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射頻功率放大器功率切換電路.pdf

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射頻 功率放大器 功率 切換 電路
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摘要
申請專利號:

CN201310618773.1

申請日:

2013.11.29

公開號:

CN103684272A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權人的姓名或者名稱、地址的變更IPC(主分類):H03F 1/02變更事項:專利權人變更前:北京中科漢天下電子技術有限公司變更后:北京中科漢天下電子技術有限公司變更事項:地址變更前:100088 北京市海淀區知春東路6號錦秋國際大廈A座1607房間變更后:100084 北京市海淀區上地七街1號1號樓5F層|||專利權的轉移IPC(主分類):H03F 1/02登記生效日:20170608變更事項:專利權人變更前權利人:惠州市正源微電子有限公司變更后權利人:北京中科漢天下電子技術有限公司變更事項:地址變更前權利人:516023 廣東省惠州市云山西路12號德賽大廈20層變更后權利人:100088 北京市海淀區知春東路6號錦秋國際大廈A座1607房間|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H03F 1/02申請日:20131129|||公開
IPC分類號: H03F1/02 主分類號: H03F1/02
申請人: 惠州市正源微電子有限公司
發明人: 劉元; 楊琳
地址: 516023 廣東省惠州市云山西路12號德賽大廈20層
優先權:
專利代理機構: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102 代理人: 常躍英
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310618773.1

授權公告號:

||||||||||||

法律狀態公告日:

2017.07.07|||2017.06.27|||2016.11.30|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

專利權人的姓名或者名稱、地址的變更|||專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種射頻功率放大器功率切換電路。所述切換電路包括并行的高功率放大路徑、低功率放大路徑及控制電路,在高、低功率放大路徑輸入端分別串聯一隔直電容,且至少在一條功率放大路徑中串聯獨立的切換開關,所述控制電路根據需要控制至少一條功率放大路徑中輸出;優選將獨立的切換開關串聯于對應的功率放大路徑中的功率放大器與匹配網絡之間。本發明所述切換電路有效的提高了功率放大器的效率,降低了電路設計的難度,且電路中器件均可采用CMOS或SOI工藝實現,所有器件均可集成在同一芯片上,降低了電路的面積,提高了集成度,有效的降低了成本。

權利要求書

權利要求書
1.  一種射頻功率放大器功率切換電路,包括并行的高功率放大路徑、低功率放大路徑及控制電路,其特征在于,所述高、低功率放大路徑輸入端分別串聯一隔直電容,且至少在一條功率放大路徑中串聯獨立的切換開關,所述控制電路根據需要控制至少一條功率放大路徑中輸出。

2.  根據權利要求1所述的射頻功率放大器功率切換電路,其特征在于,所述獨立的切換開關串聯于對應的功率放大路徑中的功率放大器與匹配網絡之間。

3.  根據權利要求1所述的射頻功率放大器功率切換電路,其特征在于,所述低功率放大路徑包括依次連接的第一隔直電容(C21)、第一驅動電路(D22)、低功率放大器(PA21)、第一切換開關(SW21)、第一阻抗匹配電路(21)和輸出匹配電路(22)。

4.    根據權利要求1所述的射頻功率放大器功率切換電路,其特征在于,所述高功率放大路徑包括依次連接的第二隔直電容(C20)、第二驅動電路(D20)、高功率放大器(PA20)、第二切換開關(SW20)、第二阻抗匹配電路(20)和輸出匹配電路(22)。

5.  根據權利要求4所述的射頻功率放大器功率切換電路,其特征在于,所述高功率放大路徑還包括第三驅動電路(D21),所述第三驅動電路串聯于第二器驅動電路(D22)與高功率放大器(PA20)之間。

6.  根據權利要求1-5中任意一項所述的射頻功率放大器功率切換電路,其特征在于,所述高功率放大路徑、低功率放大路徑及控制電路均采用CMOS或SOI工藝實現。

7.  根據權利要求6所述的射頻功率放大器功率切換電路,其特征在于,所述高功率放大路徑、低功率放大路徑及控制電路集成于同一芯片內。

說明書

說明書射頻功率放大器功率切換電路
技術領域
本發明涉及射頻功率放大器技術領域,具體是指一種利用開關和匹配對射頻功率放大器的功率進行切換的電路。
背景技術
射頻功率放大器是無線通信系統中不可或缺的電路模塊,廣泛應用在手機、移動終端等無線通信設備及電子系統中,負責將已調制后的射頻信號放大到一定的功率值,再通過天線發射出去,其重要性不言而喻。日常生活中使用的手機等現代移動通訊系統,為了延長鋰電池的使用時間,增加通話時間,有效途徑之一是提高功率放大器的效率。
通訊系統中功率放大器的輸出功率隨著基站的信號強弱而改變,并不是一直需要功率放大器輸出很高的功率。當接收手機信號的基站距離很遠時,需要手機發射一個很高的功率等級,以保證基站能接收到足夠的信號強度;但是當手機離基站距離很近時,為保證手機在這種狀態下有很高的效率,要求手機的發射功率等級小。為了提高射頻功率放大器的平均效率,就有必要采用具有不同發射功率等級的射頻功率放大器電路。
現有的3G終端設備中,提高射頻功率放大器平均效率的功率切換電路如圖1所示,該功率放大器通過射頻信號輸入端RFIN的切換開關SW10和射頻信號輸出端的切換開關SW11來實現不同功率等級的切換。當切換開關SW10和SW11在控制系統的控制下,切換開關SW10與1觸點端連接且切換開關SW11與3觸點端連接時,射頻信號依次通過高功率路徑中的驅動電路10、功率放大器PA10和匹配電路10 后,射頻信號輸出端RFOUT輸出高功率,此時低功率通道處于不工作狀態;反之,當切換開關SW10與2觸點端連接且切換開關SW11與4觸點端連接時,射頻信號依次通過低功率路徑中的驅動電路11、功率放大器PA11和匹配電路11 后,射頻信號輸出端RFOUT輸出低功率,此時高功率通道處于不工作狀態。其中切換開關SWI0與SW11均會引入插入損耗,將導致功率放大器功率降低,且增加了電路設計的復雜程度與生產成本。且現有技術中,驅動電路和功率放大器采用HBT工藝實現,而切換開關通過SOI或PHEMT實現,控制電路通過CMOS實現,其余的匹配電路都制作在芯片的外圍基板上,使得整個功率放大器集成度低,整個電路的面積大、成本高。
發明內容
 本發明旨在解決現有技術中射頻功率放大器高、低功率切換電路效率低、集成度低、設計難度大的問題,提供一種高效率、全集成的射頻功率放大器功率切換電路。
為解決上述問題,本發明所采取的技術方案為:一種射頻功率放大器功率切換電路,包括并行的高功率放大路徑、低功率放大路徑及控制電路,所述高、低功率放大路徑輸入端分別串聯一隔直電容,且至少在一條功率放大路徑中串聯獨立的切換開關,所述控制電路根據需要控制至少一條功率放大路徑中輸出。 
所述獨立的切換開關串聯于對應的功率放大路徑中的功率放大器與匹配網絡之間。
所述低功率放大路徑包括依次連接的第一隔直電容、第一器驅動電路、低功率放大器、第一切換開關、第一阻抗匹配電路和輸出匹配電路。
所述高功率放大路徑包括依次連接的第二隔直電容、第二驅動電路、高功率放大器、第二切換開關、第二阻抗匹配電路和輸出匹配電路。
所述高功率放大路徑還包括第三驅動電路,所述第三驅動電路串聯于第二器驅動電路與高功率放大器之間。
所述高功率放大路徑、低功率放大路徑及控制電路均采用CMOS或SOI工藝實現。
所述高功率放大路徑、低功率放大路徑及控制電路集成于同一芯片內。
與現有技術相比,本發明具有以下優點;
本發明所述射頻功率放大器功率切換電路在高低兩種功率放大路徑中,均設置獨立的切換開關和匹配電路,使電路控制方式簡單,且能有效減少開關的損耗,提高射頻功率放大器效率;另外,由于現有的用來制作功率放大器的GAAS工藝不能提供控制器和開關設計所需的NMOS管,無法實現功率放大器開關和控制器的集成,而本發明所述電路采用的開關及開關對應的控制器均可采用CMOS或SOI工藝,因此可方便的集成在一塊芯片上,相對于現有技術中僅僅將驅動電路和功率放大器采用HBT工藝集成,開關和控制電路采用其他工藝的制作方式,本發明的電路結構能大大提高集成度,減少芯片面積,降低實際成本。
附圖說明
圖1為現有技術中的射頻功率放大器功率切換電路的原理示意框圖;
圖2為本發明中所述射頻功率放大器功率切換電路的一優選實施例的示意框圖;
圖3為本發明中所述射頻功率放大器功率切換電路的第二實施例的示意框圖。
具體實施方式
為了便于本領域技術人員理解,下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細說明。
圖2為本發明第一種優選實施例。該實施例中在高低兩種功率放大路徑中均串入獨立的切換開關,并在高功率放大路徑中加入兩級驅動電路,兩放大路徑輸入端分別串聯了隔直電容。實際上,在高低功率放大路徑中,設置驅動電路即可,具體設置幾級驅動電路,根據電路實際需要設置即可。
所述電路工作在高功率放大狀態時,控制電路控制切換開關SW20導通、SW21斷開,此時低輸出路徑處于開路狀態,從阻抗匹配電路20輸出端的b1端看進去的阻抗值接近為無窮大,切換開關SW20和SW21對兩并聯路徑中輸出端的信號起著隔離的作用,防止輸出端信號間的相互干擾。射頻輸入信號從RFIN端輸入到高功率放大路徑中電容C20,C20具有隔直流的作用,且對兩路并行的功率路徑輸入端起著隔離的作用,防止不同路徑在輸入端的信號干擾。從電容C20輸出的信號又輸入到串聯的第一級驅動電路D20和第二級驅動電路D21,然后輸入到高功率放大器PA20,通過三級放大使得輸出功率滿足3G PA的最高輸出標準,經放大后的信號通過匹配電路20,被匹配到一定的阻抗值,該阻抗值又通過輸出匹配電路22匹配到輸出端RFOUT所接天線的輸入阻抗值,通常為50歐姆。且匹配電路20能有效濾除一部分高功率路徑工作中產生的諧波干擾,提高該高功率放大路徑的效率。
所述電路工作在低功率放大狀態時,控制電路控制開關SW20斷開、SW21導通,高功率放大路徑處于開路狀態,從阻抗匹配電路20輸出端看進去的阻抗值接近為無窮大。輸入信號從低功率放大路徑的輸入端RFIN輸入,經過隔直電容C21后,經過驅動電路D22和低功率放大器兩級放大后,經過開關SW21和匹配電路21,被匹配到一定的阻抗值,該阻抗值又通過輸出匹配電路22匹配到輸出端RFOUT所接天線的輸入阻抗值,通常為50歐姆。兩并行的功率通道共用一個輸入節點RFIN、輸出節點RFOUT和輸出匹配電路22,可以簡化電路結構,縮小電路尺寸。
圖3是本發明第二種實施例示意圖。該實施例中僅在低功率放大路徑中串聯了一個切換開關,并在高功率放大路徑中加入兩級驅動電路,兩放大路徑輸入端分別串聯了隔直電容。控制電路通過控制高功率放大路徑中驅動電路D30、D31和高功率放大器PA30的工作狀態,配合控制低功率放大路徑中切換開關SW30的通斷和匹配電路來共同實現功率放大器的功率切換。
本實施例中,相比較圖2所示的實現方式,節省了一個高功率放大路徑中的切換開關。當輸出高功率等級的功率時,控制電路控制開關SW30斷開,低功率放大路徑處于不工作狀態;當輸出低功率等級的功率時,控制電路控制驅動電路D30、D31和高功率放大器PA30不工作,低功率放大路徑中切換開關SW30導通;此時,高功率放大路徑中,從阻抗匹配電路30輸出端的a2點看進去的阻抗值趨向于無窮大,高功率放大路徑處于不工作狀態,信號經過低功率放大路徑放大后從輸出端RFOUT輸出。其他工作方式同實施例一,這里不再贅述。
以上僅為本發明較優選的實施例,需說明的是,在未脫離本發明構思前提下對其所做的任何微小變化及等同替換,均應屬于本發明的保護范圍。

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