[0077]本发明所提供的手机发射系统的第四种【具体实施方式】的示意图如图4所示，其中，所述GaN射频功率放大器的个数为一个，所述GaN智能升压及调制电源模块的个数为多个；所述GaN智能升压及调制电源模块并联，通过级联方式与所述GaN射频功率放大器相连。
[0078]在本实施例中，多个智能升压及调制电源模块通过级联方式对应一个GaN开关功放，形成单通道数字功放架构。将智能升压及调制电源模块进行并联，通过级联开关方式提高智能升压及调制电源模块转换效率。通常单个智能升压及调制电源模块直接进行高压转换。对开关控制要求很高，并且效率会受到一定的影响。因此通过将直接升压方式变为几段升压方式，来弱化系统对控制上的要求。并且可以降低对GaN开关管的多重控制要求，提高开关频率，优化了智能升压及调制电源模块尺寸。各个电源模块可以是分立的独立电源模块，也可以是单片集成芯片。其系统工作方式与图1相同，都是依靠强大的数字处理单元对系统进行控制，以实现系统高效、宽带通信。
[0079]需要指出的是，上述的实施方式只是本发明的几种具体应用实例，并不限于所示的这些实施例。而本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下，通过变形或替换等得到的其他实施方式也在本发明的保护范围之内。
[0080]本发明将GaN PA应用于手机发射系统，采用GaN智能升压单元及调制电源单元给GaN PA供电。采用数字处理单元对GaN PA、GaN智能升压单元以及调制电源单元进行实时调制，同时负责对通信信号进行编码，并将处理的通信信息通过收发器(Transiver)传输给PA，实现系统的器件的宽带、高效特点。
[0081]未来通信架构逐渐向数字化在过渡，而提升功放效率方面，传统的线性功放有78%左右的天花板，很难再有进一步的提升。因此在软件无线通信的未来，数字功放将逐渐登上舞台，Class E,Class F等开关功放拥有超过80%的效率。本发明采用了 GaN PA作为数字功放架构的核心，GaN PA可以变为现有的线性功放，同样适用于APT、ET架构，并拥有非常高的效率。
[0082]GaN射频功率器件需要使用10V至50V高压供电，以充分发挥其高效率与宽带特性，因此电源转换效率会影响到系统效率，变得非常关键。普通的智能升压及调制电源模块无法达到高的转换效率，这时采用GaN智能升压及调制电源模块，可以大幅度提高转换电源效率。两者的结合，能够使得整个系统效率比传统架构更高效。
[0083]决定器件是否适合于宽带，主要决定因素是Cds，因为Cds随频率增加对输出阻抗带来的很大的影响。Cds过大，会恶化器件的带宽特性。本发明使用GaN作为PA，因其Cds比较小，只有几pF的量级，Rout随频率增长变化量会比S1、GaAs材料小很多。因此，本发明具有非常好的宽带特性。目前通信主流频段涉及900M、1800M、2100M以及2600M，频段细分12Bands。采用1_2颗射频功率放大器配合输出智能调谐器，可以实现覆盖所有12Bands的应用需求。
[0084]中国移动4G在现有手机系统中要求5模13频，需要同时覆盖13个频段，5种不同的制式。目前方法是增加不同频段PA个数来满足系统需求。而本申请采用宽带GaN射频功率放大器作为发射链路信号放大模块，采用GaN智能升压及调制电源模块对电池电压进行升压，输出给GaN射频功率放大器供电，两者通过数字处理单元进行实时控制，实现手机系统的高效、宽带、小尺寸化。减少了系统PA总数，节省了成本，解决了系统的需求，同时在面对载波聚合时，具有更好的适应性。
[0085]GaN材料与GaAs材料相比，具有更高的功率密度特性。因此用更小的面积，就能达到我们所要求的功率能力。同时在宽带的优势特性下，采用更少的PA就可以覆盖多频段，从而减少了手机发射链路的面积。
[0086]另外，传统手机系统发射链路为极点收发器系统，PA为传统的经典线性功放。虽然经过系统升级，应用了 APT、ET技术，但系统并未将手机多核数字处理能力利用起来，处理速度依旧比较慢。同时，传统架构因需要保证与基站间的接受灵敏度，需要增加线性余量来保持灵敏度。而本专利采用了数字架构作为发射主体，器件纯开关行为，通过再构滤波器将波形整形。这样避免了系统对通道间的线性度要求，从而优化了接受灵敏度。本发明将器件间的控制与数据处理交由数字处理单元进行。通过手机强大的计算能力，对系统进行实时监控。同时在架构上，本发明也更加灵活多变，GaN PA可以是线性功放模式，也可以是开关功放模式。通过不同模式的切换，能够实现数字开关功放与线性功放APT以及ET架构的自由切换，从而更适应于现代通信系统的多模多制式需求。GaN PA还可以将开关集成在一个芯片中，从而对系统又进一步优化。
[0087]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
[0088]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种手机发射系统，其特征在于，包括:GaN射频功率放大器、GaN智能升压及调制电源模块、数字处理单元、电池以及天线； 其中，所述GaN射频功率放大器用于对接收到的信号进行功率放大，所述GaN射频功率放大器的工作电压为10V至50V ; 所述GaN智能升压及调制电源模块用于将电池电压升压至所述工作电压，对所述GaN射频功率放大器进行高压供电以及电源调制； 所述数字处理单元用于处理通信信号，通过收发器传输给所述GaN射频功率放大器，并对所述GaN射频功率放大器以及所述GaN智能升压及调制电源模块进行实时控制。2.如权利要求1所述的手机发射系统，其特征在于，所述GaN射频功率放大器为宽带GaN线性功率放大器或宽带GaN数字开关功率放大器。3.如权利要求2所述的手机发射系统，其特征在于，所述GaN射频功率放大器的类型为分立GaN射频功率放大器、GaN单片微波集成电路射频功率放大器或集成射频开关的GaN射频功率放大器模块。4.如权利要求1所述的手机发射系统，其特征在于，还包括: 滤波器，用于对经所述GaN射频功率放大器放大的信号进行滤波；所述GaN射频功率放大器处于开关模式时，所述滤波器具体为模拟波形再构滤波器。5.如权利要求1至4任一项所述的手机发射系统，其特征在于，所述GaN射频功率放大器与所述GaN智能升压及调制电源模块的个数均为一个；所述GaN射频功率放大器与所述GaN智能升压及调制电源模块相连。6.如权利要求1至4任一项所述的手机发射系统，其特征在于，所述GaN射频功率放大器的个数为多个，所述GaN智能升压及调制电源模块的个数为一个；多个所述GaN射频功率放大器并联，每个GaN射频功率放大器均与所述GaN智能升压及调制电源模块相连；每个所述GaN射频功率放大器的输出端分别与单个滤波器的输入端相连，所述滤波器的输出端依次与射频开关、双工器以及手机天线相连。7.如权利要求1至4任一项所述的手机发射系统，其特征在于，所述GaN射频功率放大器的个数为一个，所述GaN智能升压及调制电源模块的个数为多个；所述GaN智能升压及调制电源模块为串行连接，每个GaN智能升压及调制电源模块均与所述GaN射频功率放大器相连。8.如权利要求1至4任一项所述的手机发射系统，其特征在于，所述GaN射频功率放大器的个数为一个，所述GaN智能升压及调制电源模块的个数为多个；所述GaN智能升压及调制电源模块并联，通过级联方式与所述GaN射频功率放大器相连。
【专利摘要】本发明公开了一种手机发射系统，包括：GaN射频功率放大器、GaN智能升压及调制电源模块、数字处理单元、电池以及天线；其中，GaN射频功率放大器用于对接收到的信号进行功率放大；GaN智能升压及调制电源模块用于将电池电压升压至工作电压，对所述GaN射频功率放大器进行高压供电以及电源调制；数字处理单元用于处理通信信号，通过收发器传输给所述GaN射频功率放大器，并对所述GaN射频功率放大器以及所述GaN智能升压及调制电源模块进行实时控制。本发明所提供的手机发射系统，采用GaN射频功率放大器作为发射链路的功率放大器，与现有技术相比，本发明具有高效、宽带以及小尺寸的优点。
【IPC分类】H04W88/02, H03F3/24, H04W52/02
【公开号】CN105450189
【申请号】CN201510275621
【发明人】张乃千, 潘宇, 臧振刚
【申请人】苏州能讯高能半导体有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年5月26日