专利名称：用于切换功率放大器的方法
技术领域：
本发明涉及功率放大器的切换方法。
背景技术：
码分多址(CDMA)型手持设备使用接近度来使链路必须广播的功率量最小。随着手持设备和基站之间距离的减小，这两个组件都降低它们的发射功率。平均来说，CDMA链路需要可用峰值功率的约1％。图1a-b图示了用户功率需求。从图1b中可以看出，手持设备在一半时间发射功率小于0dBm(1mW)，并且很少需要发射23dBm(200mW)。由于该动态范围需求，所以发射器必须既能够在非常高的功率模式中工作，又能够在非常低的功率模式中工作。由于功率放大器是功率的主要使用者，所以其在整个范围上的效率是很重要的。同时，可以减小发射Tx功率，从而可用的接收Rx功率更高。从而接收器要求的灵敏度较低。
开关被用来切换功率放大器，但是它们很难实现。这要求这样一种状态，即在开关断开时功率放大器开启，并以高功率发射。而当功率放大器关闭时，开关闭合，从而实现绕过功率放大器的通路。
CDMA对发射中的任何失真都非常敏感。当功率放大器以高功率发射时，断开的开关在其端子之间有高RF电压。正是在这种情形下开关产生失真。为了说明，当CDMA的功率放大器以0.5W的功率发射时，峰值RF电压在50欧姆时可以为8V，而控制电压可以小到只有2V。开关必须被设计为在RF电压远高于控制电压的时仍保持断开。该RF电压可以使开关部分闭合，从而产生失真。使开关更大可以减小失真，但是无法消除失真。更大的开关更为昂贵。针对这种失真对开关进行测试可能是非常困难的。闭合的开关失真不大，因为其端子之间的RF电压非常小。
发明内容
一种功率放大器开关电路包括发射滤波器。具有输入的第一开关连接到发射滤波器。第二开关连接到第一开关的第一输出。双工器的接收部分连接到第二开关的输出。功率放大器接收第一开关的第二输出并且被连接到输出匹配网络。双工器的发射部分插入在输出匹配网络和第三开关的输入之间。移相器插入在天线输出和第二开关的输入之间。
图1a-b图示了CDMA型手持设备的功率需求。
图2是现有技术的电路图。
图3a-c图示了本发明的实施例。
图4图示了本发明的实施例。
具体实施例方式
采用了许多方法来构建有效的大范围功率放大器。每种方法都在高和低功率状态之间、在较高复杂度和简易性之间、在增加成本和降低功能之间寻求平衡。如果从PA从移去对低功率效率的要求，则可以重新评估对高功率效率的益处的权衡。
如果开关总是插入到RF电压较低的发射器中，则不会有失真，所以可以使用小的、未经测试的开关。这可以通过将开关结合到双工器中来实现。图2图示了与双工器一同使用的现有技术的功率放大器。该功率放大器可以被替代为经切换的功率放大器，但是也会遇到上面所述的所有问题。
图3a-c图示了只有在RF电压较低时开关才断开的实施例10。发射滤波器12连接到第一开关14的输入。第一开关14的第一输出连接到第二开关32的输入，第二开关32的输出连接到双工器的20b的接收部分。功率放大器16插入在第一开关14的第二输出和输出匹配网络(OMN)18之间。双工器20a的发射部分连接在OMN 18和第三开关22的输入之间。移相器26插入在天线24的输出和第二开关32的输入之间。
在该实施例中，第一和第二开关之间插入有串联的可选移相器28和可选开关30。
第一开关14位于功率放大器16之前，只能看见低于10mW的信号。所产生的RF电压只有1.2V，所以开关14在需要时总保持断开，而不产生失真。
第二开关32的输出连接到双工器的Rx滤波器20b，其在Tx频率时是短路电路。λ/4移相器26保护Tx通路免受该短路电路的影响，如同在双工器20中一样。因此，在该开关32处永远没有高RF电压。
第三开关22只在发射器关闭时断开。其最大RF仍然不超过1.2V。没有那个断开的开关经受的RF电压与控制电压相比较高。
第一开关14必须是高隔离开关。当断开时，开关14必须具有比功率放大器具有增益时具有的更高的隔离度。这确保了在增益状态下的稳定操作。
第二开关32是低隔离开关。当功率放大器关闭时，RX滤波器一定不能短路可替换Tx通路。从而，在第二开关32中必须有足够的隔离度以防止该短路。然而，来自基站的Rx信号必须经过其到达接收器。约10dB的隔离度将实现这两个目的。
第三开关22必须类似地保护可替换Tx通路免受低负载(如双工器20a的Tx部分)的影响。第三开关22需要刚好足够的隔离度以确保足够的发射，但是应当在闭合状态时损耗最小，以不影响功率放大器16的效率。
将功率放大器旁通开关与双工器组合在一起消除了这样的要求，即开关在经历高RF电压的同时必须保持断开并且无失真。这允许完全切断功率放大器，并延长在手持设备中使用时的通话时间。
可选移相器28可以位于第一和第二开关14、32之间。这可以补偿当在功率放大器和切换状态之间拨动时的任何突发相变。
图4图示了替换实施例。在该实施例中，低功率放大器34位于第一和第二开关14、32之间。该放大器34将提供与主放大器16相似的相位延迟，从而消除切换时相位的不连续。
权利要求
1.一种设备，包括发射滤波器；输入连接到所述发射滤波器的第一开关；连接到所述第一开关的第一输出的第二开关；连接到所述第二开关的输出的双工器的接收部分；接收所述第一开关的第二输出并且被连接到输出匹配网络的功率放大器；插入在所述输出匹配网络和第三开关的输入之间的双工器的发射部分；以及插入在天线输出和第二开关的输入之间的移相器。
2.如权利要求1所述的设备，还包括插入在所述第一开关的第二输出和所述第二开关的输入之间的串联的第二移相器和第三开关。
3.如权利要求1所述的设备，还包括插入在所述第一开关的第二输出和所述第二开关的输入之间的低功率放大器。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述第一开关是高隔离开关；并且所述第二开关是低隔离开关。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述第一和第二开关被至少10dB隔离。
6.如权利要求5所述的设备，还包括插入在所述第一开关的第二输出和所述第二开关的输入之间的串联的第二移相器和第三开关。
7.如权利要求5所述的设备，还包括插入在所述第一开关的第二输出和所述第二开关的输入之间的低功率放大器。
全文摘要
一种功率放大器开关电路包括发射滤波器。具有输入的第一开关连接到发射滤波器。第二开关连接到第一开关的第一输出。双工器的接收部分连接到第二开关的输出。功率放大器接收第一开关的第二输出并且被连接到输出匹配网络。双工器的发射部分插入在输出匹配网络和第三开关的输入之间。移相器插入在天线输出和第二开关的输入之间。
文档编号H04B1/44GK1841951SQ20061000146
公开日2006年10月4日 申请日期2006年1月17日 优先权日2005年3月29日
发明者迈克尔·路易斯·弗兰克 申请人:安捷伦科技有限公司