压电源通过所述第四电感与所述第三并联子电路连接所构成；

20、所述第四电流偏置器偏置于ab类功放级别。

21、可选的，所述第一二级差分电路包括第三级间匹配电路、第五电流偏置器、第五供压电源、第五电感、第二输出匹配电路和第五功放晶体管；

22、其中，所述第三级间匹配电路通过所述第五电流偏置器与所述第五功放晶体管的第一端连接，所述第五供压电源通过所述第五电感与所述第五功放晶体管的第二端连接，所述第五电感与所述第五功放晶体管之间接有所述第二输出匹配电路；

23、所述第五电流偏置器偏置于深ab类功放级别。

24、可选的，所述第二一级差分电路包括第四串联谐振网络、第三输入匹配电路、第六电流偏置器、所述第四供压电源、第六电感和第六功放晶体管；

25、其中，所述第三输入匹配电路通过所述第六电流偏置器与所述第六功放晶体管串联构成第四串联子电路，所述第四串联子电路与所述第四串联谐振网络并联构成第四并联子电路，所述第二一级差分电路为所述第四供压电源通过所述第六电感与所述第四并联子电路连接所构成；

26、所述第六电流偏置器偏置于ab类功放级别。

27、可选的，所述第二二级差分电路包括第四级间匹配电路、第七电流偏置器、所述第五供压电源、第七电感、第三输出匹配电路和第七功放晶体管；

28、其中，所述第四级间匹配电路通过所述第七电流偏置器与所述第七功放晶体管的第一端连接，所述第五供压电源通过所述第七电感与所述第七功放晶体管的第二端连接，所述第七电感与所述第七功放晶体管之间接有所述第三输出匹配电路；

29、所述第七电流偏置器偏置于深ab类功放级别。

30、可选的，该双模功率放大器还包括阻抗隔离网络，所述增益模式电路通过所述阻抗隔离网络与所述双模功率放大器的输出端连接。

31、一种功率放大方法，应用于包含有如上所述的双模功率放大器的终端，该方法包括：

32、获取射频输入信号；

33、当所述第二开关和所述第三开关均关闭，且所述第一开关打开时，通过所述增益模式电路对所述射频输入信号放大，得到增益信号，并输出所述增益信号；

34、当所述第二开关和所述第三开关均打开，且所述第一开关关闭时，通过所述差分模式电路对所述射频输入信号差分功放，得到差分功放输出信号，并输出所述差分功放输出信号。

35、一种功率放大装置，应用于包含有如上所述的双模功率放大器的终端，该装置包括：

36、输入信号获取单元，用于获取射频输入信号；

37、增益信号输出单元，用于当所述第二开关和所述第三开关均关闭，且所述第一开关打开时，通过所述增益模式电路对所述射频输入信号放大，得到增益信号；

38、差分功放信号输出单元，用于当所述第二开关和所述第三开关均打开，且所述第一开关关闭时，通过所述差分模式电路对所述射频输入信号差分功放，得到差分功放输出信号。

39、一种功率放大设备，包括存储器和处理器；

40、所述存储器，用于存储程序；

41、所述处理器，用于执行所述程序，实现如上所述的功率放大方法的各个步骤。

42、一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的功率放大方法的各个步骤。

43、借由上述技术方案，本技术的双模功率放大器包括第一开关、第二开关、第三开关、增益模式电路和差分模式电路，所述增益模式电路与所述差分模式电路互为并联关系，且均工作于所述双模功率放大器的输入端与所述双模功率放大器的输出端之间，所述第一开关与所述增益模式电路相连，以控制所述增益模式电路的通断，所述第二开关与所述第三开关之间接有所述差分模式电路，以控制所述差分模式电路的通断，所述增益模式电路包括第一级功放电路、第二级功放电路和第三级功放电路，并由所述第一级功放电路通过所述第二级功放电路与所述第三级功放电路串联所构成，所述差分模式电路包括第一变压电路、第一一级差分电路、第二一级差分电路、第一二级差分电路、第二二级差分电路和第二变压电路，所述第一一级差分电路与所述第一二级差分电路串联构成第一差分串联电路，所述第二一级差分电路与所述第二二级差分电路串联构成第二差分串联电路，所述第一差分串联电路与所述第二差分串联电路并联构成差分并联电路，所述差分模式电路为所述第一变压电路通过所述差分并联电路与所述第二变压电路串联所构成。由此可见，双模功率放大器包含有增益模式电路和差分模式电路，差分模式电路中采用了多级差分电路结构，实现了功率放大器的高宽带性和高线性，当存在提高增益的需求时可切换至增益模式，当存在高线性、宽带需求时，可切换为差分模式，突破了传统的双模功率放大器仅在功放效率上应用的局限性，拓宽了功率放大器的应用模式。