专利名称：射频前端电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射频前端电路，特别是涉及一种用于无线通信并采用数字控制方式的射频前端电路。
背景技术：
射频前端电路模块通常由不同的几种芯片组成，各芯片用不同的工艺制造并完成不同的功能，这些芯片被组装到一起构成单一封装的模块，例如Wi-Fi或蜂窝式通信终端的射频前端通常由三块或更多芯片组成来实现低噪声放大器、开关、功率放大器以及数字控制接口，有些射频前端可能还有包含无源器件的无源电路芯片。一般来说，射频前端模块中的每种芯片都采用不同于其他芯片的最佳工艺来实现具有竞争性的功能，这样既保证功能具有竞争性，又保证成本具有竞争性，例如，超节双极晶体管(HBT)是做功率放大器的首选工艺，伪高电子迁移晶体管(P-HEMT)是做低噪声放大器和开关的首选工艺，而CMOS是数字控制接口的首选工艺。这样的射频前端存在如下问题所用芯片多以及所使用的工艺类型多不可避免的增加了模组的集成度和组装的复杂性，随之成本也相应的增加。目前降低射频前端模块成本的一个普遍措施是减少芯片的数量，用较少的芯片来实现相同的功能并达到相同性能，但是，这样通常要在一块芯片上集成不同的工艺，比如， 锗硅BiCMOS和砷化镓BiFET就是组合HBT和FET工艺。然而，即使不同的工艺允许组合到一种芯片上，这样的射频前端模块的总成本下降并不明显，原因在于组合不同工艺会增加生产芯片的步骤并需要大量的光照模板，而往往不同工艺的步骤和光照模板是完全不同的， 组合不同工艺基本等同于将两个工艺的步骤和光照模板简单相加，例如，使用锗硅BiCMOS 实现功率放大和数字控制接口的功率放大器所使用的HBT工艺就完全不同于实现数字接口所用的HBT工艺，这就导致这种组合工艺芯片的制造成本会明显上升，在很多情况下，工艺步骤地增加是射频前端模块总成本的决定因素。综上所述，可知先前技术的射频前端电路存在使用过多芯片导致射频前端成本过高，而为了降低芯片数量使用组合工艺制造芯片使得芯片工艺步骤增加进而芯片成本增加而导致射频前端电路总成本无法降低的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
发明内容
为克服上述现有技术存在的为了降低芯片数量而导致芯片工艺步骤增加进而无法降低射频前端电路总成本的问题，本发明的主要目的在于提供一种射频前端电路，其可以在既不增加芯片生产工艺，又不牺牲射频前端性能的前提下，达到降低射频前端电路所用芯片数量，降低射频前端电路成本的目的。为达上述及其它目的，本发明一种射频前端电路，其至少包括数字控制模块，采用第一工艺制造，其至少包含一接口电路，该接口电路用于接收一数字控制信号，并将该数字控制信号转换为模拟控制信号；
射频模块，采用第二工艺制造，其至少包含一被控电路，用于接收该模拟控制信号，并在该模拟控制信号的控制下，将射频输入信号放大后输出；以及内连电路，用于将该数字控制模块产生的模拟控制信号耦合至该射频模块。进一步地，该数字控制模块至少包含第一三极管、第一电阻及第二电阻，该数字控制信号通过该第二电阻连接至该第一三极管的基极，该第一三极管发射极接地，集电极通过该第一电阻连接至该内连电路，以将该数字控制信号转变成该模拟控制信号；在该第一三极管基极与地之间，还设置一第一电容，在该第一电阻与该内连电路之间，还通过一第二电容接地；该射频模块至少包含第一放大管、第一电感、第二电感及第三电容，该射频输入信号通过第一电感输入至该第一放大管之基极，该第一放大管源极接至该内连电路，以接收该模拟控制信号，并在该模拟控制信号的控制下，将该射频输入信号放大，该第一放大管的漏极接该第三电容，以将该射频输入信号放大后隔直输出，同时，该第一放大管的漏极还通过该第二电感连接至一数字电源；在该第一电感连接该射频输入信号的一端，还通过一第三电阻接地。 进一步地，上述数字控制模块采用HBT工艺实现，其中，第一三极管为HBT三极管； 上述射频模块采用P-HEMT工艺实现，第一放大管为P-HEMT管。进一步地，该内连电路为该射频模块的一部分，该数字控制模块至少包含第一 MOS 管、第四电阻及第五电阻，一数字控制信号通过该第四电阻连接至该第一 MOS管的栅极，该第一 MOS管漏极通过第五电阻连接至一数字电源，以将该数字控制信号转换成该模拟控制信号并通过源极输出；该第一 MOS管栅极还通过一第四电容接地；该射频模块至少包含第二放大管、第三电感、第五电容及第六电容，该射频输入信号通过第五电容连接至该第二放大管的基极，同时该模拟控制信号也连接至该第二放大管的基极，以对该第二放大管放大该射频输入信号进行控制；该第二放大管发射极接地，集电极将放大后的该射频输入信号通过该第六电容隔直输出，同时该集电极还通过该第三电感连接至一模拟电源。进一步地，该射频模块还包括一校正电路，以将该模拟控制信号校正后再通过该内连电路耦合至该第二放大管的基极，其至少包括第二三极管与第六电阻，该第二三极管基极连接至该第一 MOS管源极，集电极接至该模拟电源，发射极连接至该内连电路，并通过该第六电阻接地；在该第二三极管之基极与地之间，还设置一第三三极管，该第三三极管集电极连接至该第二三极管之基极，该第三三极管基极连接至该第二三极管发射极，该第三三极管发射极接地。进一步地，该数字控制模块采用P-HEMT工艺实现，其中该第一 MOS管为P-HEMT 管；该射频模块采用HBT工艺实现，该第二放大管、该第二三极管、该第三三极管均为HBT三极管。该内连电路包含一电感。与现有技术相比，本发明一种射频前端电路通过采用第一工艺的数字控制模块对采用第二工艺的射频模块进行数字控制，使得本发明采用两块芯片即可实现射频前端电路，在既不增加芯片生产工艺，又不牺牲射频前端性能的前提下，达到了降低射频前端电路所用芯片数量的目的，降低了射频前端电路的成本。
图1为本发明一种射频前端电路的架构图；图2为本发明一种射频前端电路之第一较佳实施例的电路示意图；图3为本发明一种射频前端电路之第二较佳实施例的电路示意图。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例并结合
本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。图1为本发明射频前端电路的结构图。如图1所示，本发明之射频前端电路主要应用于无线通信系统，至少包括数字控制模块101、射频模块102以及内连电路103，数字控制模块101采用第一工艺制造，其包含一控制电路，用于接收射频模块外的数字控制信号，并将其转换为模拟控制信号，实现对射频模块102的数字控制；射频模块102采用第二工艺制造，其至少包含一个被控电路，用于接收数字控制模块产生的模拟控制信号，以在该模拟控制信号的控制下，将射频输入信号放大输出；内连电路103用于将数字控制模块101 产生的经过变化的模拟控制信号耦合至射频模块102，内连电路103位于数字控制模块101 和射频模块102之间，它可以是射频模块102的一部分，也可以不是。图2为本发明射频前端电路之第一较佳实施例的电路示意图。在本发明第一较佳实施例中，本发明射频前端电路用于实现一低噪声放大器，其数字控制模块101采用HBT工艺实现，射频模块102采用P-HEMT工艺实现。更具体地说，在本发明第一较佳实施例中，数字控制模块101的控制电路至少包含第一三极管321第一电阻3M及第二电阻325，其中射频前端电路外的数字控制信号Vctrl通过第二电阻325连接至第一三极管321的基极， 在本发明第一较佳实施例中，第一三极管321为HBT三极管，其发射极接地，集电极通过第一电阻3M连接至内连电路103，以将数字控制信号转变成模拟控制信号并通过内连电路 103耦合至射频模块102，为更好实现本发明的数字控制性能，在第一三极管321的基极与地之间，还可连接一第一电容322，滤除数字信号的杂波，而在电阻324与内连电路103之间，还可通过一第二电容323接地，以交流接地或和内连电路组成阻抗匹配电路的一部分； 射频模块102的被控电路至少包含第一放大管340、第一电感341、第二电感342以及第三电容344，其中，第一放大管340为P-HEMT管，射频输入信号RFin通过第一电感341输入至第一放大管340栅极，第一放大管340的源极接至内连电路103，以接收数字控制模块101 产生的模拟控制信号，并在该模拟控制信号的控制下，将射频输入信号RFin放大输出，第一放大管340的漏极接第三电容344，以对射频输入信号RFin放大隔直后输出射频输出信号RFout，同时第一放大管340的漏极还通过第二电感342连接至电源Vdd，较佳的，在本发明第一较佳实施例中，射频模块102在射频输入信号RFin进入第一电感341之前，还可通过一第三电阻343接地，以为偏置电路的一部分；另外，在本发明第一较佳实施例中，内连电路103为一电感360，其一端接至数字控制模块101的第一电阻3M及第二电容323，另一端接至射频模块102第一放大管340的源极，以将数字控制模块101产生的模拟控制信号耦合至射频模块102，以控制射频模块102的工作。以下将请进一步参照图2说明本发明第一较佳实施例的原理当数字控制信号
6Vctrl = 1时，第一三极管321导通，电流经由第一电阻3 和内连电路103至第一放大管 340的源极，从而使第一放大管340正常工作，经第一电感341进入的射频输入信号RFin被第一放大管340放大后，由第三电容344隔直后输出(RFout)至下一级电路。图3为本发明射频前端电路之第二较佳实施例的电路示意图。在本发明第二较佳实施例中，本发明射频前端电路则实现功率放大器，其数字控制模块101可采用P-HEMT工艺，射频模块102可采用HBT工艺，且内连电路103为射频模块102的一部分。在本发明第二较佳实施例中，数字控制模块101的控制电路至少包含第一 MOS管460、第四电阻462以及第五电阻463，其中射频前端电路外的数字控制信号Vctrl通过第四电阻462连接至第一 MOS管460栅极，第一 MOS管采取P-HEMT工艺实现，其漏极通过第五电阻463连接至数字电源Vdd，以将数字控制信号转换成模拟控制信号通过源极输出至内连电路103，通过内连电路103耦合至射频模块102，实现对射频模块102的数字控制，较佳的，第一 MOS管460 栅极还通过一第四电容464接地，以滤除数字信号杂波；射频模块102的被控电路至少包含第二放大管473、第三电感476、第五电容441以及第六电容477，其中，第二放大管473为采用HBT工艺的HBT管，射频输入信号RFin通过第五电容441连接至第二放大管473基极， 同时，通过内连电路103耦合至射频模块102的模拟控制信号也连接至第二放大管473的基极，(给473提供偏置电压)以对射频输入信号RFin的功率放大进行控制，第二放大管 473发射极接地，集电极通过电容477将放大后的射频输出信号RFout隔直输出，同时，第二放大管473的集电极还通过第三电感476连接至模拟电源Vcc ；在本发明第二较佳实施例中，内连电路103为射频模块102的一部分，其可以为电感475，其一端接收模拟控制信号， 另一端将模拟控制信号耦合至第二放大管473之基极。为进一步较好地实现本发明，在本发明第二较佳实施例中，射频模块102还可包含一校正电路，以将模拟控制信号进行进一步校正后再通过内连电路103耦合至第二放大管473的基极，更具体地说，校正电路至少包含第二三极管471及第六电阻474，其中，第二三极管471采用P-HEMT工艺实现，其基极连接至第一 MOS管460源极，集电极接至模拟电源Vcc，发射极通过第六电阻474接地，并连接至内连电路102。为避免第六电阻474上的电压过高而损坏，在第二三极管471基极与地之间，还可设置一第三三极管472，第三三极管472也采用P-HEMT工艺实现，其集电极连接至第二三极管471基极，基极连接至第二三极管471之发射极，第三三极管472发射极接地以下将请进一步参照图3说明本发明第二较佳实施例的原理当数字控制信号 Vctrl = 1时，第一 MOS管460导通，数字电源Vdd经由第一 MOS管460送至第二三极管 471，使第二三极管471导通，获得模拟数字控制信号，并经校正电路校正后在第六电阻474 上产生控制电压，此控制电压经由内连电路102送至第二放大管473基极，控制第二放大管 473对射频输入信号RFin的放大，再由第六电容477隔直后输出。综上所述，本发明一种射频前端电路通过采用第一工艺的数字控制模块对采用第二工艺的射频模块进行数字控制，使得本发明采用两块芯片即可实现射频前端电路，在既不增加芯片生产工艺，又不牺牲射频前端性能的前提下，达到了降低射频前端电路所用芯片数量的目的，降低了射频前端电路的成本。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.一种射频前端电路，其至少包括数字控制模块，采用第一工艺制造，其至少包含一控制电路，该控制电路用于接收一数字控制信号，并将该数字控制信号转换为模拟控制信号；射频模块，采用第二工艺制造，其至少包含一被控电路，用于接收该模拟控制信号，并在该模拟控制信号的控制下，将射频输入信号放大后输出；以及内连电路，用于将该数字控制模块产生的模拟控制信号耦合至该射频模块。
2.如权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于该数字控制模块的控制电路至少包含第一三极管、第一电阻及第二电阻，该数字控制信号通过该第二电阻连接至该第一三极管的基极，该第一三极管发射极接地，集电极通过该第一电阻连接至该内连电路，以将该数字控制信号转变成该模拟控制信号；该射频模块的被控电路至少包含第一放大管、第一电感、第二电感及第三电容，该射频输入信号通过第一电感输入至该第一放大管之基极，该第一放大管源极接至该内连电路，以接收该模拟控制信号，并在该模拟控制信号的控制下， 将该射频输入信号放大，该第一放大管的漏极接该第三电容，以将该射频输入信号放大后隔直输出，同时，该第一放大管的漏极还通过该第二电感连接至一数字电源。
3.如权利要求2所述的射频前端电路，其特征在于在该第一三极管基极与地之间，还设置一第一电容，在该第一电阻与该内连电路之间，还通过一第二电容接地；在该第一电感连接该射频输入信号的一端，还通过一第三电阻接地。
4.如权利要求3所述的射频前端电路，其特征在于该数字控制模块采用HBT工艺实现，其中，该第一三极管为HBT三极管；该射频模块采用P-HEMT工艺实现，该第一放大管为 P-HEMT 管。
5.如权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于该内连电路为该射频模块的一部分。
6.如权利要求5所述的射频前端电路，其特征在于该数字控制模块的控制电路至少包含第一 MOS管、第四电阻及第五电阻，该数字控制信号通过该第四电阻连接至该第一 MOS 管的栅极，该第一 MOS管漏极通过第五电阻连接至一数字电源，以将该数字控制信号转换成该模拟控制信号并通过源极输出；该射频模块的被控电路至少包含第二放大管、第三电感、第五电容及第六电容，该射频输入信号通过第五电容连接至该第二放大管的基极，同时该模拟控制信号也连接至该第二放大管的基极，以对该第二放大管放大该射频输入信号进行控制；该第二放大管发射极接地，集电极将放大后的该射频输入信号通过该第六电容隔直输出，同时该集电极还通过该第三电感连接至一模拟电源。
7.如权利要求6所述的射频前端电路，其特征在于该射频模块还包括一校正电路， 以将该模拟控制信号校正后再通过该内连电路耦合至该第二放大管的基极，其至少包括第二三极管与第六电阻，该第二三极管基极连接至该第一 MOS管源极，集电极接至该模拟电源，发射极连接至该内连电路，并通过该第六电阻接地。
8.如权利要求7所述的射频前端电路，其特征在于在该第二三极管之基极与地之间， 还设置一第三三极管，该第三三极管集电极连接至该第二三极管之基极，该第三三极管基极连接至该第二三极管发射极，该第三三极管发射极接地。
9.如权利要求8所述的射频前端电路，其特征在于该数字控制模块采用P-HEMT工艺实现，其中该第一 MOS管为P-HEMT管；该射频模块采用HBT工艺实现，该第二放大管、该第二三极管、该第三三极管均为HBT三极管。
10.如权利要求4或9所述的射频前端电路，其特征在于该内连电路包含一电感。
全文摘要
本发明提供一种射频前端电路，至少包含采用第一工艺制造的数字控制模块，其至少包含一接口电路，该接口电路用于接收一数字控制信号，并将该数字控制信号转换为模拟控制信号；采用第二工艺制造的射频模块，其至少包含一被控电路，用于接收该模拟控制信号，并在该模拟控制信号的控制下，将射频输入信号放大后输出；以及内连电路，用于将该数字控制模块产生的模拟控制信号耦合至该射频模块，本发明在既不增加芯片生产工艺，又不牺牲射频前端性能的前提下，达到了降低射频前端电路所用芯片数量的目的，降低了射频前端电路成本的目的。
文档编号H04B1/40GK102195667SQ20111010746
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者刘轶 申请人:上海中科高等研究院