專利名稱：用于切換功率放大器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率放大器的切換方法。
背景技術(shù)：
碼分多址(CDMA)型手持設(shè)備使用接近度來使鏈路必須廣播的功率量最小。隨著手持設(shè)備和基站之間距離的減小，這兩個組件都降低它們的發(fā)射功率。平均來說，CDMA鏈路需要可用峰值功率的約1％。圖1a-b圖示了用戶功率需求。從圖1b中可以看出，手持設(shè)備在一半時間發(fā)射功率小于0dBm(1mW)，并且很少需要發(fā)射23dBm(200mW)。由于該動態(tài)范圍需求，所以發(fā)射器必須既能夠在非常高的功率模式中工作，又能夠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，所以其在整個范圍上的效率是很重要的。同時，可以減小發(fā)射Tx功率，從而可用的接收Rx功率更高。從而接收器要求的靈敏度較低。
開關(guān)被用來切換功率放大器，但是它們很難實(shí)現(xiàn)。這要求這樣一種狀態(tài)，即在開關(guān)斷開時功率放大器開啟，并以高功率發(fā)射。而當(dāng)功率放大器關(guān)閉時，開關(guān)閉合，從而實(shí)現(xiàn)繞過功率放大器的通路。
CDMA對發(fā)射中的任何失真都非常敏感。當(dāng)功率放大器以高功率發(fā)射時，斷開的開關(guān)在其端子之間有高RF電壓。正是在這種情形下開關(guān)產(chǎn)生失真。為了說明，當(dāng)CDMA的功率放大器以0.5W的功率發(fā)射時，峰值RF電壓在50歐姆時可以為8V，而控制電壓可以小到只有2V。開關(guān)必須被設(shè)計為在RF電壓遠(yuǎn)高于控制電壓的時仍保持?jǐn)嚅_。該RF電壓可以使開關(guān)部分閉合，從而產(chǎn)生失真。使開關(guān)更大可以減小失真，但是無法消除失真。更大的開關(guān)更為昂貴。針對這種失真對開關(guān)進(jìn)行測試可能是非常困難的。閉合的開關(guān)失真不大，因?yàn)槠涠俗又g的RF電壓非常小。

發(fā)明內(nèi)容
一種功率放大器開關(guān)電路包括發(fā)射濾波器。具有輸入的第一開關(guān)連接到發(fā)射濾波器。第二開關(guān)連接到第一開關(guān)的第一輸出。雙工器的接收部分連接到第二開關(guān)的輸出。功率放大器接收第一開關(guān)的第二輸出并且被連接到輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。雙工器的發(fā)射部分插入在輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和第三開關(guān)的輸入之間。移相器插入在天線輸出和第二開關(guān)的輸入之間。


圖1a-b圖示了CDMA型手持設(shè)備的功率需求。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的電路圖。
圖3a-c圖示了本發(fā)明的實(shí)施例。
圖4圖示了本發(fā)明的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
采用了許多方法來構(gòu)建有效的大范圍功率放大器。每種方法都在高和低功率狀態(tài)之間、在較高復(fù)雜度和簡易性之間、在增加成本和降低功能之間尋求平衡。如果從PA從移去對低功率效率的要求，則可以重新評估對高功率效率的益處的權(quán)衡。
如果開關(guān)總是插入到RF電壓較低的發(fā)射器中，則不會有失真，所以可以使用小的、未經(jīng)測試的開關(guān)。這可以通過將開關(guān)結(jié)合到雙工器中來實(shí)現(xiàn)。圖2圖示了與雙工器一同使用的現(xiàn)有技術(shù)的功率放大器。該功率放大器可以被替代為經(jīng)切換的功率放大器，但是也會遇到上面所述的所有問題。
圖3a-c圖示了只有在RF電壓較低時開關(guān)才斷開的實(shí)施例10。發(fā)射濾波器12連接到第一開關(guān)14的輸入。第一開關(guān)14的第一輸出連接到第二開關(guān)32的輸入，第二開關(guān)32的輸出連接到雙工器的20b的接收部分。功率放大器16插入在第一開關(guān)14的第二輸出和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(OMN)18之間。雙工器20a的發(fā)射部分連接在OMN 18和第三開關(guān)22的輸入之間。移相器26插入在天線24的輸出和第二開關(guān)32的輸入之間。
在該實(shí)施例中，第一和第二開關(guān)之間插入有串聯(lián)的可選移相器28和可選開關(guān)30。
第一開關(guān)14位于功率放大器16之前，只能看見低于10mW的信號。所產(chǎn)生的RF電壓只有1.2V，所以開關(guān)14在需要時總保持?jǐn)嚅_，而不產(chǎn)生失真。
第二開關(guān)32的輸出連接到雙工器的Rx濾波器20b，其在Tx頻率時是短路電路。λ/4移相器26保護(hù)Tx通路免受該短路電路的影響，如同在雙工器20中一樣。因此，在該開關(guān)32處永遠(yuǎn)沒有高RF電壓。
第三開關(guān)22只在發(fā)射器關(guān)閉時斷開。其最大RF仍然不超過1.2V。沒有那個斷開的開關(guān)經(jīng)受的RF電壓與控制電壓相比較高。
第一開關(guān)14必須是高隔離開關(guān)。當(dāng)斷開時，開關(guān)14必須具有比功率放大器具有增益時具有的更高的隔離度。這確保了在增益狀態(tài)下的穩(wěn)定操作。
第二開關(guān)32是低隔離開關(guān)。當(dāng)功率放大器關(guān)閉時，RX濾波器一定不能短路可替換Tx通路。從而，在第二開關(guān)32中必須有足夠的隔離度以防止該短路。然而，來自基站的Rx信號必須經(jīng)過其到達(dá)接收器。約10dB的隔離度將實(shí)現(xiàn)這兩個目的。
第三開關(guān)22必須類似地保護(hù)可替換Tx通路免受低負(fù)載(如雙工器20a的Tx部分)的影響。第三開關(guān)22需要剛好足夠的隔離度以確保足夠的發(fā)射，但是應(yīng)當(dāng)在閉合狀態(tài)時損耗最小，以不影響功率放大器16的效率。
將功率放大器旁通開關(guān)與雙工器組合在一起消除了這樣的要求，即開關(guān)在經(jīng)歷高RF電壓的同時必須保持?jǐn)嚅_并且無失真。這允許完全切斷功率放大器，并延長在手持設(shè)備中使用時的通話時間。
可選移相器28可以位于第一和第二開關(guān)14、32之間。這可以補(bǔ)償當(dāng)在功率放大器和切換狀態(tài)之間撥動時的任何突發(fā)相變。
圖4圖示了替換實(shí)施例。在該實(shí)施例中，低功率放大器34位于第一和第二開關(guān)14、32之間。該放大器34將提供與主放大器16相似的相位延遲，從而消除切換時相位的不連續(xù)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括發(fā)射濾波器；輸入連接到所述發(fā)射濾波器的第一開關(guān)；連接到所述第一開關(guān)的第一輸出的第二開關(guān)；連接到所述第二開關(guān)的輸出的雙工器的接收部分；接收所述第一開關(guān)的第二輸出并且被連接到輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的功率放大器；插入在所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和第三開關(guān)的輸入之間的雙工器的發(fā)射部分；以及插入在天線輸出和第二開關(guān)的輸入之間的移相器。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括插入在所述第一開關(guān)的第二輸出和所述第二開關(guān)的輸入之間的串聯(lián)的第二移相器和第三開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括插入在所述第一開關(guān)的第二輸出和所述第二開關(guān)的輸入之間的低功率放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一開關(guān)是高隔離開關(guān)；并且所述第二開關(guān)是低隔離開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一和第二開關(guān)被至少10dB隔離。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，還包括插入在所述第一開關(guān)的第二輸出和所述第二開關(guān)的輸入之間的串聯(lián)的第二移相器和第三開關(guān)。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，還包括插入在所述第一開關(guān)的第二輸出和所述第二開關(guān)的輸入之間的低功率放大器。
全文摘要
一種功率放大器開關(guān)電路包括發(fā)射濾波器。具有輸入的第一開關(guān)連接到發(fā)射濾波器。第二開關(guān)連接到第一開關(guān)的第一輸出。雙工器的接收部分連接到第二開關(guān)的輸出。功率放大器接收第一開關(guān)的第二輸出并且被連接到輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。雙工器的發(fā)射部分插入在輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和第三開關(guān)的輸入之間。移相器插入在天線輸出和第二開關(guān)的輸入之間。
文檔編號H04B1/44GK1841951SQ20061000146
公開日2006年10月4日 申請日期2006年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月29日
發(fā)明者邁克爾·路易斯·弗蘭克 申請人:安捷倫科技有限公司