和单独的负载输出匹配电路来实现宽带和窄带的功率放大器的功能，因为负载匹配电路不能兼容宽带和窄带的应用，因此放大器芯片以及负载输出匹配电路没有得到较好的重复利用。而本发明的功率放大器仅用一个功率放大器芯片和一个负载输出匹配电路即可实现上述两个功率放大器芯片和两个独立负载输出匹配电路的功能。具体的输出匹配电路504的设计细节如图6所示，负载输出匹配电路可以用射频开关来调节，射频开关的控制由功率模式控制电路501提供;相比于图4所示的宽带负载匹配电路设计，本发明加入了两个射频开关电路605/607。其中射频开关605—端连接输出匹配电路中的阻抗604，另一端连接到地。其中射频开关607并联连接到输出匹配电路中的阻抗元件608两端。通过对射频开关605/607的控制可以达到对负载匹配电路的工作带宽的控制，从而达到整体功率放大器及其模块的工作带宽可调节。
[0060]功率模式控制电路通过偏置电压或偏置电流能对多模功率放大器的功率进行控制，从而实现高中低三种功率的输出模式或是高低两种输出功率的输出模式。
[0061 ]多模功率放大器的多模切换方法为:
[0062]多模功率放大器中各个级联的放大电路的各个并联连接的单位放大单元的偏置电压或偏置电流是由功率模式控制电路的独立控制来优化在不同线性模式下和/或不同通信制式下的性能。
[0063]本发明提供了一种射频放大器及其模块通路中核心元件均可调节的方案，其中功率放大器的每级均可调节来参与最终输出功率可调，其中负载输出匹配电路可调节来实现工作带宽的调节。其中功率模式控制电路可以由CMOS或是SOI技术的芯片，多级级联功率放大器的设计可以是任何适合放大器的半导体技术，例如可以包括且不局限于CMOS的技术，SOI的技术，GaAs HBT的技术，GaAs pHEMT的技术，GaN HEMT的技术，LDM0S的技术，甚至可以是多种半导体技术的组合，例如放大器的第一级放大电路由CMOS或SOI技术设计，第二级放大电路由GaAs HBT技术设计。其中负载输出匹配电路中的阻抗元件可以是无源分立元件，或者基于半导体集成技术的无源元件，或者是基于基板工艺，但不局限于上述实现方式，也可以是上述的多种技术的组合。其中负载输出匹配网咯中的射频开关可以是基于S0I技术的独立芯片，可以是基于CMOS技术的独立芯片，也可以是基于GaAs pHEMT技术的独立芯片，也可以是上述的多种技术的地组合。此外其中负载输出匹配网咯中的射频开关可以是非独立芯片，它可以是基于CMOS技术或是S0I技术的设计并且和模拟数字控制电路集成在同一个功率模式控制电路芯片上。
[0064]本发明提供的一种多模且工作带宽可控功率放大器及包含该放大器及其模块的方案，其主要应用可以在射频终端设备包括并不局限于移动电话，平板电脑，笔记本电脑，车载电子的无线通信设备，物联网的无线通信设备等等。此外本发明的多模放大器及其模块也可以应用在其它无线通信设备之中，包括并不局限于通信基站，卫星无线通信，军用无线通信设备等等。因此本发明所提出的技术方案，可以应用于需要多功率模式且工作带宽可调的任何无线通信终端，并且不受具体通信频段的限制。任何在具体电路或芯片布局实现形式上的变化，都包括在本专利的涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种多模功率放大器，其特征是包括:Μ级级联放大电路和输出匹配电路;所述Μ级级联放大电路的第i个级联的放大电路中包含Ni个并联连接的单位放大单元；1 <2； 射频信号从所述Μ级级联放大电路的第i个级联的放大电路的输入端进入并经过K个并联连接的单位放大单元的放大后，再输出至第i+Ι个级联的放大电路的输入端进行放大，直到经过第Μ个级联的放大电路的放大后，获得级联放大信号并传递给所述输出匹配电路；所述输出匹配电路对所述级联放大信号进行负载优化匹配后输出至天线。2.根据权利要求1所述的多模功率放大器，其特征是，所述输出匹配电路是由第一阻抗、第二射阻抗、第三阻抗、第四阻抗、第五阻抗、第一射频开关和第二射频开关组成； 所述第一阻抗的一端与电源相连，另一端接收所述级联放大信号并与第二射阻抗的一端连接;所述第二射阻抗的另一端分别与第三阻抗和第四阻抗相连;所述第三阻抗经过所述第一射频开关后接地;所述第二射频开关并联在所述第四阻抗的两端;所述第四阻抗的另一端与天线相连，且经过第五阻抗后接地； 当第一射频开关闭合且第二射频开关开启时，所述输出匹配电路为宽带工作模式，从而实现宽带负载匹配； 当第一射频开关开启且第二射频开关闭合时，所述输出匹配电路为窄带工作模式，从而实现窄带负载匹配。3.—种多模功率放大器的应用，其特征是，所述多模功率放大器与功率模式控制电路构成多模功率放大模块； 所述功率模式控制电路分别通过Μ组偏置电压或偏置电流来相应控制Μ级级联放大电路;第i组偏置电压或偏置电流包含Κ个偏置电压或偏置电流并相应控制化个并联连接的单位放大单元，从而实现对所述多模功率放大器的射频增益和不同输出功率的优化； 所述功率模式控制电路通过偏置电压或偏置电流控制所述第一射频开关和第二射频开关的开闭，从而实现对所述输出匹配电路的负载优化匹配。4.根据权利要求3所述的多模功率放大器的应用，其特征是，所述功率模式控制电路通过偏置电压或偏置电流能对所述多模功率放大器的功率进行控制，从而实现高中低三种功率的输出模式或是尚低两种输出功率的输出模式。5.根据权利要求3所述的多模功率放大器的应用，其特征是，所述多模功率放大器的多模切换方法为: 所述多模功率放大器中各个级联的放大电路的各个并联连接的单位放大单元的偏置电压或偏置电流是由所述功率模式控制电路的独立控制来优化在不同线性模式下和/或不同通信制式下的性能。6.一种移动终端，其特征是:所述移动终端具有如权利要求1或2所述的多模功率放大器。
【专利摘要】本发明公开了一种集成度更高、更灵活、可调节功率及工作带宽的多模功率放大器及其应用，是利用至少两级的放大电路以级联方式连接，通过灵活配置各级放大电路中的各个单位放大单元的偏置电压或偏置电流可以在不同功率输出要求下实现功率放大器的射频增益，线性度以及效率的优化，同时由于采用了负载匹配电路可调节的设计技术，从而实现了一个设计方案涵盖了宽带工作模式和窄带工作模式。此外这种灵活而高效的功率放大器可以兼容3G/4G信号并且能在多种通信制式下实现高性能。本发明期能简化多功率多模射频放大器及其模块的结构设计，从而实现功率放大器的功率模式及工作带宽模式的调节来满足多种通信制式的需求。
【IPC分类】H03F1/02, H03F3/19, H03F3/24, H03F3/21
【公开号】CN105490648
【申请号】CN201610019677
【发明人】马雷, 彭小滔, 蔡志强
【申请人】合肥雷诚微电子有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月8日