促进功率放大器关闭状态性能的设备和方法技术

本公开涉及促进功率放大器关闭状态性能的设备和方法，其公开了一种峰值放大器。该峰值放大器包括驱动器级、最终级和级间匹配网络。驱动器级具有负载阻抗并被配置为基于输入信号生成驱动器输出。最终级具有最终级输入阻抗并被配置为基于驱动器输出生成峰值输出。级间匹配网络耦合至驱动器级和最终级。级间匹配网络被配置为当峰值放大器接通时将最终级输入阻抗转换为驱动器级的负载阻抗，以及当峰值放大器处于断开状态时为最终级的输入提供短路。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体上涉及电子电路领域，更具体地，涉及促进功率放大器关闭状态性能的设备和方法。
技术介绍
通信系统通常使用集中于限定通道的载波频率附近的传输信号。通过基于振幅、相位、频率和/或它们的组合的调制表示信息来传送信息。在载波频率附近的频率带上通过一个或多个信号来发送信息。射频(RF)功率放大器通常被用于调制，诸如振幅调制。RF功率放大器被要求在大范围的频率和功率电平上进行操作。功率放大器的一些重要特性包括功率效率和增益。为了降低功耗，功率效率是重要的。功率效率越大，功率消耗越少。增益表示输入信号到输出信号的放大量。较大的增益生成输入信号的较大振幅版本来作为功率放大器的输出信号。
技术实现思路
为解决上述问题，本公开提供了一种峰值放大器，包括：驱动器级，具有负载阻抗并且被配置为基于输入信号生成驱动器输出；最终级，具有最终级输入阻抗并且被配置为基于所述驱动器输出生成峰值输出；以及级间匹配网络，耦合至所述驱动器级和所述最终级，并且被配置为当所述峰值放大器处于接通状态时将所述最终级输入阻抗转换为用于所述驱动器级的负载阻抗，并且当所述峰值放大器处于断开状态时向所述最终级的输入提供短路。此外，还提供了一种多级放大器布置，包括：分离器电路，被配置为提供输入信号；主功率放大器，被配置为在功率范围内放大所述输入信号并生成主放大器输出；以及峰值放大器，被配置为放大所述输入信号并生成峰值放大器输出，当所述输入信号具有高于第一电平的振幅时，所述峰值放大器处于接通状态，而当所述振幅小于所述第一电平时处于断开状态，所述峰值放大器具有：级间匹配网络，被配置为在所述接通状态下将最终级输入阻抗转换为驱动器负载阻抗，以及在所述断开状态下在所述峰值放大器的输出处提供开路。此外，还提供了一种操作峰值放大器的方法，包括：识别驱动器级的负载阻抗和最终级的最终级阻抗；配置级间匹配网络，以在所述峰值放大器处于接通状态时转换所述最终级阻抗以匹配所述驱动器级的负载阻抗；以及配置所述级间匹配网络，以在所述峰值放大器处于断开状态时在所述峰值放大器的输出处提供开路。附图说明图1是示出多级功率放大器布置的示图。图2是示出峰值放大器的示图。图3是示出可被峰值放大器使用的驱动器放大器级的示例的示图。图4是示出可被峰值放大器使用的最终放大级的示例的示图。图5是示出峰值放大器的示图。图6是示出配置和操作峰值放大器的方法的流程图。图7是示出操作多级放大器的方法的流程图。图8是示出多级功率放大器布置的操作的曲线图。具体实施方式现在参照附图描述本专利技术，其中类似的参考标号用于表示类似的元件，并且所示结构和器件没有必要按比例绘制。假设系统、方法、设备和实施例使用峰值放大器的驱动器级之间的级间匹配网络(ISMN)。级间匹配网络允许最终功率放大器级的较高栅极偏置，这利于实现较大的增益并减小功耗。多级功率放大器架构或布置是两个或更多个放大器组合或连接以在较低的输出功率下实现高效操作的架构。即使具有小输入信号，处于开启(ON)的放大器也消耗充分多的功率。然而，可以通过在低输出功率状况期间关闭(OFF)一个或多个放大器来减小功耗。低功率状况的示例是用于布置的输入信号相对较小且小于提供输出信号所需的所有放大器级。通过关闭不需要的一个或多个放大器来得到进一步的功率降低。然而，即使关闭，这些放大器通常也具有寄生电容、电感、电阻等。这些寄生特性会通过在栅极节点处注入不想要的电压摆动而在它们的栅极处产生反馈效应。不期望的栅极电压会导致放大器级晶体管的RF电流传导，在放大器级晶体管的漏极处引起未限定的阻抗。此外，未限定的反馈导致不期望的DC功耗。缓解未限定的阻抗和DC功耗的一种技术是将放大器级晶体管的栅极偏置到阈值电压之下。然而，该技术降低了放大器级的增益。图1是示出多级功率放大器布置100的示图。功率放大器布置100接收RF输入信号并根据RF输入信号生成放大的输出信号OUT。输出信号与输入信号的形状匹配，但是具有较大的振幅。布置100生成具有相对较大功率效率和所选增益的输出信号。功率放大器布置100是多级放大器布置。为了说明的目的，布置100被示出具有两级，然而应该理解，可以使用多于两级。多级布置100包括主功率放大器122和ISMN峰值功率放大器124。主放大器122和峰值功率放大器124并行操作。主放大器122在整个操作功率范围内接通(ON)。峰值放大器124仅在RF_IN处于大于或等于第一电平或阈值电平(也称为峰值)的振幅或功率时才接通。因此，输入信号的电平或振幅确定峰值放大器124是接通还是断开(OFF)。在一个示例中，通过设置峰值放大器124的偏置电压，峰值放大器124被配置为当输入信号的振幅超过第一电平时接通。应该理解，其他技术可用于控制峰值放大器124是接通还是断开。分离器Z1分离或引导输入信号到主放大器122和峰值放大器124。在一个示例中，分离器Z1将输入信号除以90度或1/4信号波长，并且将划分的输入信号提供给峰值放大器124。组合器Z2被配置为将主放大器122和峰值放大器124的输出组合成输出信号OUT。在一个示例中，组合器Z2将主放大器122的输出除以90度或1/4信号波长，并将划分的输出信号与峰值放大器124的输出进行组合。主放大器122包括至少一个晶体管，并且通常为AB类线性放大器。如上所述，主放大器122在布置100的整个操作功率范围内都接通。主放大器122的输出包括电压Vmain和电流Imain。ISMN峰值放大器124包括多个晶体管或级以及级间匹配网络。峰值放大器124是C类非线性放大器，并且在输入信号的电平达到或超过第一电平(峰值)时补充主放大器122。峰值放大器124的输出包括电压Vpeaking和电流Ipeaking。级间匹配网络可以是设备、电路装置等。从峰值放大器124和主放大器122的输出组合输出信号。输出信号具有负载电流和负载电压(V_L)。输出信号被施加给由R_L表示的负载。布置100的效率被定义为输出信号除以输入功率的输出功率，主要为提供给主放大器122和峰值放大器124的功率。布置100的增益是输出信号的振幅除以输入信号的振幅。增益通常是线性的。不同于其他方法，当断开时，峰值放大器124消耗少量功率或不消耗功率，并且提供开路作为其输出。级间匹配网络通过使得放大器124的最终级或输出级的输入短接至地来减轻断开状态下的功耗。因此，最终级断开并且其输出提供开路。因此，级间匹配网络促进了布置100的效率，并避免或缓解了反馈效应。峰值放大器124的级间匹配网络利于布置100和其他多级放大器的断开状态行为。应该理解，级间匹配网络和/或峰值放大器124可以用于具有接通和断开的部分的其他放大器布置。图2是示出峰值放大器124的示图。峰值放大器124被用于多级放大器，诸如上面示出的布置100。放大器124生成具有相对较大功率效率和所选增益的输出信号。放大器124利用匹配网络，这减轻了反馈效应，允许最终级的较大栅极偏置，允许较大的增益、较小的功率等。峰值放大器124是多级放大器布置。为了说明的目的，放大器124被示为具有两级，然而应该理解，可以使用多于两级。峰值放大器124包括驱动器放大器级102、级间匹配网络106和最终放大器级104。驱动器放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种峰值放大器，包括：驱动器级，具有负载阻抗并且被配置为基于输入信号生成驱动器输出；最终级，具有最终级输入阻抗并且被配置为基于所述驱动器输出生成峰值输出；以及级间匹配网络，耦合至所述驱动器级和所述最终级，并且被配置为当所述峰值放大器处于接通状态时将所述最终级输入阻抗转换为用于所述驱动器级的负载阻抗，并且当所述峰值放大器处于断开状态时向所述最终级的输入提供短路。

【技术特征摘要】
2015.08.31 US 14/840,9631.一种峰值放大器，包括：驱动器级，具有负载阻抗并且被配置为基于输入信号生成驱动器输出；最终级，具有最终级输入阻抗并且被配置为基于所述驱动器输出生成峰值输出；以及级间匹配网络，耦合至所述驱动器级和所述最终级，并且被配置为当所述峰值放大器处于接通状态时将所述最终级输入阻抗转换为用于所述驱动器级的负载阻抗，并且当所述峰值放大器处于断开状态时向所述最终级的输入提供短路。2.根据权利要求1所述的放大器，其中所述驱动器级包括功率晶体管，所述功率晶体管的栅极被配置为接收所述输入信号并且所述功率晶体管的漏极被配置为提供所述驱动器输出。3.根据权利要求1所述的放大器，其中所述驱动器级根据所述输入信号的第一电平来偏置。4.根据权利要求1所述的放大器，其中当所述输入信号的振幅高于第一电平时，所述峰值放大器处于所述接通状态，以及当所述输入信号的振幅低于所述第一电平时，所述峰值放大器处于所述断开状态，其中所述第一电平大于零。5.根据权利要求1所述的放大器，其中所述最终级包括功率晶体管，所述功率晶体管的漏极耦合至电感器和电源电压，并且被配置为生成所述峰值输出。6.根据权利要求5所述的放大器，其中所述功率晶体管的栅极被配置为接收所述级间匹配网络的输出。7.根据权利要求6所述的放大器，其中所述最终级包括寄生栅极-漏极电容和寄生栅极-源极电容。8.根据权利要求7所述的放大器，其中所述级间匹配网络被配置为基于所述寄生栅极-漏极电容和所述寄生栅极-源极电容补偿所述匹配的输出。9.根据权利要求1所述的放大器，其中所述级间匹配网络连接至所述驱动器级的输出和所述最终级的输入。10.根据权利要求1所述的放大器，其中所述最终级被配置为：当所述峰值放大器处于断开状态时，在其输出处提供输出电路。11.根据权利要求1所述的放大器，还包括组合器，被配置为将所述峰值输...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·席巴赫，T·坎宁，H·蒋，C·舒伯特，P·辛格，R·威尔逊，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE