专利名称：功率控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率控制装置，特别是一种不需利用功率偶合器侦测输出功率，而是利用功率侦测器侦测各级放大器的输出功率，以有效控制各级放大器的功率与效率的功率控制器。
图1为现有技术功率控制系统的方块图，其中编号100为GSM功率放大器(Power Amplifier)的方块图。该功率放大器100的作用是将射频输入信号(Radio Frequency Signal)的功率放大，并经由天线190发射出去。该功率放大器100可适用于手机的功率控制系统。如图1所示，现有技术功率控制器100包含驱动级(Driver Stage)放大器110、中间级(Inter Stage)放大器120、功率级(Power Stage)放大器130、以及各级放大器的匹配电路140、141与142。另外，为了让各级放大器在适当的工作环境动作，功率控制器100还包含直流偏压与类比功率控制电路150、151。控制电路150接收第一控制信号APC1，且用来控制驱动级放大器110与中间级放大器120。而控制电路151则接收第二控制信号APC2，且用来控制功率级放大器130。
如图1所示，该功率控制系统利用天线190将功率控制器100的射频输出信号发射出去，同时利用功率耦合器(power coupler)180与功率侦测单元170侦测射频输出信号的功率大小。功率侦测单元170根据输出功率的大小产生一控制信号APC。该控制信号APC即输入至功率控制器100的APC1与APC2，从而控制功率控制器100的各级工作电压。
由于功率控制器100的输出信号的功率相当高，经过功率耦合器180时会造成相当大的功率损失而浪费能源。而且，最后一级输出的功率为接近饱和区域(Saturated Region)，因此很难以功率耦合器正确地侦测功率大小并加以控制，且会有高功率损失(high Power loss)而产生的阻抗不匹配(impedancemismatching)的问题。同时，该功率耦合器180的体积会影响使用该控制系统的装置的小型化。再者，由于该控制系统仅提供一APC信号给功率控制器100的控制单元150、151，虽然在高功率输出时，放大器会有高效率，但在低功率输出时，放大器则无法产生高效率，亦浪费能源。
为克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提出一种在功率控制器内部具有功率侦测单元的功率控制器。
本发明的另一目的是提出一种不需外接功率耦合器即可侦测输出功率的功率控制器。
本发明的再一目的是提出一种可个别控制各级放大器的偏压的功率控制器，使其可在高功率时达到高效率，且在低功率时亦可达到高效率。
为达成上述目的，本发明功率控制器包含可接收发射信号并加以功率放大的复数级放大器，以及用以匹配前述各级放大器的复数个匹配电路，连接于前述复数级放大器之间；还包括用来侦测前述各级放大器的功率并产生侦测信号的功率侦测器；一偏压控制电路，可接收前述功率侦测器的侦测信号、借以根据前述各级放大器的功率大小产生前述各级放大器的偏压、并使各级放大器达到最佳效率。
若仅侦测最后一级输出的功率，因为接近饱和区域，因此很难正确地侦测功率大小并加以控制，且会有高功率损失而产生的阻抗不匹配的问题。因此，本发明提出从第一、二级输出处即侦测功率，以达到较线性的控制。
由于本发明的功率控制器可根据控制器本身的功率侦测器所侦测出的各级输出功率来个别调整各级放大器的偏压与工作环境，因此可在高功率时达到高效率，且在低功率时亦可达到高效率。再者，本发明的功率控制器已包含自行侦测功率的功能，并能自行调整偏压，因此使用该功率控制器的功率控制系统不需另外设置一功率耦合器来侦测输出功率。所以，本发明的系统可达到小型化，且同时节省功率损失。
以下为本发明的附图图1为现有技术功率控制系统的方块图2为本发明功率控制系统的方块图；图3为图2的功率控制器的电路图。
图中元件符号说明10功率放大器21、22、23放大器31、32、33、34匹配电路 41、42、43功率侦测器50偏压控制单元 51偏压控制电路52、53、54放大器55比较器下面结合附图对本发明做进一步详述图2为本发明功率控制器的方块图。该功率控制器10与现有技术功率控制器相同，亦包含驱动级放大器21、中间级放大器22、功率级放大器23、以及匹配电路31、32、33与34。这些放大器21、22、23与匹配电路31、32、33、34的功能与作用与现有技术功率控制器相同，不再重复说明。
为了取得各级放大器的输出功率，本发明功率控制器10还包含复数个功率侦测器41、42、43，并分别连接于匹配电路32、33、34上，当然亦可连接于各级放大器上。这些功率侦测器41、42、43用来侦测各级放大器的输出功率，并产生侦测信号DS1、DS2与DS3。偏压控制电路51即根据这些功率侦测器41、42、43的侦测信号DS1、DS2与DS3，分别产生三组偏压信号VAPC1、VAPC2与VAPC3给各级放大器。由于偏压控制电路51可个别控制各级放大器的工作环境，因此不管是任何功率范围，该功率控制器10皆可保持在较高效率。当然，虽然本实施例同时使用三个功率侦测器41、42、43，但亦可根据不同设计仅使用一个或两个功率侦测器。例如，仅使用功率侦测器41与43，或仅使用功率侦测器41与42等。
图3为图2功率控制器的部分电路图的例子。如该图所示，该实施例是以三极管作为放大器，因此三极管T1、T2、T3分别作为各级放大器的元件。而各级偏压值VAPC1、VAPC2与VAPC3分别经由R1、R2与R3连接至各三极管T1、T2、T3的基极，用来控制各三极管的基极电压。如图所示，本实施例是以二极管D1、D2与D3作为功率侦测器，其输出信号分别为侦测信号DS1、DS2与DS3。当然，功率侦测器的元件并不限于二极管，其他例如电感、电阻与电容串联电路等等，均可作为功率侦测器。由于本发明的功率侦测器直接连接于匹配电路，因此可借由匹配的动作同时侦测功率，不但设计简单且可节省功率损失。
如图2与3所示，本发明功率控制器10的偏压控制单元50还包含一比较器55。该比较器55在该功率控制器10不输出信号时，亦即驱动级放大器21的输出功率低于一临界值时，送出一衰减致能信号V-E至信号旁路单元56，该信号旁路单元56的实施电路如图3所示。该信号旁路单元56收到衰减致能信号后，即通过三极管T4、T5将射频输入信号经由电容C7接地，使该射频输入信号不会因为信号过强而推动驱动级放大器21。如此，该功率控制器10的各级放大器不会输出功率，从而节省了能源。
以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，可进行各种形式的变更。
权利要求
1.一种功率控制器，包含可接收发射信号并加以功率放大的复数级放大器，以及复数个匹配电路，匹配前述各级放大器并连接于前述复数级放大器之间；其特征是它还包括用来侦测前述各级放大器的功率并产生侦测信号的功率侦测器；一接收前述功率侦测器的侦测信号、借以根据前述各级放大器的功率大小产生前述各级放大器的偏压、并使各级放大器达到最佳效率的偏压控制电路。
2.如权利要求1所述的功率控制器，其特征是其中前述偏压控制电路包含一在该功率控制器不动作时输出一旁路控制信号的比较器。
3.如权利要求2所述的功率控制器，其特征是它还包含一在前述旁路控制信号致能时，将前述发射信号接地，使该发射信号不会传送至前述各级放大器的信号旁路单元。
全文摘要
本发明公开了一种不需功率耦合器来侦测输出功率的功率控制器,包含:复数级放大器,可接收发射信号并加以功率放大;复数个匹配电路,可连接于复数级放大器之间,以匹配各级放大器;功率侦测器,用来侦测各级放大器的功率并产生侦测信号;以及一偏压控制单元,接收功率侦测器的侦测信号,借以根据各级放大器的功率大小,产生各级放大器的偏压,以便调整各级放大器所需的功率且达到最佳效率。
文档编号H03F1/30GK1382000SQ01109579
公开日2002年11月27日 申请日期2001年4月18日 优先权日2001年4月18日
发明者陈智圣, 苏耿立 申请人:联发科技股份有限公司