同时控制增益调节电路202和偏置电路203。相对于采用开关控制 的切换功率模式本发明通过Vctrl控制功率放大器的功率模式选择，使得电路更为简单且 易于集成。
[0043]众所周知，二极管具有开关特性。当加在二极管上的正向压降大于它的开启电压Von时，二极管便打开；反之，当加于二极管的正向压降小于它的开启电压Von或者加上反 向偏压时，二极管便截止。本实施例的增益调节电路202正是利用二极管的开关特性实现 功率切换W及控制。当然二极管可W由其他具有开关特性的元器件所替代，例如=极管、场 效应管等。下面仅W二极管为例，对功率放大器在不同功率模式下实现增益调节的具体方 法进行介绍。
[0044] 当功率放大器需要工作在高功率模式时，Vctrl输入低电平，偏置电路203提供一 个高偏置电压，而增益调节电路202中的二极管Q1关断，呈现一个很高的阻抗，几乎很少 的射频输入信号从该条支路分流到地。增益调节电路202近似断路，使得射频通路上有较 小的信号衰减，从而保证功率放大器输出较高增益。当功率放大器工作在低功率模式时， Vctrl输入高电平，偏置电路203提供较低的偏置电压，增益调节电路202中的二极管Q1打 开。在功率放大器的工作频段内，增益调节电路202导通，呈现一个适当的交流阻抗。而由 电容C1、电阻R2和二极管Q1组成的支路会分流一部分输入信号，致使射频通路上有较大的 信号衰减，从而保证功率放大器有较低的增益。
[0045] 下面通过具体的计算过程，介绍如何选取元器件使得增益调节电路202的调节效 果达到最优。二极管是一个非线性器件，对于非线性电路的分析与计算是比较复杂的。通 常，为了使电路的分析简化，可W用线性元件组成的等效电路来模拟二极管。显然，等效电 路只是在一定条件下的近似。
[0046] 当二极管的两端加上适当的电压V后，其伏安特性可用下式来近似描述：
[0047]
( 1 )
[0048] 其中，Is为反向饱和电流，它与PN结的渗杂和面积有关，与反向电压大小无关。Vt 是热电压，其值可表示为：
[0049] Vx= kT/q (2)
[0化0] 其中T是热力学温度，k是波尔兹曼常数，q是电子电荷量。在室温条件下，V产26mV。
[0化1] 通过模拟二极管伏安特性曲线中某一直流工作点Q附近的电压变化AV与相应的 电流变化Ai之间的关系，可得到二极管的小信号交流阻抗rd，如下式表述：
[0054] 上式表明，二极管的小信号交流阻抗rd的数值与二极管的静态电流I"^的大小成 反比。假设二极管Q1的开启电压为Vth，那么当大于Vth时，二极管Q1导通，流过Q1的 静态电流及二极管压降V。。可由下面的等式求得：
[0 化 5]
[0化6] 进一步可得，二极管Q1导通后，增益调节电路202在工作频率《点呈现的小信号 阻抗为：
[0057]
[0化引而当二极管Q1关断后，增益调节电路202在工作频率《点呈现的小信号阻抗为：
[0059]
[0060] 在设计增益调节电路时，选择较大容值的电容C1和较大阻值的电阻R1，使得Ri> >fd，Ri>>R2, 《R2,那么
[0061]
[0062]Z址戸R1
[0063] 上述可知，当功率放大器工作在高功率模式时，输入低电平，要想二极管Q1呈 现近似关断的状态，则需要选择足够大的电阻R1和容值较大的电容C1，增益调节电路的关 断电阻近似为电阻R1。而功率放大器在低功率模式工作时，输入高电平，二极管Q1打 开，增益调节电路202导通，可W通过调节电阻R2和来获得所需的低增益。
[0064] 第二实施例
[00化]第一实施例中的功率放大器，通过单个增益控制电压Vctrl同时偏置电路和增益 调节电路，可W实现低功率和高功率两种模式下切换。本实施例中所提供的功率放大器不 仅限于两种功率模式的切换，其扩展至多种功率模式的切换。参见图4,偏置电路203'依次 配置有多个增益调节控制电压Vctrll~VctrlN，满足多种功率模式偏置电流的调整。在功 率放大器的输入端的增益调节电路202'同样需要实现多种功率模式控制。本实施例中的 功率放大器采用的增益调节电路202'包括N条独立并联的增益可调支路。每条增益可调 支路包括一个电容、两个电阻W及二极管。每个增益可调支路单独配置增益调节控制电压， 依次分别与偏置电路相对应，设置为Vctrll~VctrlN。
[0066] 另外，本发明中进一步提供了一种移动终端，该移动终端包括第一实施例或第二 实施例中的可调增益功率放大器。
[0067] 综上所述，本发明中的功率放大器仅仅使用一个独立的射频放大通路，即可实现 多种功率模式的切换。在不同功率模式切换时，由偏置电路给主体放大电路提供不同的偏 置电压，同时在信号输入端增加了控制衰减的增益调节电路，来进一步调整优化功率放大 器的增益。本发明中的功率放大器不再仅限于高低两种功率模式的调整，可W满足多功率 模式下的增益调整需求，实现更大的动态范围输出。本功率放大器的电路结构简单且便于 集成，无需采用功率切换开关，通过增益调节控制电压即可实现功率切换，且调整增益方面 效果明显。
[0068] 上面对本发明所提供的可调增益功率放大器、增益调节方法及移动终端进行了详 细的说明。对本领域的技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何 显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
【主权项】
1. 一种可调增益功率放大器，其特征在于包括输入匹配电路、增益调节电路、偏置电 路、主体放大电路、输出匹配电路； 所述输入匹配电路连接于输入端与所述增益调节电路之间； 所述增益调节电路连接于所述输入匹配电路与所述主体放大电路的输入端之间； 所述主体放大电路的输出端连接所述输出匹配电路，正电源端连接供电电源，负电源 端连接所述偏置电路； 所述偏置电路为所述主体放大电路提供不同的偏置电压； 所述增益调节电路和所述偏置电路分别连接增益调节控制电压。2. 如权利要求1所述的可调增益功率放大器，其特征在于所述增益调节电路至少包括 一级增益调节支路； 所述增益调节支路包括电容、电阻以及二极管；其中， 所述电容、第二电阻和二极管串联接地；电容的一端作为输出端，连接于所述输入匹配 电路与所述主体放大电路的输入端之间；所述第二电阻与所述二极管连接点通过第一电阻 连接所述增益调节控制电压。3. 如权利要求2所述的可调增益功率放大器，其特征在于： 当所述增益调节电路包括多级所述增益调节支路时， 各所述增益调节支路并行连接，输出端连接于所述输入匹配电路、所述主体放大电路 之间。4. 如权利要求3所述的可调增益功率放大器，其特征在于： 各所述增益调节支路单独配置增益调节控制电压。5. 如权利要求4所述的可调增益功率放大器，其特征在于： 所述偏置电路配置与多级所述增益调节支路相对应的增益调节控制电压。6. 如权利要求2所述的可调增益功率放大器，其特征在于： 所述二极管由三极管或场效应管所替代。7. -种用于权利要求1~6中任意一项所述的可调增益功率放大器的增益调节方法， 其特征在于： 当功率放大器工作在低频率模式时，所述增益调节控制电压输入高电平，所述偏置电 路为所述主体放大电路提供低偏置电压，所述增益调节电路导通并对所述功率放大器的输 入信号有较大的衰减； 当所述功率放大器工作在高频率模式时，增益调节控制电压输入低电平，偏置电路为 主体放大电路提供高偏置电压，增益调节电路近似断开并对所述输入信号有较小的衰减。8. 如权利要求7所述的增益调节方法，其特征在于所述增益调节电路需满足：Ri>>其中，&为第一电阻的阻值，R2为第二电阻的阻值，(^为电容的容抗，rd为二极管的小 信号交流阻抗，《为所述增益调节电路的工作频率，Zm为低频率模式所述增益调节电路的 小信号阻抗，Z#为高频模式所述增益调节电路的小信号阻抗，VT是热电压。9. 如权利要求8所述的增益调节方法，其特征在于： 当所述功率放大器工作在低频率模式时，通过调节所述第一电阻和所述二极管的静态 电流获取所需的低增益。10. -种移动通信终端，其特征在于包括权利要求1~6中任意一项所述的可调增益功 率放大器。
【专利摘要】本发明公开了一种可调增益功率放大器、增益调节方法及移动终端。该可调增益功率放大器包括输入匹配电路、增益调节电路、偏置电路、主体放大电路、输出匹配电路；输入匹配电路连接于输入端与增益调节电路之间；增益调节电路连接于输入匹配电路与主体放大电路的输入端之间；主体放大电路的输出端连接输出匹配电路，正电源端连接供电电源,负电源端连接偏置电路；偏置电路为主体放大电路提供不同的偏置电压；增益调节电路和偏置电路分别连接增益调节控制电压。本发明的电路结构简单且便于集成，无需采用功率切换开关，可以满足多功率模式下的增益调整需求，实现更大的动态范围输出。
【IPC分类】H03F3/20, H03G3/20
【公开号】CN104917475
【申请号】CN201510081063
【发明人】陈吉
【申请人】上海唯捷创芯电子技术有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年2月15日