一种功率放大器及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于电子技术领域，具体涉及一种功率放大器及其应用。
【背景技术】
[0002]物联网(Internet of things)是目前信息网络化发展的重要趋势，被称为计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，其中无线射频识别技术RFID已经成为物联网关键技术之一。RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，以其识别可无线读写、信号穿透能力强、距离远、使用寿命长、环境适应性好、可多标签同时识别、信息存储容易大和数据可改写等优点，近年来得到广泛应用。
[0003]在无源UHFRFID系统中，为了完成读写器和标签之间的正常通信，读写器需要持续给标签提供能量。尤其对于需要远距离(10米以上)读取标签的情况，读写器的天线端口典型情况下需要输出1W的输出功率。并考虑到读写器中的功率放大器后面的无源器件如定向耦合器、开关以及馈线的插损，功率放大器需要输出2W的功率，兼顾线性度要求，采用Class A或者Class AB结构的功率放大器的效率只有15%?20%左右，因此仅仅功率功率放大器的电源需要提供超过10W以上的功率。当这样的读写器模块嵌入到手持机中，不光会影响电池的寿命，也会增加散热的设计难度，进而影响整个整机的可靠性。基于以上的考虑，在保证线性度要求下，提高读写器中功率放大器的效率具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种功率放大器，以解决现有技术存在的效率较低，线性度较低的问题。
[0005]本发明还要解决的技术问题是提供上述功率放大器的应用。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种功率放大器，它包括耦合器、功率放大器1、功率放大器2、和合路器；
[0008]其中，
[0009]功率放大器1为高效率的C类放大器，具有高增益，工作在饱和区；
[0010]功率放大器2为低效率，高线性度A类放大器，具有低增益。
[0011]其中，功率放大器1将耦合器耦合过来的射频调制信号限幅输出并去除调制信号，只输出载波信号。
[0012]其中，功率放大器2实现调制功能。
[0013]其中，合路器将功率放大器1输出的载波信号和功率放大器2输出的调制通过合路器合成一路调制信号。
[0014]上述功率放大器在无源UHFRFID读写器系统中的应用。
[0015]其中，所述的应用方法为无源UHFRFID读写器射频发射机的驱动放大器的输出接高效率和高线性度的功率放大器的输入，而高效率和高线性度功率放大器的输出接板级的耦合器，其他部分是通用的无源UHF RFID读写器电路结构。
[0016]上述功率放大器在无源UHF RFID手持读写机中的应用。
[0017]上述功率放大器在符合无源UHF RFID国家标准或国家军用标准读写器系统中的应用。
[0018]有益效果:
[0019]与现有技术相比，本发明的高功率输出主要通过高效率的功率放大器1实现，而高线性度和低效率的功率放大器2只需要实现调制功能，使得本发明具有高效率和不损失线性度的优点。本发明应用于无源UHF RFID读写器中，可使无源UHF RFID读写器具有更高的效率和高的线性度。本发明应用于无源UHF RFID手持读写机，可使无源UHF RFID手持读写机具有长电池寿命、低散热、高可靠性的特点。对于实现UHF RFID国家标准或国家军用标准中的30 %调制深度的调制信号，新的功率放大器的结构与传统的功率放大器结构相比，效率从15%?20%提高到40%以上。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构不意图；
[0021 ]图2为采用传统功率放大器的无源UHF RFID系统的示意图；
[0022]图3为采用本发明的UHFRFID读写器框图。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]如图1所示的功率放大器，它包括耦合器(1)、功率放大器1(2)、功率放大器2(3)、和合路器(4)。
[0025]功率放大器1(2)为高效率的C类放大器，具有高增益，工作在饱和区；其中，功率放大器1(2)将耦合器耦合过来的射频调制信号限幅输出并去除调制信号，只输出载波信号。
[0026]功率放大器2(3)为低效率，高线性度A类放大器，具有低增益，实现调制功能。
[0027]合路器(4)将功率放大器1(2)输出的载波信号和功率放大器2 (3)输出的调制通过合路器合成一路调制信号。
[0028]实施例2
[0029]图2为采用传统功率放大器的无源UHFRFID系统的示意图。
[0030]在无源UHFRFID系统中，为了完成读写器和标签之间的正常通信，读写器需要持续给标签提供能量。尤其对于需要远距离(10米以上)读取标签的情况，读写器的天线端口典型情况下需要输出1W的输出功率。并考虑到读写器中的功率放大器后面的无源器件如定向耦合器、开关以及馈线的插损，功率放大器需要输出2W的功率，兼顾线性度要求，采用Class A或者Class AB结构的功率放大器的效率只有15%?20%左右，因此仅仅功率功率放大器的电源需要提供超过10W以上的功率。当这样的读写器模块嵌入到手持机中，不光会影响电池的寿命，也会增加散热的设计难度，进而影响整个整机的可靠性。
[0031]采用新的功率放大器电路结构很容易的应用到无源UHFRFID读写器系统中，如图3所示。
[0032]其中，射频发射机的驱动放大器的输出接功率放大器的输入，而功率放大器的输出接板级的耦合器，其他部分是通用的读写器电路结构。新的功率放大器和传统的的功率放大器实现同样的功能，但具有更尚的效率和尚的线性度。
[0033]实施例3
[0034]本发明的高效率和高线性度的功率放大器可应用在符合无源UHF RFID国家标准或国家军用标准读写器系统中。
[0035]对于实现UHF RFID国家标准或国家军用标准中的30%调制深度的调制信号，采用新的功率放大器结构，如果最终要求2W的调制信号的功率的80 %来自高效率(如65 %效率)的功率放大器1，而20 %，的功率来自低线性度和效率(如18 %效率)的功率放大器2，这样新的功率放大器的效率约为42,5%( = (1.6/0.65+0.4/0.18)/2)，而能够保持足够的线性度。因此，新的功率放大器的结构与传统的功率放大器结构相比，效率从15 %?2 0 %提高到40%以上。
【主权项】
1.一种功率放大器，其特征在于，它包括耦合器(1)、功率放大器1 (2)、功率放大器2(3)、和合路器(4); 其中， 功率放大器1 (2)为高效率的C类放大器，具有高增益，工作在饱和区； 功率放大器2 (3)为低效率，高线性度A类放大器，具有低增益。2.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，功率放大器1(2)将耦合器耦合过来的射频调制信号限幅输出并去除调制信号，只输出载波信号。3.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，功率放大器2(3)实现调制功能。4.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，合路器(4)将功率放大器1(2)输出的载波信号和功率放大器2(3)输出的调制通过合路器合成一路调制信号。5.权利要求1所述的功率放大器在无源UHFRFID读写器系统中的应用。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的应用方法为无源UHFRFID读写器射频发射机的驱动放大器的输出接高效率和高线性度的功率放大器的输入，而高效率和高线性度功率放大器的输出接板级的耦合器。7.权利要求1所述的功率放大器在无源UHFRFID手持读写机中的应用。8.权利要求1所述的功率放大器在符合无源UHFRFID国家标准或国家军用标准读写器系统中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种功率放大器，它包括耦合器、功率放大器1、功率放大器2、和合路器；其中，功率放大器1为高效率的C类放大器，具有高增益，工作在饱和区；功率放大器2为低效率，高线性度A类放大器，具有低增益。与现有技术相比，本发明的高功率输出主要通过高效率的功率放大器1实现，而高线性度和低效率的功率放大器2只需要实现调制功能，使得本发明具有高效率和不损失线性度的优点。
【IPC分类】G06K7/10, H03F3/68
【公开号】CN105490650
【申请号】CN201511023857
【发明人】江汉, 斯科特·邱, 朱晓东
【申请人】智坤（江苏）半导体有限公司, 上海智坤半导体有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月31日