电源性电流功率放大装置专利（功率放大器的设计与 *** 论文）

有哪些 *** 和技术来提高功率放大

专利名称提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构的 *** ***

技术领域本发明涉及一种提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构。

背景技术功率放大器是无线通信系统中一个关键的组件，其线性度和效率一直是被关注的焦点。随着第三代移动通信系统(如WCDMA，CDMA2000)的发展，线性调制技术越来越被广 泛采用。功率放大器的线性度对于通信系统能否不失真地传输放大数据信号起着至关重要 的作用。功率放大器的线性度越好则经过放大器放大的信号波形越不容易产生畸变与失 真，从而使输入数据信号得到理想地放大并输出。另外，功率放大器的效率也是另一个研究 的重点。功率放大器的耗能约占由其组成的无线通信发射系统耗能的1/3，提高其效率对于 提高整个发射系统的效率具有重要作用。对于基站、雷达这类大功率无线通信发射系统来 讲，提高效率可以减小其损耗的功率，提高发射系统对能源的利用率；而对手机等利用电池 或者蓄电池供电的发射系统来讲，提高效率可以使这些设备工作时间更长。考虑到效率及 线性度对功率放大器的重要性，目前，如何使功率放大器在满足高线性度要求的情况下拥 有较高的效率成为研究的重点。目前提高功率放大器线性度主要的几种 *** 包括前馈技术、反馈技术以及包络消 除与恢复技术等。前馈及反馈技术虽能有效提高功率放大器的线性度，但其会极大地降低 功率放大器的功率附加效率(PAE)。包络消除与恢复技术虽然能在改善功率放大器线性度 的同时，不影响功率放大器的效率，但该技术所采用的电路结构非常复杂，不利用对电路的 设计，且使电路制造的成本增加。

发明内容

本发明目的是提供一种提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，使 得在不增大功率放大器静态功耗的情况下，既增强了功率放大器的谐波抑制，又显著提高 了功率放大器的线性度与功率附加效率。本发明的技术方案是一种提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构， 所述功率放大器设有输入晶体管及输出晶体管，它们串叠在一起构成Cascode结构，所述 输出晶体管的集电极与地之间连接有抑制二次谐波信号输出的二次谐波串联谐振 *** ，所 述输出晶体管的集电极与输出匹配 *** 之间连接有将三次谐波信号反射回集电极的三次 谐波并联谐振 *** 。利用谐振 *** 对谐波信号进行控制，从而抑制谐波信号输出，提高功率 放大器的线性度与功率附加效率。进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述二 次谐波串联谐振 *** 包括串联连接于所述输出晶体管的集电极和地之间的第四电容和第 二电感；即二次谐波串联谐振 *** 的输入端连接输出晶体管的集电极、输出端接地，它将集 电极输出的二次谐波信号短路到地。进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述三次谐波并联谐振 *** 包括并联连接于所述输出晶体管的集电极和功率放大器的输出端口 输出匹配 *** 之前的第五电容和第三电感；即三次谐波并联谐振 *** 的输入端连接输出晶 体管的集电极、输出端连接功放电路的输出匹配 *** ，它对集电极输出的三次谐波信号开 路，将三次谐波信号反射回集电极。在上述三次谐波并联谐振 *** 和功率放大电路的输出端之间设有输出端隔直电 容与输出匹配 *** 。进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述功 率放大器电路为包括共射输入晶体管和共基输出晶体管的Cascode (共射共基)结构。当 然，在其它类型的功率放大器电路中，在输出晶体管的集电极和输出端口之间也可以连接 上述二次谐波串联谐振 *** 和三次谐波并联谐振 *** ，达到提高了功率放大器的线性度与 功率附加效率的目的。进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述 Cascode结构的输出晶体管的基极和地之间连接有二次谐波并联谐振 *** ，即所述二次谐 波并联谐振 *** 的输入端接输出晶体管的基极，输出端接地，它提高了基频信号的增益，抑 制了二次谐波信号。进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述二 次谐波并联谐振 *** 包括并联连接在输出晶体管的基极和地之间的第二电容和基频串联 谐振 *** 。进一步的，在上述提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构中，所述基 频串联谐振 *** 包括串联连接的之一电感和第三电容。本发明的优点是1.本发明在Cascode结构功率放大器输出晶体管集电极依次连接的二次谐波串 联谐振 *** 与三次谐波并联谐振 *** ，可用于提高其它类型功率放大器的线性度与功率附 加效率。2.本发明的Cascode电路在输出晶体管的基极连接二次谐波并联谐振 *** ，提高 了 Cascode电路对基频信号的增益并抑制Cascode电路对二次谐波信号的增益。3.本发明的Cascode电路在输出晶体管的基极所连接的二次谐波并联谐振 *** 可用于抑制Η次谐波信号。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1为本发明具体实施例的电路结构示意图；图2为本发明具体实施例二次谐波并联谐振 *** 作用示意图；图3为本发明具体实施例的输出晶体管集电极连接的 *** 结构示意图；图4为本发明具体实施例的输出晶体管集电极输出电压叠加三次谐波后的波形 示意图；图5为本发明具体实施例的输出晶体管集电极输出叠加三次谐波前后的集电极 电流波形比较示意图。其中C1之一电容；C2第二电容；C3第三电容；C4第四电容；C5第五电容；C6隔直电容；Ll之一电感；L2第二电感；L3第三电感；Ql输入晶体管；Q2输出晶体管；Rl电阻。

具体实施例方式实施例如图1和图2所示，本实施例为一种Cascode功率放大器电路，所述 Cascode功率放大器包括输入晶体管Ql和输出晶体管Q2，所述输入晶体管Ql的基极连接 功率放大器的输 入端口，在输入端口和输入晶体管的基极之间还连接有之一电容Cl，输入 晶体管Ql的发射极接地、集电极与输出晶体管Q2的的发射极串联。所述输出晶体管Q2的 基极连接二次谐波并联谐振 *** 的输入端，所述二次谐波并联谐振 *** 的输出端接地；所 述输出晶体管Q2的集电极依次通过二次、三次谐波谐振 *** 及输出匹配 *** 后与功率放 大器的输出端口连接。所述二次谐波并联谐振 *** 包括并联连接在输出晶体管Q2的基极和地之间的第 二电容C2和基频串联谐振 *** ；该 *** 并联谐振在二次谐振频率点。所述基频串联谐振网 络包括串联连接的之一电感Ll和第三电容C3，该 *** 串联谐振在基频谐振频率点。 如图1和图3所示，所述二次及三次谐波谐振 *** 包括输入端分别与所述输出晶 体管Q2的集电极连接的二次谐波串联谐振 *** 和三次谐波并联谐振 *** ，所述二次谐波 串联谐振 *** 的输出端接地，所述三次谐波并联谐振 *** 的输出端连接输出匹配 *** 及隔 直电容C6后与功率放大器的输出端口连接。所述二次谐波串联谐振 *** 包括串联连接于所述输出晶体管Q2的集电极和地之 间的第四电容C4和第二电感L2，该 *** 串联谐振在二次谐振频率点。所述三次谐波并联谐振 *** 包括并联连接于所述输出晶体管Q2的集电极和功率 放大器的输出匹配 *** 之间的第五电容C5和第三电感L3，该 *** 并联谐振在三次谐振频率点。输出晶体管Q2的高频小信号等效模型如图2所示。由该图可看出，晶体管集电极 输出电流由跨导、Rbb,上所分得电压Ube决定，在8_ 保持不变的情况下，Ube的大小 决定了压控电流源所产生电流的大小。由图2可以看出IV Rbb,串联与二次谐波并联谐振 *** 的等效阻抗一起对经输入晶体管Ql放大的交流信号进行分压，Rbe,与Rbb,上所分得电 压为Ube0对于基频信号，二次谐波并联谐振 *** 中的基频串联谐振 *** 谐振，其阻抗为最 小值R1。此时，二次谐波并联谐振 *** 等效为Rl与第二电容C2的并联，由于Rl远远小于 第二电容C2电抗的大小，该 *** 的阻抗主要由Rl决定。由于二次谐波并联谐振 *** 所等 效阻抗变小，Ube得到提高，所以由共基晶体管Q2集电极输出的基波电流增大，提高了基波 信号的增益。对于二次谐波信号，二次谐波并联谐振 *** 并联谐振，该 *** 等效阻抗为更大值。 此时，Ute减小。所以由输出晶体管Q2集电极输出的二次谐波电流减小，二次谐波信号得到 抑制。如图3所示，本实施例中输出晶体管Q2放大后的交流信号由输出晶体管Q2的集 电极输出，经二次谐波串联谐振 *** 对其滤波后通过三次谐波并联谐振 *** 到达输出匹配 *** 。二次谐波串联谐振 *** 将二次谐波信号短路到地，有效地抑制了二次谐波，使输出晶 体管Q2集电极电压中的二次谐波分量的幅度很小，可近似忽略，提高了功率放大器的线性度。 另外，在保证基频串联谐振 *** 谐振在基波信号的情况下，调整之一电感Li、第二 电容C2与第三电容C3的值，可使二次谐波并联谐振 *** 并联谐振在所需的Η次谐波频率， 从而抑制Η次谐波信号的增益。抑制Η次谐波信号的 *** 所要满足的公式为 该公式中，Fo为基波频率，Fn为Η次谐波频率。三次谐波并联谐振 *** 对三次谐波而言等效为开路，将三次谐波信号反射回集电 极。如图4所示，调整三次谐波并联谐振 *** 中的第三电感L3与第五电容C5，可使三次谐 波分量与基波分量在集电极同相叠加，使输出晶体管Q2集电极输出电压波形变为类似方 波的形状。如图5所示，叠加的三次谐波使已进入饱和区工作的晶体管重新工作于放大区， 提高了原本由于晶体管饱和而凹陷的集电极电流的幅度，从而提高了功率放大器的输出功 率及功率附加效率。另外，三次谐波并联谐振 *** 抑制了三次谐波信号的输出，提高了功率放大器的 线性度。综上所述，二次谐波并联谐振 *** 中的基频串联谐振 *** 提高了功率放大器对基 频信号的增益。二次谐波并联 *** 及二次谐波串联 *** 有效抑制了二次谐波信号的放大与 输出，提高了 Cascode功率放大器的线性度。三次谐波信号被三次谐波并联谐振 *** 反射 后，在Cascode放大器共基极晶体管的集电极与基波信号同相叠加，使集电极电压波形变 为类似方波的形状。由于集电极电压波形的改变，集电极电流的幅度得到提高，从而提高了 功率放大器的输出功率及功率附加效率。另外，三次谐波并联谐振 *** 抑制三次谐波信号 传输到负载，提高了功率放大器的线性度。本发明通过利用电容与电感的串并联 *** 对谐波信号进行控制，在不增大功率放 大器静态功耗的情况下，既提高了功率放大器的输出功率和功率附加效率，又显著提高了 功率放大器的线性度。

权利要求

一种提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，所述功率放大器设有输出晶体管(Q2)，其特征在于所述输出晶体管(Q2)的集电极与地之间连接有抑制二次谐波信号输出的二次谐波串联谐振 *** ，所述输出晶体管(Q2)的集电极与输出匹配 *** 之间连接有将三次谐波信号反射回集电极的三次谐波并联谐振 *** 。

2.根据权利要求1所述的提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，其特征 在于所述二次谐波串联谐振 *** 包括从所述输出晶体管(Q2)的集电极到地之间串联的 第四电容(C4)和第二电感(L2)，谐振至二次谐波。

3.根据权利要求1或2所述的提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，其 特征在于所述三次谐波并联谐振 *** 从所述输出晶体管(Q2)的集电极到功率放大器的 输出匹配 *** 之间并联的第五电容(C5)和第三电感(L3)，谐振至三次谐波。

4.根据权利要求3所述的提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，其特征 在于所述功率放大器电路为由共射的输入晶体管(Ql)和共基的输出晶体管(Q2)串叠构 成的Cascode结构。

5.根据权利要求4所述的提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，其特征 在于所述Cascode结构的输出晶体管(Q2)的基极连接有提高基频信号增益并抑制二次谐 波信号输出的二次谐波并联谐振 *** 。

6.根据权利要求5所述的提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，其特征 在于所述二次谐波并联谐振 *** 包括从输出晶体管(Q2)的基极到地之间并联的第二电 容(C2)和基频串联谐振 *** ，谐振至二次谐波。

7.根据权利要求6所述的提高功率放大器线性度及功率附加效率的电路结构，其特征 在于所述基频串联谐振 *** 包括从所述输出晶体管(Q2)到地之间依次串联的第三电容 (C3)和之一电感(Li)。

这个专利号是真的吗200420093189.5

是

申请号： 200420093189 申请日： 2004/09/13

公开号： 公告号： 2735554

授权日： 2005-10-19 授权公告日： 2005-10-19

专利类别： 新型 国别省市代码： 11[中国|北京]

*** 机构代码： 11241[对照表] *** 人： 吴忠仁 曾晓芒

发明名称： 铅蓄电池再生器

国际分类号： H01M 10/42;H01M 10/06

范畴分类号：

发明人： 吕克

申请人： 吕克

申请人地址： 北京市朝阳区望京西园217楼1102号

邮编： 100102

文摘：

本实用新型铅蓄电池再生器包括与铅蓄电池相连的电源稳压器，脉冲发生器和与脉冲发生器信号相连的功率放大器，功率放大器的信号端与铅蓄电池的“＋”极相连，其地线端与铅蓄电池的“－”极相连。其中，铅蓄电池与电源稳压器和功率放大器之间接有二极管保护电路。脉冲发生器的工作频率为10±0．5KHz，功率放大器的信号电流为26±1mA。本实用新型铅蓄电池再生器的优点在于：由于采用高频率、低电流脉冲技术，避免了对铅蓄电池的极板造成的损伤，可以延长使用中的铅蓄电池寿命2～5年，可以使新电池达到接近设计寿命即10年的使用期限，并且使用十分方便。

*** 利要求：

一种铅蓄电池再生器，其特征在于：包括与铅蓄电池相连的电源稳压器（2），脉冲发生器（3）和与所述脉冲发生器（3）信号相连的功率放大器（4），所述功率放大器（4）的信号输出端与铅蓄电池的“＋”极相连，其地线端与铅蓄电池的“－”极相连，所述脉冲发生器（3）的工作频率为10±0．5KHz，所述功率放大器（4）的信号电流为26±1mA。

专利号检索

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从百度专利中也可以找到：

申请号/专利号： 200620137723

一种使用高频脉冲对蓄电池进行修复的修复仪，修复仪的修复电路包括一个振荡电路，在振荡电路后依次串接了高频信号放大电路和功率放大电路。高频信号放大电路包括电压放大电路和电流放大电路。所述修复电路具有之一电源电路和第二电源电路，之一电源电路为振荡电路和高频信号放大电路提供电源，第二电源电路为功率放大电路提供电源。之一电源电路由蓄电池和稳压电路组成，第二电源电路的电源由市电220V提供，经过变压、整流后输出直流电压。本修复电路可产生大功率的脉冲信号，对蓄电池进行快速修复。

申请日： 2006年09月29日

公开日：

授权公告日： 2007年10月03日

申请人/专利权人： 敖卓泳

申请人地址： 广东省广州市海珠区敦和路291号503房

发明设计人： 敖卓泳

专利 *** 机构： 北京英特普罗知识产权 *** 有限公司

*** 人： 孙家蔚

专利类型： 实用新型专利

分类号： H01M10/42;H01M10/54;H02J7/00

电源放大器原理。

1、USB电源放大器里面有个稳压（升压）的东西，可以把电压稳定在5V，但电流是无法增加的，一般USB2.0带载电流更大500mA，这个用了USB电源放大器后，只能减少不可能增加！电流就下降电压稳定有时也会有些用途的，不过很多设备并不需要太大的电流，而电压如果小于5V设备干脆不能工作。所以总体来说是有点效果，但在好的供电稳定的USB2.0接口、HUB面前，应该是毫无用途。

2、如果这个放大器用在USB3.0接口上，应该还是有点用途的，USB3.0接口配置设备可以提高到900毫安，USB 3.0的最小工作电压从4.4伏特降到4伏特，这样，原理上讲，电源放大器可以通过降低电压增加电流来改善供电！

3、另外，还有一种USB信号放大器，这个是放大DATA+-数据信号的，对于USB延长线末端还是有作用的，它的原理和USB HUB类似！