一種功率放大電路、電子設備及調整輸出阻抗的方法

一種功率放大電路、電子設備及調整輸出阻抗的方法
【專利摘要】本發明提供一種功率放大電路、電子設備及調整輸出阻抗的方法。所述功率放大電路，應用于一電子設備中，所述功率放大電路包括：放大模塊，用于放大一輸入信號；溫度檢測模塊，用于檢測所述放大模塊的溫度；匹配模塊，連接于所述放大模塊，其參數可調；控制模塊，連接于所述溫度檢測模塊和所述匹配模塊，用于根據所述溫度檢測模塊檢測的溫度來調整所述匹配模塊的參數，使得所述放大模塊的輸出阻抗與所述溫度相適應。
【專利說明】—種功率放大電路、電子設備及調整輸出阻抗的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機【技術領域】，尤其涉及一種功率放大電路、電子設備及調整輸出阻抗的方法。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，電子設備的主機的額定輸出功率不能勝任帶動某一負載，例如揚聲器的任務，這時就要在主機和負載之間加裝功率放大器來補充所需要的功率缺口 ；還有例如在無線發射機中，調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小，需要經過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去，為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。因此，功率放大器是大多數電子設備中不可或缺的部分。
[0003]然而，本發明人在實現本發明的過程中發現，功率放大器在不同的溫度條件下的輸出阻抗就會有不同，這會影響到輸出功率和放大效率，使得輸出功率不穩定、放大效率低。

【發明內容】

[0004]本發明實施例提供一種功率放大電路、電子設備及調整輸出阻抗的方法，用以解決現有技術中存在的功率放大器在不同的溫度條件下的輸出阻抗就會有不同，導致輸出功率不穩定、放大效率低的技術問題。
[0005]本發明一方面提供了一種功率放大電路，應用于一電子設備中，所述功率放大電路包括:放大模塊，用于放大一輸入信號；溫度檢測模塊，用于檢測所述放大模塊的溫度；匹配模塊，連接于所述放大模塊，其參數可調；控制模塊，連接于所述溫度檢測模塊和所述匹配模塊，用于根據所述溫度檢測模塊檢測的溫度來調整所述匹配模塊的參數，使得所述放大模塊的輸出阻抗與所述溫度相適應。
[0006]可選的，所述溫度檢測模塊具體包括:熱敏電阻，設置于所述放大模塊周圍一預定范圍內；檢測單元，用于檢測所述熱敏電阻的阻值；處理單元，用于根據所述阻值計算所述放大模塊的溫度。
[0007]可選的，所述溫度檢測模塊具體包括:熱電偶，一端靠近所述放大模塊，另一端遠離所述放大模塊；檢測單元，用于檢測所述熱電偶的兩端之間的電勢差；處理單元，用于根據所述電勢差計算所述放大模塊的溫度。
[0008]可選的，所述匹配模塊具體包括至少一可變電容器，所述控制模塊通過調整所述可變電容器的電容值來調整所述放大模塊的輸出阻抗。
[0009]可選的，所述控制模塊具體基于溫度和電容值的對應關系調整所述至少一可變電容器的電容值。
[0010]本發明另一方面提供一種電子設備，包括:機殼；電路板，位于所述機殼內；功率放大電路，設置于所述電路板上，所述功率放大電路包括:放大模塊，用于放大一輸入信號；溫度檢測模塊，用于檢測所述放大模塊的溫度；匹配模塊，連接于所述放大模塊，其參數可調；控制模塊，連接于所述溫度檢測模塊和所述匹配模塊，用于根據所述溫度檢測模塊檢測的溫度來調整所述匹配模塊的參數，使得所述放大模塊的輸出阻抗與所述溫度相適應。
[0011]可選的，所述溫度檢測模塊具體包括:熱敏電阻，設置于所述放大模塊周圍一預定范圍內；檢測單元，用于檢測所述熱敏電阻的阻值；處理單元，用于根據所述阻值計算所述放大模塊的溫度。
[0012]可選的，所述匹配模塊具體包括至少一可變電容器，所述控制模塊通過調整所述可變電容器的電容值來調整所述放大模塊的輸出阻抗。
[0013]可選的，所述控制模塊具體基于溫度和電容值的對應關系調整所述至少一可變電容器的電容值。
[0014]本發明另一方面提供一種調整輸出阻抗的方法，應用于一功率放大電路，所述功率放大電路包括放大模塊和匹配模塊，所述放大模塊與所述匹配模塊串聯，所述方法包括:檢測所述放大模塊的溫度；基于所述溫度，確定所述匹配模塊的調整參數；基于所述調整參數，調整所述匹配模塊的參數，使得所述放大模塊的輸出阻抗與所述溫度相適應。
[0015]可選的，所述基于所述溫度，確定所述匹配模塊的調整參數，具體為:基于溫度與調整參數的對應關系、所述溫度，確定所述匹配模塊的調整參數。
[0016]本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點:
[0017]本發明一實施例設計了一個參數可調整的匹配模塊與放大模塊相連接，然后利用溫度檢測模塊檢測放大模塊的溫度，然后由控制模塊根據該溫度調整匹配模塊的參數，使得放大模塊的輸出阻抗與該溫度相適應，如此一來，即使溫度變化，功率放大電路的輸出阻抗與該溫度是相適應的，所以就不會因為溫度變化而影響到輸出功率和放大效率，進而輸出功率穩定，放大效率高。
[0018]進一步，本發明一實施例中采用熱敏電阻來檢測放大模塊的溫度，因為熱敏電阻的靈敏度高，電阻溫度系數大，工作溫度范圍寬，可工作于-55攝氏度至315攝氏度；體積小，能夠放置于非常小的空隙里；使用方便，電阻值可在0.riookQ間任意選擇；精度高。
[0019]更進一步，因為本發明實施例中匹配模塊包括可變電容器，所以通過改變可變電容器的電容值就能夠調節功率放大電路的輸出阻抗，因為可變電容器的結構簡單，可變電容器的電容值易于調節，所以本發明實施例中的調整功率放大電路的輸出阻抗的電路結構簡單，易于實現。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明一實施例中功率放大電路的功能框圖；
[0021]圖2為本發明一實施例中的調整輸出阻抗的方法流程圖；
[0022]圖3為本發明一實施例的功率放大電路的電路結構圖。
【具體實施方式】
[0023]本發明實施例提供一種功率放大電路、電子設備及調整輸出阻抗的方法，用以解決現有技術中存在的功率放大器在不同的溫度條件下的輸出阻抗就會有不同，導致輸出功率不穩定、放大效率低的技術問題。[0024]本發明實施例中的技術方案為解決上述的技術問題，總體思路如下:
[0025]本發明一實施例設計了一個參數可調整的匹配模塊與放大模塊相連接，然后利用溫度檢測模塊檢測放大模塊的溫度，然后由控制模塊根據該溫度調整匹配模塊的參數，使得放大模塊的輸出阻抗與該溫度相適應，如此一來，即使溫度變化，功率放大電路的輸出阻抗與該溫度是相適應的，所以就不會因為溫度變化而影響到輸出功率和放大效率，進而輸出功率穩定，放大效率高。
[0026]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0027]本發明一實施例提供一種功率放大電路，應用于一電子設備中，請參考圖1，圖1為本實施例中的功率放大電路的功能框圖。
[0028]如圖1所示，該功率放大電路包括:放大模塊10，用于放大一輸入信號；溫度檢測模塊20，用于檢測放大模塊10的溫度；匹配模塊30，連接于放大模塊10，其參數可調；控制模塊40，連接于溫度檢測模塊20和匹配模塊30，用于根據溫度檢測模塊20檢測的溫度來調整匹配模塊30的參數，使得放大模塊10的輸出阻抗與該溫度相適應。
[0029]在具體實施過程中，放大模塊10可以是任何放大電路，連接于一信號源，獲得一輸入信號，匹配模塊30與放大模塊10串聯；進一步，匹配模塊30的輸出可以連接一天線，此時該放大模塊10具體用于信號發射出去之前的放大；也可以是連接一揚聲器，此時放大模塊10具體用于將聲音信號播放出去之前的放大。
[0030]在實際運用中，放大模塊10例如是一個芯片，設置于電子設備的一電路板上。
[0031]溫度檢測模塊20具體包括:熱敏電阻，設置于放大模塊10周圍一預定范圍內；檢測單元，用于檢測熱敏電阻的阻值；處理單元，用于根據阻值計算放大模塊10的溫度。熱敏電阻是敏感元件，按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻器(PTC)和負溫度系數熱敏電阻器(NTC)。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度系數熱敏電阻器(PTC)在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數熱敏電阻器(NTC)在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導體器件。
[0032]通過實驗表明，在工作溫度范圍內，PCT型的熱敏電阻的電阻-溫度特性可近似用實驗公式表示:RT=RT0expBp (Τ-Τ0)，其中，RT、RTO表示溫度為T、TO時的電阻值，Bp為熱敏電阻的材料的材料常數。而對于NTC型的熱敏電阻，電阻值近似表示為:RT=RT0*EXP(Bn*(1/T-1/T0)，其中，RT、RTO分別為溫度T、TO時的電阻值，Bn為材料常數。當然，在其他實施例中，也可以采用其他類型的熱敏電阻，只要知道電阻和溫度之間的關系即可。事先可以在溫度TO下測定好熱敏電阻的阻值RT，那么公式中的未知數就只有RT和T。
[0033]因此，在本實施例中，可以將熱敏電阻設置在放大模塊10周圍的一預定范圍內，因為放大模塊10會因為工作產生熱量使其自身的溫度升高，同時也會使得熱敏電阻的溫度升高，表現在熱敏電阻上，就是熱敏電阻的阻值會增大或者會減小，所以就用檢測單元實時檢測熱敏電阻的阻值，然后將檢測到的阻值傳送給處理單元，處理單元可以利用存儲好的上述阻值-溫度的計算公式計算出溫度，因為RTO和TO事先已經存儲好，而RT已經通過檢測單元檢測出來了，所以很簡單就可以計算出溫度T。
[0034]熱敏電阻的靈敏度高，電阻溫度系數大，工作溫度范圍寬，可工作于-55攝氏度至315攝氏度；體積小，能夠放置于非常小的空隙里；使用方便，電阻值可在0.riOOkQ間任意選擇；精度高。
[0035]在另一實施例中，溫度檢測模塊20具體包括:熱電偶，一端靠近放大模塊10，另一端遠離放大模塊10 ;檢測單元，用于檢測熱電偶的兩端之間的電勢差；處理單元，用于根據電勢差計算放大模塊10的溫度。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線構成閉合回路，當熱電偶兩端不同的金屬線存在溫度梯度時，兩端就會產生電勢差，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個恒定的溫度下。通過測量電勢差，就可以獲得對應的溫度，具體可以根據電勢差與溫度的函數關系，制成熱電偶分度表，分度表是自由端溫度在0°c時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。
[0036]因此，也可以將熱電偶的兩個金屬端，一端靠近放大模塊10設置，一端遠離放大模塊10，避免受放大模塊10的溫度的影響，那么在放大模塊10因為工作產生熱量使其自身的溫度升高時，同時也會使得熱電偶的靠近放大模塊10的那端金屬線溫度升高，而遠離放大模塊10的那端的金屬線溫度就會比較低，所以就會在兩個金屬線端產生電勢差，那么檢測單元就檢測該電勢差的值，并將該電勢差的值傳送給處理單元，處理單元可以根據事先存儲的分度表確定出該電勢差所對應的溫度。
[0037]熱電偶裝配簡單，更換方便，測量精度高，測量范圍大(一般-200攝氏度至1300攝氏度)，熱響應時間快，耐高溫可達2800攝氏度，使用壽命長，更重要的是無需供電。
[0038]以上只是舉例說明溫度檢測模塊20，在實際運用中，本領域技術人員還可以采用其他的溫度傳感器來檢測放大模塊10的溫度，本發明不作限制。
[0039]在一實施例中，匹配模塊30中具體包括至少一可變電容器，具體例如是空氣介質可變電容器，或者是固體介質可變電容器，所以控制模塊40通過調整可變電容器的電容值來調整放大模塊10的輸出阻抗。當然，在其他實施例中，匹配模塊30還可以包含其他可以改變參數的元器件，例如可變電阻，本申請實施例中以可變電容為例進行說明。
[0040]具體來說，因為可變電容器一般都是由相互絕緣的兩組極片組成，固定不動的一組極片成為定片，可動的一組極片稱為動片，動片與定片之間以空氣作為介質，即為空氣介質可變電容器；動片與定片之間加云母片或塑料薄膜作為介質，即為固體介質可變電容器。
[0041]可變電容器都有一個長柄，可裝上拉線或撥盤進行調節電容器的電容值，所以控制模塊40具體可以包括:可動單元，連接于可變電容器的拉線或撥盤；固定單元，用于固定可動單元；控制單元，連接于可動單元，用于控制可動單元的運動。其中，固定單元例如是導軌，固定在電路板上，可動單元可在導軌上滑動，然后控制單元能夠控制可動單元的滑動與否及滑動的方向和距離。當然，在其他實施例中，控制模塊40也可以是其他的實施形態，例如是一個可旋轉的轉子，通過旋轉來拉動拉線或撥動撥盤，進而來改變可變電容器的電容值。
[0042]接下來對控制模塊40如何調節可變電容器的電容值進行詳細描述。
[0043]當溫度檢測模塊20檢測到放大模塊10的溫度后，就將溫度值傳送給控制模塊40的控制單元，控制單元根據溫度先確定可變電容器的電容值，然后生成一控制指令給可動單元，控制可動單元移動一定距離，使得可變電容器的電容值變為確定出的電容值。其中，根據溫度確定可變電容器的電容值，具體可以是根據一溫度與電容值的對應關系表來確定，該表格可以是事先由專業人員進行實驗獲得的數據。進一步，可以將溫度變化范圍分段，每個溫度范圍段對應一個可變電容器的電容值，因為在一個溫度范圍段內功率放大電路的輸出阻抗受溫度變化影響很小，所以這樣可以減少資源浪費。然而，對于控制精度要求比較高的情況，可以將溫度細分，甚至可以精確到小數點后一位，然后每一個溫度對應一個電容值，以此來精確控制輸出阻抗。
[0044]基于同一發明構思,本發明一實施例還提供一種電子設備，該電子設備包括一機殼，一電路板，位于該機殼內，以及上述各實施例中的功率放大電路，該功率放大電路設置于電路板上，用于放大一輸入信號，該功率放大電路能夠根據溫度調整輸出阻抗。
[0045]其中，該電子設備例如是手機、平板電腦、筆記本電腦、臺式電腦，或者其他需要功率放大電路的電子設備。
[0046]前述實施例中的功率放大電路適用于本實施例中的電子設備，為了說明書的簡潔，就不再詳述本實施例中的功率放大電路的構成，詳細內容請參考前述實施例中的功率放大電路。
[0047]基于同一發明構思，本發明另一實施例還提供了一種調整輸出阻抗的方法，可以應用于一功率放大電路，該功率放大電路包括放大模塊和匹配模塊，該放大模塊與匹配模塊串聯，具體如如述實施例中的功率放大電路。
[0048]請參考圖2，該方法包括:
[0049]步驟201:檢測放大模塊的溫度；
[0050]步驟202:基于該溫度，確定匹配模塊的調整參數；
[0051]步驟203:基于調整參數，調整匹配模塊的參數，使得放大模塊的輸出阻抗與該溫度相適應。
[0052]請同時參考圖1和圖2，在具體實施過程中，步驟201具體可以是利用熱敏電阻放在放大模塊10的附近，利用熱敏電阻的特性檢測放大模塊10的溫度，然后執行步驟202，基于該溫度，確定匹配模塊30的調整參數，例如可變電容器的電容值，然后執行步驟203，基于該調整參數，例如電容值，將匹配模塊30中的可變電容器的電容值調整到確定出的電容值。
[0053]以下將通過一個具體的例子來說明本實施例中的方法的實施過程。
[0054]請同時參考圖2和圖3，放大模塊10是一個簡單的放大芯片，引腳I和引腳3分別是電源引腳，引腳2是輸入信號輸入放大模塊10的輸入引腳，引腳4為信號輸出的引腳，引腳5為接地引腳，當然，該放大模塊10還包括其他引腳，因為與本發明的相關性不大，所以在此省去未畫出。
[0055]引腳4連接匹配模塊30，匹配模塊30包括一電感L、可變電容器Cl和可變電容器C2，匹配模塊30可以連接一個發射天線，也可以連接揚聲器。
[0056]首先將一個溫度檢測元件，例如熱敏電阻、熱電偶放置于放大模塊10的附近，然后檢測熱敏電阻的阻值，再通過阻值和溫度之間的函數關系計算出溫度，該溫度即為放大模塊10的溫度，例如發現溫度較常溫(25攝氏度)升高了 30度，那么此時就可以通過該溫度與電容值之間的對應關系，確定該溫度對應的電容值，在本實施例中，可以單獨調整可變電容器Cl的電容值，也可以單獨調整可變電容器C2的電容值，也可以同時調整可變電容器Cl和可變電容器C2的電容值，然后控制模塊40可以通過撥動可變電容器Cl和/或可變電容器C2的動片，來改變可變電容器Cl和/或可變電容器C2的電容值，進而改變整個功率放大電路的輸出阻抗。因此，從引腳2輸入的輸入信號到從天線發射出去，天線的發射功率不會受到溫度的影響，所以保證了電子設備的輸出功率的穩定性，提高了放大效率。
[0057]前述功率放大電路和電子設備中的各種變化方式同樣適用于本實施例的調整輸出阻抗的方法，通過前述對功率放大電路和電子設備的詳細描述，本領域技術人員可以清楚的知道本實施例中調整輸出阻抗的方法的各種實施方式，所以為了說明書的簡潔，在此不再詳述。
[0058]本發明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點:
[0059]本發明一實施例設計了一個參數可調整的匹配模塊與放大模塊相連接，然后利用溫度檢測模塊檢測放大模塊的溫度，然后由控制模塊根據該溫度調整匹配模塊的參數，使得放大模塊的輸出阻抗與該溫度相適應，如此一來，即使溫度變化，功率放大電路的輸出阻抗與該溫度是相適應的，所以就不會因為溫度變化而影響到輸出功率和放大效率，進而輸出功率穩定，放大效率高。
[0060]進一步，本發明一實施例中采用熱敏電阻來檢測放大模塊的溫度，因為熱敏電阻的靈敏度高，電阻溫度系數大，工作溫度范圍寬，可工作于-55攝氏度至315攝氏度；體積小，能夠放置于非常小的空隙里；使用方便，電阻值可在0.riookQ間任意選擇；精度高。
[0061]更進一步，因為本發明實施例中匹配模塊包括可變電容器，所以通過改變可變電容器的電容值就能夠調節功率放大電路的輸出阻抗，因為可變電容器的結構簡單，可變電容器的電容值易于調節，所以本發明實施例中的調整功率放大電路的輸出阻抗的電路結構簡單，易于實現。
[0062]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種功率放大電路，應用于一電子設備中，其特征在于，所述功率放大電路包括: 放大模塊，用于放大一輸入信號； 溫度檢測模塊，用于檢測所述放大模塊的溫度； 匹配模塊，連接于所述放大模塊，其參數可調； 控制模塊，連接于所述溫度檢測模塊和所述匹配模塊，用于根據所述溫度檢測模塊檢測的溫度來調整所述匹配模塊的參數，使得所述放大模塊的輸出阻抗與所述溫度相適應。
2.如權利要求1所述的功率放大電路，其特征在于，所述溫度檢測模塊具體包括: 熱敏電阻，設置于所述放大模塊周圍一預定范圍內； 檢測單元，用于檢測所述熱敏電阻的阻值； 處理單元，用于根據所述阻值計算所述放大模塊的溫度。
3.如權利要求1所述的功率放大電路，其特征在于，所述溫度檢測模塊具體包括: 熱電偶，一端靠近所述放大模塊，另一端遠離所述放大模塊； 檢測單元，用于檢測所述熱電偶的兩端之間的電勢差； 處理單元，用于根據所述電勢差計算所述放大模塊的溫度。
4.如權利要求1所述的功率放大電路，其特征在于，所述匹配模塊具體包括至少一可變電容器，所述控制模塊通過調整所述可變電容器的電容值來調整所述放大模塊的輸出阻抗。
5.如權利要求4所述的功率放大電路，其特征在于，所述控制模塊具體基于溫度和電容值的對應關系調整所述至少一可變電容器的電容值。
6.—種電子設備,其特征在于,包括: 機殼; 電路板，位于所述機殼內； 功率放大電路,設置于所述電路板上,所述功率放大電路包括: 放大模塊，用于放大一輸入信號； 溫度檢測模塊，用于檢測所述放大模塊的溫度； 匹配模塊，連接于所述放大模塊，其參數可調； 控制模塊，連接于所述溫度檢測模塊和所述匹配模塊，用于根據所述溫度檢測模塊檢測的溫度來調整所述匹配模塊的參數，使得所述放大模塊的輸出阻抗與所述溫度相適應。
7.如權利要求6所述的電子設備，其特征在于，所述溫度檢測模塊具體包括: 熱敏電阻，設置于所述放大模塊周圍一預定范圍內； 檢測單元，用于檢測所述熱敏電阻的阻值； 處理單元，用于根據所述阻值計算所述放大模塊的溫度。
8.如權利要求6所述的電子設備，其特征在于，所述匹配模塊具體包括至少一可變電容器，所述控制模塊通過調整所述可變電容器的電容值來調整所述放大模塊的輸出阻抗。
9.如權利要求8所述的電子設備，其特征在于，所述控制模塊具體基于溫度和電容值的對應關系調整所述至少一可變電容器的電容值。
10.一種調整輸出阻抗的方法，應用于一功率放大電路，其特征在于，所述功率放大電路包括放大模塊和匹配模塊，所述放大模塊與所述匹配模塊串聯，所述方法包括: 檢測所述放大模塊的溫度；基于所述溫度，確定所述匹配模塊的調整參數； 基于所述調整參數，調整所述匹配模塊的參數，使得所述放大模塊的輸出阻抗與所述溫度相適應。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述基于所述溫度，確定所述匹配模塊的調整參數，具體為: 基于溫度與調整參數的對`應關系、所述溫度，確定所述匹配模塊的調整參數。
【文檔編號】H03F1/30GK103872993SQ201210549710
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月17日 優先權日:2012年12月17日
【發明者】李振聲, 林金強, 鄭煊, 常程 申請人:聯想(北京)有限公司