双模式移动电话中的射频功率放大器的电效率提升电路

摘要

一种在双模式移动电话中用于功率放大器的电效率提升电路,该移动电话包括:放大射频输入信号的射频功率放大器、与天线连接的天线收发转换装置及和天线收发转换装置相连的隔离器。该电路包括:与射频功率放大器输出端相连的CDMA匹配电路,用于在CDMA工作模式下匹配射频功率放大器的输出阻抗;与射频功率放大器输出端相连的AMPS匹配电路,用于在AMPS工作模式下匹配射频功率放大器的输出阻抗;射频开关,用于根据模式控制信号选择CDMA匹配电路或AMPS匹配电路。CDMA匹配电路包括电感,该电感连接在射频功率放大器输出端和隔离器之间。AMPS匹配电路包括电容,该电容连接在射频开关和在电感及隔离器之间形成的节点之间。

说明书

                           技术领域

本发明总的来说涉及双模式移动电话，更具体来说，涉及一种用于最大提升(maximizing)RF(射频)功率放大器的电效率(power rate)的电路。

                           背景技术

在一部移动电话中，射频功率放大器要比其它部件消耗多得多的功率。因此，射频功率放大器是引起电池使用时间缩短和发热的主要问题。

而且，在双模式移动电话中，当移动电话的工作模式从模拟通信模式切换到数字通信模式时，要求射频功率放大器有很高的线性度。

增加射频功率放大器线性度导致电效率的下降，因此引起移动电话中的电池使用时间缩短的问题和发热问题。

总的来说，支持CDMA(码分多路存取)模式(或数字通信模式)和AMPS(先进移动电话业务)模式(或模拟通信模式)两种模式的双模式移动电话共用一个适用双模式的射频功率放大器，也就是说，用于CDMA模式的射频功率放大器，也可以使用于AMPS模式，这样可以减少成本和移动电话的尺寸。但是，用于CDMA模式的射频功率放大器使用在AMPS模式时，比用于AMPS模式的射频功率放大器的电效率要低。实际上，用于CDMA模式的射频功率放大器的电效率约为30％，而用于AMPS模式的射频功率放大器的电效率一般大于50％。然而，当用于CDMA模式的射频功率放大器工作于AMPS模式时，其电效率至多为35％-40％。在现有技术中，如果希望降低成本和尺寸，就需在AMPS模式期间大幅度地降低射频功率放大器的效率。

另外，射频功率放大器可以根据调制模式进行分类。一个型号为RI23124的射频功率放大器，虽然是用于CDMA模式的，但是同样可以用于AMPS模式。在AMPS模式下，该射频功率放大器的输出功率为4dBm(毫瓦分贝)到30dBm，而在CDMA模式下，输出功率为-50dBm到30dBm。而且，根据话务情况(trafficcondition)的不同，该射频功率放大器可以断续地工作在不同的电效率上，如：1，1/2，1/4，1/8。因此，这种射频功率放大器工作在AMPS模式下会产生大量的热，从而消耗很大的功率。

然而，与工作在CDMA模式下相比较而言，工作在AMPS模式下的射频功率放大器不需要有很高的线性度。因此，当可以在某种程度上增加电效率时，那么最好在AMPS和CDMA工作模式之间共用射频功率放大器。

                           发明内容

本发明的目的是提供一种用于双模式移动电话中使用在两种不同模式下的射频功率放大器的电效率提升电路。

为了达到上述的以及其他的目的，本发明提供了一种在双模式移动电话中用于功率放大器的电效率提升电路，该移动电话包括放大射频信号的射频功率放大器，与天线连接的天线收发转换装置(duplexer)及和天线收发转换装置相连的隔离器。该电效率提升电路包括：与射频功率放大器一个输出端相连的CDMA匹配电路，用于在CDMA工作模式下匹配射频功率放大器的输出阻抗；与射频功率放大器输出端相连的AMPS匹配电路，用于在AMPS工作模式下匹配射频功率放大器的输出阻抗；一个射频开关，用于根据模式控制信号选择CDMA匹配电路或者AMPS匹配电路。

最好，CDMA匹配电路包括一连接在射频功率放大器输出端和隔离器之间的电感。

最好，AMPS匹配电路包括一连接在射频开关和形成在电感及隔离器之间的节点之间的电容。

                           附图说明

通过结合附图的详细描述，使本发明的以上和其他目的、优点将变得更明显，其中：

图1是表示根据本发明的一个实施例的用于双模式移动电话中射频功率放大器的电效率提升电路的方块示意图。

图2是图1的详细电路图。

图3是一个表示史密斯圆图(Smith chart)的示意图，该史密斯圆图表示由特定型号为RI23124的射频功率放大器的全部负载数据得出的ACPR(相邻频道功率比)(Adjacent Channel Power Ratio)特性。

图4是一个表示史密斯圆图的示意图，该史密斯圆图表示由型号为RI23124射频功率放大器的全部负载数据得出的电效率特性。

                       具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的一优选实施例。在如下的介绍中，对公知的功能或结构将不再进行详细的介绍，这是由于否则会因不必要的细节妨碍理解本发明。

射频功率放大器的特性主要决定于它周围的电路。这里，所谓“周围的电路”指的是供电电路和输入/输出的阻抗电路。也就是说，射频功率放大器的特性主要决定于输入输出的阻抗。而且，电效率和线性特性主要取决于输出阻抗的匹配状态。

一般来说，针对高度线性的匹配和针对高电效率的匹配是不同的。

因此，通过使射频功率放大器在CDMA模式下实现针对高线性度的匹配和在AMPS模式下实现在针对高电效率的匹配，使移动电话以优化方式工作，而无论移动电话工作采用哪一种模式(在CDMA模式下还是在AMPS模式下)都无关紧要，由此，就使得可能延长移动电话电池的使用时间，同时减少发热量。根据本发明的实施例的电效率提升电路，通过适当地控制射频功率放大器的输出阻抗，提升在AMPS模式下的电效率。

图1是表示根据本发明的一个实施例的用于双模式移动电话中射频功率放大器的电效率提升电路的方块示意图。

参照图1，该电效率提升电路包括：一个射频功率放大器10、一个CDMA匹配电路20、一个AMPS匹配电路30、一个射频开关(或者称为SPDT(单刀双掷)开关)40、一个隔离器50、一个天线收发转换装置60和一个天线70。射频开关40可以用机械开关实现，也可以用场效应晶体管(FET)或者二极管来实现。部件10，50，60和70组成通常的通信电路。

如图所示，CDMA匹配电路20和AMPS匹配电路30，均具有高的线性度，并且连接在射频功率放大器10和一个射频开关40之间。射频开关40根据移动电话的控制器产生的模式控制信号进行切换。

带有这种新式的电效率提升电路的双模式移动电话，在CDMA模式下选择具有高线性度的回路，以保持CDMA输入信号的高度线性。此外，带有这种新式的电效率提升电路的双模式移动电话在AMPS模式下选择具有高电效率的匹配回路，因此保持AMPS输入信号的高电效率。

因为可容许AMPS模式下的线性度比在CDMA模式下要低，所以这种电路可以在不损害线性度特性的前提下提升电效率。

CDMA模式射频信号和AMPS模式的射频信号具有不同的特性。现在介绍一种分别在CDMA模式和AMPS模式下的解决发热的办法。

图2表示图1所示电效率提升电路的详细结构。利用美国Conexant的型号为RI23124的射频功率放大器，其设计使将CDMA信号的失真减到最小的同时，将接收的CDMA信号尽可能地放大。然而，这种射频功率放大器的电效率比用于AMPS模式的射频功率放大器要低。

本技术领域中的普通技术人员会认识到，任何使用了附图1所示的那些部件的射频功率放大器，都可以为本发明所应用。为了弥补这个缺点，本发明改变射频功率放大器的负载阻抗。换句话说，由于频率调制(FM)对射频功率放大器的线性度要求不高，所以本发明最大限度地提升了射频功率放大器的电效率。

图3和图4表示由型号为RI23124的射频功率放大器的全部负载数据得到的smith圆图。

如图3所示，ACPR特性的最大值出现在第一象限。如图4所示，电效率特性的最大值出现在第三象限。当通过图中以三角所示的中心点画出一条水平线和一条垂直线时，就限定一个象限。

回到图2，当选择CDMA模式时，射频开关40处于关断状态，使得由于电感25，射频功率放大器的负载阻抗10处于第一象限。在这一点，通过适当控制电感25的电感值，可以满足ACPR特性。电容35连接在射频开关40和在射频功率放大器10的输出端与隔离器50之间形成的节点之间，用来使在AMPS工作模式下匹配射频功率放大器的输出阻抗。

相反，当选择APMS模式时，射频开关40处于导通状态，所以射频功率放大器的负载阻抗10处于第三象限，因此增大了电效率。

如下表1所示，当射频功率放大器的负载阻抗为50欧姆时(比如说，当隔离器50直接与射频功率放大器10相连时)，射频功率放大器的电流为574mA。然而，当为了把电效率增大5％而改变负载阻抗时，射频功率放大器采用的电流为509mA。也就是说，通过简单地改变负载阻抗的大小，可以减少65mA的电流(234mW)同时将电效率增大5％。

                                  表1

输出功率Pout  电流  电效率  备注  负载为50欧姆    29.171  574mA   40％ 测试值  负载变化后    29  509ma   45％ 测试值

如果当射频功率放大器输出功率Pout为29dBm时，隔离器50和天线收发转换装置60的损耗为2.5dBm，则总的输出功率为26.5dBm。这和AMPS PL2(Power level 2功率电平2)是等效的。

如上所述，根据本发明的带有电效率提升电路的双模式移动电话，仅使用单一的射频功率放大器，而没有为了AMPS模式增加单独的射频功率放大器，就同时满足了CDMA模式和AMPS模式的要求，因此降低了功耗。也使得双模式移动电话的电池使用时间延长和电效率提升。此外，由双模式移动电话的射频功率引起的发热也降低了。

虽然是，通过参照本发明的优选实施例已表示和介绍了本发明的，但本技术领域中的技术人员会理解，可以在不脱离附加的权利要求所限定的本发明构思和范围的情况下，可以在形式上和细节上进行各种改变。