[发明专利]一种功率放大器

说明书

技术领域

 本发明涉及传感器网络技术，特别涉及一种用于无线传感器网络的可变增益的功率放大器。 

背景技术

现代科技发展的突飞猛进，使得作为信息获取最重要和最基本的传感器网络技术也得到了极大的发展。传感器信息获取技术已经从过去的单一化逐渐向集成化、微型化、网络化和智能化发展，结合各领域前沿技术、利用现代无线通信连接手段，一种具备信息综合和处理能力以及交互式无线通信的新兴传感器技术——无线传感器网络便由此应运而生。 

无线传感器网络能够通过各类集成化的微型传感器互相协作并实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息，并对收集到的信息进行处理后通过无线通信的方式发送给终端用户，真正实现物理环境、信息世界、人类社会的交互和融合。因此，无线传感器网络具有非常广阔的应用前景和巨大的商用价值。 

对于无线传感器网络而言，最重要的研究领域之一便是如何实现收发机的超低功耗，以及如何有效利用能量。通常来说，无线传感器网络组网的发射机电路功耗的大部分是被功率放大器的功耗所占据，因此，如何提升功率放大器的效率，是实现发射机超低功耗的重要命题。 

而且，由于现在无线传感器网络组网的发射机和接收机之间的距离往往随着应用的需求不停地变化，因此，如何使无线传感器网络的发射机需具备实时调整增益的功能，对增益进行实时控制，以避免发射机不需要的功率消耗，是实现发射机超低功耗，提高发射机的效率的另一重要命题。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种增益可变的功率放大器，以根据不同需求调整功率放大器的增益，从而减少发射机的功率消耗，提高发射机的效率。 

为达成上述目的，本发明提供一种功率放大器，其包括第一级单元以及第二级单元；第一级单元接收锁相环传来的高频脉冲信号并对其进行方波整形，以使脉冲信号的电平达到预设的阈值；其包括依次串接的第一反相器和第二反相器；第二级单元与所述第一级单元相耦接，接收经过方波整形的脉冲信号；其包括依次串接的第一增益放大模块和至少一个第二增益放大模块；第二增益放大模块包括增益放大子模块和增益控制子模块；增益控制子模块接收系统输入的通断控制信号，切换的相应增益放大子模块的工作状态，以使第二级单元输出不同增益的放大信号。 

根据本发明的功率放大器，第一反相器包括两个第一电容、第一NMOS管及第一PMOS管；其中，第一NMOS管的漏极和第一PMOS管的漏极连接作为其输出端，第一PMOS管的源极接电源，第一NMOS管的源极接地，锁相环传来的高频脉冲信号分别通过第一电容传送到第一PMOS管的栅极及第一NMOS管的栅极。 

根据本发明的功率放大器，第二反相器包括两个第二电容、第二NMOS管及第二PMOS管；其中，第二NMOS管的漏极和第二PMOS管的漏极连接作为其输出端，第二PMOS管的源极接电源，第二NMOS管的源极接地，第一反相器输出端输出的脉冲信号分别通过第二电容传送到第二PMOS管的栅极及第二NMOS管的栅极。 

根据本发明的功率放大器，第一增益放大模块包括第三NMOS管及第三PMOS管；其中，第三NMOS管的漏极和第三PMOS管的漏极连接作为其输出端，第三PMOS管的源极接电源，第三NMOS管的源极接地，第二反相器输出端与第三PMOS管的栅极及第三NMOS管的栅极相连。 

根据本发明的功率放大器，所述增益控制子模块包括反相器、第四NMOS管及第四PMOS管；其中，第四NMOS管的漏极和第四PMOS管的漏极连接作为其输出端，第四PMOS管的源极接电源，第四NMOS管的源极接地，该通断控制信号为栅极通断控制信号，该反相器的输出端与第四PMOS管的栅极相连，该反相器的输入端接收栅极通断控制信号且与第四NMOS管的栅极相连；其中增益放大子模块，包括第五NMOS管及第五PMOS管；其中，第五PMOS管的漏极和第四PMOS管的漏极连接，且第五PMOS管的源极接电源，第五NMOS管的源极接地，第五NMOS管的漏极与第四NMOS管的漏极连接作为其输出端。 

根据本发明的功率放大器，第二级单元还包括控制第二级单元工作状态的第六PMOS管，第六PMOS管的源极接电源，第六PMOS管漏极与第一增益放大模块中的第三PMOS管源极，以及第二增益放大模块中的第五PMOS管源极相连。 

根据本发明的功率放大器，第一级单元的电源所述第二级单元的电源为两个分离的不同电源，同样，第一级单元的接地端与第二级单元的接地端分开。