多模多頻功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種多模多頻(Mult1-Mode Mult1-Band,MMMB)功率放大器(Power Amplifier, PA)。
【背景技術(shù)】
[0002]步入3G/4G時(shí)代之后，隨著移動(dòng)通信制式的不斷增多、用戶對(duì)終端設(shè)備漫游及數(shù)據(jù)等功能要求的增強(qiáng)、以加之市場對(duì)終端設(shè)備向后兼容的要求，智能型、多模多頻、雙卡雙待、雙卡雙通移動(dòng)終端設(shè)備成為產(chǎn)品趨勢，其中終端設(shè)備的多模多頻功能已極為重要。
[0003]由于大多數(shù)移動(dòng)終端設(shè)備由電池供電，射頻終端占據(jù)終端耗電的極大部分，因此移動(dòng)終端設(shè)備中的射頻前端產(chǎn)品，尤其是功率放大器，均是在系統(tǒng)要求線性度許可范圍內(nèi)盡可能提高效率，亦即增功效率。為提高功率放大器的效率，一方面須盡量使用高效率有源器件，如化合物半導(dǎo)體技術(shù)和器件，例如:GaAs HBT (GaAs Heterojunct1n BipolarTransistor,砷化嫁異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)，SiGe HBT (SiGe Heterojunct1n BipolarTransistor，鍺化硅異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)等；另一方面須使用正確的基波阻抗變換器結(jié)構(gòu)將50 Ω標(biāo)準(zhǔn)基波阻抗轉(zhuǎn)化為兼顧線性度和增功效率的最佳輸出基波阻抗，即優(yōu)化有源器件的輸出負(fù)載基波阻抗。對(duì)于電源供電電壓通常在3.7V左右的移動(dòng)通信終端設(shè)備，使得最大輸出功率模式下的最佳輸出基波阻抗通常在2.5 Ω?5Ω附近。然而不巧的是，適合射頻前端產(chǎn)品用的能實(shí)現(xiàn)50Ω至2.5Ω?5Ω基波阻抗轉(zhuǎn)換的傳統(tǒng)基波阻抗變換器結(jié)構(gòu)通常具有窄帶特性。因此，實(shí)用產(chǎn)品須針對(duì)各個(gè)頻段或相近頻段實(shí)施優(yōu)化，亦即每個(gè)頻段具有專用的輸出負(fù)載基波阻抗轉(zhuǎn)換器。
[0004]實(shí)施上，在多模多頻需求出現(xiàn)之前，移動(dòng)通信終端設(shè)備用功率放大器大多是一個(gè)針對(duì)單一或相近頻段的放大器通道和一個(gè)針對(duì)單一或相近頻段的輸出基波阻抗變換器的組合體，如單通道單頻或雙頻 UMTS (Universal Mobile Telecommunicat1ns System,通用移動(dòng)通信系統(tǒng))功率放大器以單一組合體覆蓋兩個(gè)相鄰頻段，雙通道Quad-Band (多頻)GSM/GPRS/EDGE FEM (Front End Module，前端模塊)以兩個(gè)組合體覆蓋兩對(duì)相鄰頻段。傳統(tǒng)技術(shù)MMMB PA (多模多頻功率放大器)實(shí)現(xiàn)延用上述方法，即根據(jù)輸出基波阻抗變換器的瞬時(shí)帶寬能力，將所感興趣的頻段分段覆蓋，為每個(gè)輸出基波阻抗變換器配置一個(gè)放大器通道。而當(dāng)下，移動(dòng)通信終端設(shè)備用射頻前端行業(yè)存在強(qiáng)烈競爭，在保持射頻前端產(chǎn)品各項(xiàng)性能的前提下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品低成本化乃至超低成本化成為長期的目標(biāo)，而為每個(gè)輸出基波阻抗變換器配置一個(gè)放大器通道存在成本高、模塊面積大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種通過放大器通道的復(fù)用降低射頻前端的成本和模塊面積的多模多頻功率放大器。
[0006]—種多模多頻功率放大器,包括:
[0007]控制器，接收并根據(jù)外部信號(hào)輸出控制信號(hào)；
[0008]寬帶放大器通道，受所述控制器控制，輸入端接收單頻或多頻的射頻信號(hào)，對(duì)所述射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大并通過輸出端輸出；
[0009]基波阻抗變換器，包括各頻帶射頻信號(hào)共用的第一節(jié)段、各頻帶射頻信號(hào)各自專用的第二節(jié)段以及開關(guān)電路，所述開關(guān)電路耦接于所述第一節(jié)段和所述第二節(jié)段之間，所述第一節(jié)段與所述寬帶放大器通道的輸出端連接，且所述第二節(jié)段的輸出端形成相應(yīng)頻段的最佳輸出基波阻抗，所述開關(guān)器件受所述控制器控制可切換地將經(jīng)功率放大的所述射頻信號(hào)分離至所述第二節(jié)段以多路輸出，其中每一路輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)頻帶。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一節(jié)段為共用匹配電路，所述共用匹配電路的輸入端與所述寬帶放大器通道的輸出端連接，對(duì)經(jīng)功率放大的所述射頻信號(hào)進(jìn)行初級(jí)輸出基波阻抗匹配后輸出；
[0011]所述第二節(jié)段為多個(gè)專用匹配電路，所述多個(gè)專用匹配電路對(duì)相應(yīng)頻帶的經(jīng)初級(jí)輸出基波阻抗匹配后的射頻信號(hào)匹配到最佳輸出基波阻抗后輸出；
[0012]所述開關(guān)電路為第一開關(guān)陣列，所述第一開關(guān)陣列包括多個(gè)第一開關(guān)器件，該多個(gè)第一開關(guān)器件受所述控制器控制，將相應(yīng)頻帶的經(jīng)初級(jí)輸出基波阻抗匹配后的射頻信號(hào)耦合到對(duì)應(yīng)的所述專用匹配電路。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述共用匹配電路為低基波阻抗電路，所述專用匹配電路為聞基波阻抗電路。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述共用匹配電路包括第一電感和第一電容，所述第一電感的一端接收經(jīng)功率放大的射頻信號(hào)，另一端與多個(gè)所述第一開關(guān)器件的輸入端連接并通過所述第一電容接地。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基波阻抗變換器還包括諧波阻抗調(diào)諧器，所述諧波阻抗調(diào)諧器受所述控制器控制，在所述寬帶放大器通道的輸出端形成相應(yīng)頻段的最佳輸出諧波阻抗。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述基波阻抗變換器還包括所述多個(gè)可級(jí)聯(lián)的定向耦合器，分別耦合到所述多個(gè)專用匹配電路的輸出端。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述專用匹配電路包括第二電感和第二電容，所述第二電感的一端與對(duì)應(yīng)的所述第一開關(guān)器件連接，接收初級(jí)輸出基波阻抗匹配后的射頻信號(hào)，所述第二電感的另一端通過所述第二電容接地，并輸出已匹配到最佳輸出基波阻抗的射頻信號(hào)。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述諧波阻抗調(diào)諧器包括第二開關(guān)陣列和一個(gè)或多個(gè)LC諧振器，所述第二開關(guān)陣列包括一個(gè)或多個(gè)受所述控制器控制的第二開關(guān)器件；
[0019]所述LC諧振器的一端與所述寬帶放大器通道的輸出端耦合，另一端通過所述第二開關(guān)器件接地。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述多模多頻功率放大器還包括第三開關(guān)陣列，所述第三開關(guān)陣列包括多個(gè)受所述控制器控制的第三開關(guān)器件，所述多個(gè)第三開關(guān)器件一端與所述寬帶放大器通道的輸入端耦接，另一端分別接收來自不同外部端口的單頻或多頻的所述射頻信號(hào)。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器包括電壓調(diào)節(jié)器和譯碼器，所述控制器以所述電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓為參考，輸出包含模擬域和/或數(shù)字域的控制信號(hào)，所述譯碼器用于對(duì)外部指令進(jìn)行譯碼。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器還包括寄存器，所述寄存器用于存儲(chǔ)所述外部指令。
[0023]上述多模多頻功率放大器最大限度共用成本較為昂貴寬帶放大器通道和基波阻抗變換器的低基波阻抗第一節(jié)段，將充分利用低成本的開關(guān)器件設(shè)計(jì)在多節(jié)基波阻抗變換電路的第一節(jié)段和第二節(jié)段的結(jié)合部，可極其方便地實(shí)施選擇、調(diào)節(jié)、組合、合并從而形成針對(duì)各頻段的完整的輸出負(fù)載基波阻抗變換電路。一方面，使用一個(gè)寬帶放大器通道覆蓋多個(gè)頻段的同時(shí)，保持原有單一通道覆蓋單一頻段所擁有的增功效率，另一方面寬帶放大器通道以及基波阻抗變換器的第一節(jié)段被充分共用，極其有利于MMMB PA的小型化和低成本化。在控制器控制下，根據(jù)來自于平臺(tái)的外部信號(hào)，進(jìn)行寬帶放大器通道及基波阻抗變換器相應(yīng)通道的選擇、調(diào)節(jié)、組合、合并，進(jìn)而對(duì)每個(gè)特定頻段特定模式形成放大鏈路，實(shí)現(xiàn)諸頻段首選線性輸出功率和增功效率所要求的最佳輸出負(fù)載基波阻抗。保持包括增益、效率、線性度、雜散、穩(wěn)定裕度、耐受性等在內(nèi)的MMMB PA各項(xiàng)性能指標(biāo)的同時(shí)，降低移動(dòng)通信終端設(shè)備用射頻前端產(chǎn)品尤其是MMMB PA產(chǎn)品的成本。
【附圖說明】
[0024]圖1是第一個(gè)實(shí)施例中的多模多頻功率放大器的原理圖；
[0025]圖2是第二個(gè)實(shí)施例中的多模多頻功率放大器的原理圖；
[0026]圖3是第三個(gè)實(shí)施例中的多模多頻功率放大器的原理圖；
[0027]圖4是一個(gè)實(shí)施例中的多模多頻功率放大器的控制器的原理圖；
[0028]圖5是另一個(gè)實(shí)施例中的多模多頻功率放大器的控制器的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]隨著新型半導(dǎo)體開關(guān)器件和技術(shù)，如SOI等的成熟，以及SMT (Surface MountedTechnology表面貼裝技術(shù))_Free和flip-chip (倒裝芯片)等封裝技術(shù)的成熟和低成本化進(jìn)程，使得傳統(tǒng)MMMB PA實(shí)現(xiàn)成本出現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)省的可能性。這一可能性存在于這樣一個(gè)事實(shí):在常用移動(dòng)通信頻段中放大器通道的帶寬特性大幅度優(yōu)于輸出基波阻抗變換器的帶寬特性。因此，可以通過寬帶放大器通道的復(fù)用降低移動(dòng)終端設(shè)備中的射頻前端產(chǎn)品的成本，所述方法尤其適用于覆蓋較大頻段間隔的MMMB PA。
[0031 ] 本發(fā)明擬解決移動(dòng)通信終端設(shè)備用射頻前端產(chǎn)品尤其是MMMB PA產(chǎn)品中寬帶放大器通道以及MMMB PA輸出基波阻抗變換器的多模多頻復(fù)用的技術(shù)問題，以期在保持各項(xiàng)性能指標(biāo)的同時(shí)，降低移動(dòng)通信