本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種射頻功率放大器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，用于2g、3g、4g模式的多模多頻(mmmb，multi-modemulti-band)射頻前端芯片包括了gsm高頻段射頻功率放大器、gsm低頻段射頻射率放大器、3g/4g低頻段(700mhz-915mhz)射頻功率放大器、3g/4g中頻段(1710mhz-2025mhz)射頻功率放大器、各個(gè)射頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、mipi接口及控制器、輸入通路選擇切換開關(guān)、輸出頻段選擇切換開關(guān)、射頻天線開關(guān)、3g/4g高頻段射頻天線開關(guān)等。兩個(gè)雙工器組位于mmmb射頻前端芯片片外，通過(guò)與內(nèi)輸出頻段選擇切換開關(guān)、射頻天線開關(guān)的相應(yīng)端口連接，實(shí)現(xiàn)3g/4g各個(gè)不同fdd(frequencydivisionduplexing，頻分雙工)頻段的雙工功能。mmmb射頻前端芯片所有集成的功能，采用gaas工藝制造其中射頻功率放大器的輸出級(jí)管芯，采用soi工藝制造其中的所有開關(guān)管芯以及輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中的部分元件，采用cmos工藝或者soi工藝制造其中的mipi接口及控制器管芯，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中的部分元件也可以通過(guò)封裝基板上的金屬層走線或smd元件實(shí)現(xiàn)，所有管芯之間以及管芯與封裝基板之間的電氣互聯(lián)通過(guò)鍵合引線或者倒扣封裝的方式實(shí)現(xiàn)。

可見，現(xiàn)有技術(shù)中多模多頻射頻前端芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，亟需一種能夠盡可能地簡(jiǎn)化多模多頻射頻前端芯片的架構(gòu)，從而有效降低射頻功率放大器的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種射頻功率放大器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中射頻功率放大器的多模多頻射頻前端芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種射頻功率放大器，包括一射頻放大通路，所述射頻放大通路包括多級(jí)放大電路，所述多級(jí)放大電路包括：輸入射頻選通開關(guān)、驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出級(jí)放大器、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出選通網(wǎng)絡(luò)；

所述輸入射頻選通開關(guān)用于選通多模多頻射頻中的任意頻率的射頻信號(hào)輸入到所述射頻放大通路中；

所述輸入射頻選通開關(guān)與所述驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器的輸出端連接所述級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)；

所述級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器輸出的射頻信號(hào)從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，并輸出差分射頻信號(hào)；

所述輸出級(jí)放大器用于將所述差分射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；

所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與所述輸出級(jí)放大器的輸出端相連，并用于將功率放大后的差分射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端射頻信號(hào)，輸出至所述輸出選通網(wǎng)絡(luò)；

所述輸出選通網(wǎng)絡(luò)將所述單端射頻信號(hào)引到所述射頻功率放大器的不同射頻端口；

其中，所述輸出級(jí)放大器包括第一功率放大器和第二功率放大器；所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗變換器和第一變壓器；

所述第一功率放大器與所述第二功率放大器用于接收所述差分射頻信號(hào)，并對(duì)所述差分射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；

所述第一功率放大器、所述第二功率放大器與一個(gè)所述第一阻抗變換器組成一個(gè)差分放大器單元，其輸出端與所述第一變壓器相連；

所述差分放大器單元的個(gè)數(shù)為多個(gè)，且多個(gè)所述差分放大器單元之間相互并聯(lián)。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的射頻功率放大器僅包括一路射頻放大通路，所述射頻放大通路包括多級(jí)放大電路，所述多級(jí)放大電路包括：輸入射頻選通開關(guān)、驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出級(jí)放大器、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出選通網(wǎng)絡(luò)；其中，所述輸出級(jí)放大器包括第一功率放大器和第二功率放大器；所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗變換器和第一變壓器；所述第一功率放大器、所述第二功率放大器與一個(gè)所述第一阻抗變換器組成一個(gè)差分放大器單元，其輸出端與所述第一變壓器相連；所述差分放大器單元的個(gè)數(shù)為多個(gè)，且多個(gè)所述差分放大器單元之間相互并聯(lián)。通過(guò)控制差分放大器單元的開啟個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器的不同功率等級(jí)切換，從而對(duì)2g/3g/4g的高、中、低頻段進(jìn)行全覆蓋，簡(jiǎn)化了多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架，從而降低了射頻功率放大器的成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)線通信系統(tǒng)射頻前端架構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的2g/3g/4g多模多頻射頻前端芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種射頻功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種射頻功率放大器的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的三個(gè)差分放大器單元并聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6b為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7b為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中的多模多頻射頻前端芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，造成射頻功率放大器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂。

現(xiàn)有技術(shù)中射頻功率放大器是各種無(wú)線通信應(yīng)用中必不可少的關(guān)鍵部件，用于將收發(fā)信機(jī)輸出的已調(diào)制射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足無(wú)線通信所需的射頻信號(hào)的功率要求。

目前3g和4g移動(dòng)通信在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)獲得越來(lái)越多的部署和應(yīng)用，但是作為部署最廣泛和應(yīng)用最成熟的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，2ggsm依然是所有移動(dòng)終端都需要支持的通信模式。2ggsm通信模式中的上行通信包括4個(gè)頻段，分別是：gsm850：824mhz-849mhz；gsm900:880mhz-915mhz；dcs1800：1710mhz-1785mhz；pcs1900：1850mhz-1910mhz；通常所有移動(dòng)終端的功率放大器都需要支持2ggsm通信模式的這4個(gè)頻段。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員易于理解的，由于gsm850頻段與gsm900頻段相鄰，統(tǒng)稱為gsm低頻段或gsm頻段；且dcs1800頻段與dcs1900頻段相鄰，統(tǒng)稱為gsm高頻段或dcs頻段；通常可以采用兩個(gè)射頻功率放大器分別覆蓋gsm頻段和dcs頻段，即一個(gè)射頻功率放大器覆蓋gsm頻段824mhz-915mhz，另外一個(gè)射頻功率放大器覆蓋dcs頻段1710mhz-1910mhz。并且，兩個(gè)支持不同頻段的射頻功率放大器的核心電路可以制造在同一個(gè)管芯上，封裝在同一個(gè)芯片當(dāng)中，這對(duì)于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員來(lái)說(shuō)是易于理解的。

隨著無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)所支持的模式及頻段的不斷增加，當(dāng)前無(wú)線通信移動(dòng)終端的射頻前端架構(gòu)也變得越來(lái)越復(fù)雜。如圖1所示為一個(gè)支持2g、3g、4g多模式以及各個(gè)模式中多個(gè)頻段的無(wú)線通信移動(dòng)終端的射頻前端架構(gòu)。308是移動(dòng)終端的射頻收發(fā)信機(jī)芯片，負(fù)責(zé)將基帶芯片產(chǎn)生的射頻信號(hào)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的功率放大器芯片以及對(duì)接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行處理。307、305、306分別是2g功率放大器芯片、3g/4g單頻功率放大器芯片、3g/4g多模多頻功率放大器芯片，這些芯片都對(duì)從射頻收發(fā)信機(jī)308所發(fā)送來(lái)的射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。304為一系列雙工器芯片，每一個(gè)fdd模式的頻段都需要一個(gè)對(duì)應(yīng)的雙工器芯片來(lái)進(jìn)行發(fā)射和接收信號(hào)的分離。303是一個(gè)集成了低通濾波器的單刀多擲射頻天線開關(guān)芯片，用于將多個(gè)射頻功率放大器的輸出信號(hào)以及多路從天線接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行分路分離，以使得多個(gè)射頻發(fā)射通路及多個(gè)射頻接收通路可以共享同一個(gè)主天線301；單刀多擲射頻天線開關(guān)芯片303中通常都集成兩個(gè)低通濾波器，分別用于濾除2g高頻段(1710mhz-1910mhz)射頻功率放大器的諧波及2g低頻段(820mhz-920mhz)射頻功率放大器的諧波。302是一個(gè)連接在主天線301與多模多頻射頻天線開關(guān)芯片303之間的天線匹配調(diào)諧芯片，用于對(duì)天線阻抗匹配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以保證良好的天線阻抗匹配。311是一個(gè)分集射頻天線開關(guān)芯片，用于對(duì)從分集天線312上接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行分路分離。310是一系列濾波器芯片，用于對(duì)分集射頻天線開關(guān)芯片311輸出的各路射頻信號(hào)進(jìn)行濾波；其輸出信號(hào)又通過(guò)接收通路開關(guān)芯片309發(fā)送到射頻收發(fā)信機(jī)芯片308的相應(yīng)接收端口。

如圖2所示的用于2g、3g、4g模式的多模多頻(mmmb，multi-modemulti-band)射頻前端芯片具有復(fù)雜的架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)。如圖2所示的mmmb射頻前端芯片400中包括了gsm高頻段射頻功率放大器(402c、403c)、gsm低頻段射頻功率放大器(402b、403b)、3g/4g低頻段(700mhz-915mhz)射頻功率放大器(402d、403d)、3g/4g中頻段(1710mhz-2025mhz)射頻功率放大器(402a、403a)、各個(gè)功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(404a、404b、404c、404d)、mipi(mobileindustryprocessorinterface，移動(dòng)產(chǎn)業(yè)處理器)接口及控制器408、輸入通路選擇切換開關(guān)(401a、401d)、輸出頻段選擇切換開關(guān)(405a、405d)、射頻天線開關(guān)(406、407)、3g/4g高頻段射頻天線開關(guān)409等。雙工器組410及雙工器組411位于mmmb射頻前端芯片400片外，通過(guò)與400內(nèi)輸出頻段選擇切換開關(guān)(405a、405d)、射頻天線開關(guān)(406、407)的相應(yīng)端口連接，實(shí)現(xiàn)3g/4g各個(gè)不同fdd頻段的雙工功能。mmmb射頻前端芯片400中所有集成的功能，采用gaas工藝制造其中射頻功率放大器的輸出級(jí)管芯(403a、403b、403c、403d)，采用soi工藝制造其中的所有開關(guān)管芯(401a、401d、405a、405d、406、407、409)以及輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(404a、404b、404c、404d)中的部分元件，采用cmos工藝或者soi工藝制造其中的mipi接口及控制器管芯408，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)(404a、404b、404c、404d)中的部分元件也可以通過(guò)封裝基板上的金屬層走線或smd元件實(shí)現(xiàn)，所有管芯之間以及管芯與封裝基板之間的電氣互聯(lián)通過(guò)鍵合引線或者倒扣封裝的方式實(shí)現(xiàn)。

從圖2可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中包括4個(gè)放大通路，其中，一組功率放大器，就是一個(gè)放大通路。4個(gè)放大通路不是同時(shí)工作的，也就是如果能找到一個(gè)寬帶的放大器(比如700m～2700m)，也就可以實(shí)現(xiàn)1個(gè)射頻放大器替代現(xiàn)有技術(shù)中的4個(gè)放大通路。

基于此，本發(fā)明提供一種射頻功率放大器，包括一射頻放大通路，所述射頻放大通路包括多級(jí)放大電路，所述多級(jí)放大電路包括：輸入射頻選通開關(guān)、驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出級(jí)放大器、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出選通網(wǎng)絡(luò)；

所述輸入射頻選通開關(guān)用于選通多模多頻射頻中的任意頻率的射頻信號(hào)輸入到所述射頻放大通路中；

所述輸入射頻選通開關(guān)與所述驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器的輸出端連接所述級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)；

所述級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)所述驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器輸出的射頻信號(hào)從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，并輸出差分射頻信號(hào)；

所述輸出級(jí)放大器用于將所述差分射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；

所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與所述輸出級(jí)放大器的輸出端相連，并用于將功率放大后的差分射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端射頻信號(hào)，輸出至所述輸出選通網(wǎng)絡(luò)；

所述輸出選通網(wǎng)絡(luò)將所述單端射頻信號(hào)引到所述射頻功率放大器的不同射頻端口；

其中，所述輸出級(jí)放大器包括第一功率放大器和第二功率放大器；所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗變換器和第一變壓器；

所述第一功率放大器與所述第二功率放大器用于接收所述差分射頻信號(hào)，并對(duì)所述差分射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；

所述第一功率放大器、所述第二功率放大器與一個(gè)所述第一阻抗變換器組成一個(gè)差分放大器單元，其輸出端與所述第一變壓器相連；

所述差分放大器單元的個(gè)數(shù)為多個(gè)，且多個(gè)所述差分放大器單元之間相互并聯(lián)。

本發(fā)明提供的射頻功率放大器僅包括一路射頻放大通路，通過(guò)控制差分放大器單元的開啟個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器的不同功率等級(jí)切換，從而對(duì)2g/3g/4g的高、中、低頻段進(jìn)行全覆蓋，簡(jiǎn)化了多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架。從而降低了射頻功率放大器的成本。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參見圖3，圖3為本發(fā)明提供的一種射頻功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖，所述射頻功率放大器為多模多頻射頻功率放大器501，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，多模多頻射頻功率放大器501包括mipi接口及控制器508，本實(shí)施例中對(duì)此不做詳細(xì)說(shuō)明。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的多模多頻射頻功率放大器501僅包括一射頻放大通路，所述射頻放大通路包括多級(jí)放大電路，所述多級(jí)放大電路如圖3所示，包括：輸入射頻選通開關(guān)502、驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器503、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504、輸出級(jí)放大器505、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)506和輸出選通網(wǎng)絡(luò)507；輸入射頻選通開關(guān)502用于選通多模多頻射頻中的任意頻率的射頻信號(hào)輸入到射頻放大通路中；輸入射頻選通開關(guān)502與驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器503的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器503的輸出端連接級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504；級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器503輸出的射頻信號(hào)從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，并輸出差分射頻信號(hào)；輸出級(jí)放大器505用于將差分射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；輸出匹配網(wǎng)絡(luò)506與輸出級(jí)放大器505的輸出端相連，并用于將功率放大后的差分射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端射頻信號(hào)，輸出至輸出選通網(wǎng)絡(luò)507；輸出選通網(wǎng)絡(luò)507將單端射頻信號(hào)導(dǎo)引到射頻功率放大器的不同射頻端口。

具體地，如圖3所示，輸入射頻選通開關(guān)502將多模多頻射頻功率放大器芯片501的高頻輸入信號(hào)(hb_in)、中頻輸入信號(hào)(mb_in)和低頻輸入信號(hào)(lb_in)之一選通切入進(jìn)入到射頻放大通路之中；輸入射頻選通開關(guān)502的輸出連接到驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器503的輸入端；驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器503是一個(gè)覆蓋高頻、中頻、低頻頻段的驅(qū)動(dòng)放大器電路，其輸出連接到級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504；級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504為一個(gè)級(jí)間寬帶巴倫或一個(gè)級(jí)間寬帶巴倫阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的非平衡(unbalanced)到平衡(balanced)轉(zhuǎn)換以及必要的阻抗變換，其輸出的兩路平衡信號(hào)為差分信號(hào)，相互之間具有180度相位差；級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504輸出的差分信號(hào)經(jīng)由輸出級(jí)放大器505進(jìn)行功率放大；輸出級(jí)放大器505的輸出信號(hào)仍然保持差分狀態(tài)，并輸入到輸出匹配網(wǎng)絡(luò)506；輸出匹配網(wǎng)絡(luò)506為一個(gè)輸出寬帶巴倫阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的平衡到非平衡轉(zhuǎn)換以及必要的阻抗變換，其輸出為經(jīng)過(guò)功率放大的單端射頻信號(hào)，連接到輸出選通網(wǎng)絡(luò)507；在本實(shí)施例中，輸出選通網(wǎng)絡(luò)507為一個(gè)單刀多擲開關(guān)，其不同導(dǎo)通狀態(tài)將射頻放大信號(hào)導(dǎo)引到不同的射頻端口。本領(lǐng)域?qū)I(yè)人士易于理解的，本實(shí)施例中的輸出選通網(wǎng)絡(luò)507也可以是單刀多擲射頻開關(guān)電路、低通濾波器、多工器之一或它們的組合。

本實(shí)施例中，由于輸入射頻選通開關(guān)502、驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器503、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504、輸出級(jí)放大器505、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)506、輸出選通網(wǎng)絡(luò)507的寬帶特性，可以覆蓋2g/3g/4g的高頻段、中頻段、低頻段，即700mhz-2.7ghz，多模多頻射頻功率放大器501僅需一個(gè)射頻放大通路，簡(jiǎn)化了多模多頻射頻前端芯片的架構(gòu)，并具有低成本優(yōu)勢(shì)。

本實(shí)施例中通過(guò)設(shè)置可切換功率等級(jí)電路模塊，也即差分放大器單元，實(shí)現(xiàn)覆蓋2g/3g/4g的高頻段、中頻段、低頻段，即700mhz-2.7ghz。具體地，如圖4所示，輸出級(jí)放大器包括第一功率放大器pa1和第二功率放大器pa2；輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗變換器5061和第一變壓器5062；其中，第一功率放大器pa1與第二功率放大器pa2用于接收差分射頻信號(hào)，并對(duì)差分射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；第一功率放大器pa1、第二功率放大器pa2與一個(gè)第一阻抗變換器5061組成一個(gè)差分放大器單元5561，其輸出端與第一變壓器5062相連；差分放大器單元的個(gè)數(shù)為多個(gè)，且多個(gè)差分放大器單元之間相互并聯(lián)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中不限定所述差分放大器單元的個(gè)數(shù)，只要包括至少兩個(gè)差分放大器單元，能夠?qū)崿F(xiàn)功率等級(jí)可切換即可，其中，差分放大器單元的個(gè)數(shù)越多，可以切換的功率等級(jí)分級(jí)越多，本實(shí)施例中以包含三個(gè)差分放大器單元為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參見圖5，圖5示出了三個(gè)差分放大器單元并聯(lián)的具體結(jié)構(gòu)；每個(gè)差分放大器單元均包括：

第一功率放大器(pa11、pa12、pa13)、第二功率放大器(pa21、pa22、pa23)和第一阻抗變換器(5611、5612、5613)；其中，三個(gè)第一功率放大器(pa11、pa12、pa13)的一端均用于接收同相差分射頻信號(hào)，如圖中所示的in0°，其中第一功率放大器pa11的一端用于接收in0°_1，第一功率放大器pa12的一端用于接收in0°_2，第一功率放大器pa13的一端用于接收in0°_3；三個(gè)第二功率放大器(pa21、pa22、pa23)一端均用于接收反相差分射頻信號(hào)，如圖中所示的in180°，其中第二功率放大器pa21的一端用于接收in180°_1，第二功率放大器pa22的一端用于接收in180°_2，第二功率放大器pa23的一端用于接收in180°_3；即同相輸入端in0°與每個(gè)差分放大器單元的同相輸入端相連，分別是in0°_1，in0°_2，in0°_3；反相輸入端in180°與每個(gè)差分放大器單元的反相輸入端相連，分別是in180°_1，in180°_2，in180°_3。

差分放大器單元具有三個(gè)輸出端，分別為同相輸出端out0°、反向輸出端out180°和公共端com。其中每個(gè)差分放大器單元的第一阻抗變換器(5611、5612、5613)的同相輸出端(分別是out0°_1，out0°_2，out0°_3)與同相輸出端out0°相連；每個(gè)差分放大器單元的第一阻抗變換器(5611、5612、5613)的反相輸出端(分別是out180°_1，out180°_2，out180°_3)與反相輸出端out180°相連；每個(gè)差分放大器單元的第一阻抗變換器(5611、5612、5613)的公共端(分別是com_1，com_2，com_3)與公共端com相連。

如圖4所示，差分放大器單元5561與第一變壓器5062之間還包括給公共端com供電的供電電源vdd、扼流電感607和去耦電容608，其中，去耦電容608的一端與扼流電感607的一端和供電電源vdd相連，去耦電容608的另一端與地相連，實(shí)現(xiàn)濾波功能。此處，第一變壓器5062用于實(shí)現(xiàn)雙端轉(zhuǎn)單端。

另外，差分放大器單元還包括分別控制第一功率放大器(pa11、pa12、pa13)和第二功率放大器(pa21、pa22、pa23)工作狀態(tài)的偏置電壓(bias11，bias12，bias13和bias21，bias22、bias23)，所述偏置電壓可以由偏置電路提供，本實(shí)施例中對(duì)此不做限定。本實(shí)施例中差分放大器單元實(shí)現(xiàn)功率可調(diào)的具體過(guò)程包括：

例如每個(gè)差分放大器單元是10mm的管子，也即每個(gè)第一功率放大器為5mm的管子，想要實(shí)現(xiàn)低功率工作狀態(tài)時(shí)，需要連入10mm的管子，此時(shí)，bias11、bias21控制第一功率放大器pa11和第二功率放大器pa21開啟，連入到差分電路中，其他四個(gè)功率放大器為關(guān)閉狀態(tài)；在中功率工作狀態(tài)時(shí)，需要連入20mm的管子，此時(shí)，bias11，bias12和bias21，bias22控制第一功率放大器pa11，第一功率放大器pa12和第二功率放大器pa21，第二功率放大器pa22開啟，連入到差分電路中，其他兩個(gè)功率放大器為關(guān)閉狀態(tài)；在高功率工作狀態(tài)時(shí)，需要連入30mm的管子，此時(shí)，bias11，bias12，bias13和bias21，bias22，bias23控制第一功率放大器pa11，第一功率放大器pa12，第一功率放大器pa13和第二功率放大器pa21，第二功率放大器pa22，第二功率放大器pa23均開啟，連入到差分電路中。

也即本實(shí)施例中通過(guò)偏置電路來(lái)控制連入差分電路中第一功率放大器單元的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同功率模式的復(fù)用。對(duì)于連入電路中差分放大器單元的尺寸及連入的個(gè)數(shù)，本發(fā)明不做限制，由實(shí)際情況而定，這對(duì)相關(guān)專業(yè)人員是易于理解的。比如用4路差分放大器單元，可以通過(guò)關(guān)斷0路，1路，2路，3路，實(shí)現(xiàn)4種功率等級(jí)，原則上，只要有n路差分放大器單元，就可以實(shí)現(xiàn)n種功率等級(jí)。

通過(guò)切換改變負(fù)載阻抗，不同的負(fù)載阻抗對(duì)應(yīng)不同的功率等級(jí)，這正是現(xiàn)代mmmb通信所要求的，比如gsm要求功率33dbm，dcs要求功率30dbm，wcdma、lte要求功率25dbm。另外，本申請(qǐng)?zhí)峁┑那袚Q改變負(fù)載阻抗的實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)便靈活。即通過(guò)關(guān)斷功率放大器pa管子的偏置電壓即可。每路功率放大器pa的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)不用更改。而傳統(tǒng)的切換阻抗，需要利用開關(guān)關(guān)斷不工作的匹配網(wǎng)絡(luò)，以防止相互影響。

本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)采用單個(gè)射頻功率放大器核心電路、單個(gè)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)同時(shí)覆蓋2g/3g/4g的高、中、低頻段，簡(jiǎn)化了多模多頻射頻前端芯片的架構(gòu)，提供了具有成本優(yōu)勢(shì)的多模多頻射頻前端方案。

本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)不做限定，可選地，本實(shí)施例中如圖6a所示，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗變換器5061和第一變壓器5062；其中，第一阻抗變換器5061包括第一耦合線圈601、第二耦合線圈602、第三耦合線圈603和第四耦合線圈604；第一耦合線圈601與第二耦合線圈602構(gòu)成第一耦合線圈對(duì)，第三耦合線圈603與第四耦合線圈604構(gòu)成第二耦合線圈對(duì)。

第一耦合線圈601的第一端與第一功率放大器的輸出端相連，圖6a中以平衡端口bal1指代所述第一功率放大器的輸出端；第一耦合線圈601的第二端與第一變壓器5062的第一輸入端連接，本實(shí)施例中，第一變壓器5062包括第一變壓器第一耦合線圈605和第一變壓器第二耦合線圈606，第一變壓器第二耦合線圈606的一端作為第一變壓器5062的第一輸入端，第一變壓器第一耦合線圈605的一端作為第一變壓器5062的第二輸入端，第一變壓器5062的輸出端作為非平衡端口unb。

第二耦合線圈602的第一端與第二功率放大器的輸出端相連，圖6a中以平衡端口bal2指代所述第二功率放大器的輸出端；第二耦合線圈602的第二端接地。

第三耦合線圈603的第一端與第一功率放大器的輸出端bal1相連；第三耦合線圈的第二端接地；第四耦合線圈604的第一端與第二功率放大器的輸出端bal2相連；第四耦合線圈604的第二端與第一變壓器的第二輸入端連接，也即與第一變壓器第一耦合線圈605的一端相連。

在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，如圖6b所示，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)還可以包括扼流電感607、去耦電容608和供電電壓源vdd；扼流電感607的一端與第二耦合線圈602和第三耦合線圈603的第二端相連；扼流電感607的另一端與供電電壓源vdd和去耦電容608的一端相連；去耦電容608的另一端接地。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)，還可以采用耦合電感線圈或耦合傳輸線的方式。

本實(shí)施例中也不限定級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504的具體形式，級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504可以是單獨(dú)的一個(gè)級(jí)間寬帶巴倫，也可以是包括一個(gè)級(jí)間寬帶巴倫和與所述級(jí)間寬帶巴倫相連的第二阻抗變換器組成的級(jí)間寬帶巴倫阻抗變換器。

如圖7a所示，為級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504的一種具體形式，僅包括一個(gè)級(jí)間寬帶巴倫5041，級(jí)間寬帶巴倫5041包括第五耦合線圈701和第六耦合線圈702；第五耦合線圈701的第一端作為非平衡射頻端口unb，與驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器(圖4中的503)的輸出端相連；第五耦合線圈701的第二端作為第一平衡信號(hào)端口bal1；第六耦合線圈702的第一端接地，第二端作為第二平衡信號(hào)端口bal2；第一平衡信號(hào)端口bal1與第二平衡信號(hào)端口bal2輸出差分射頻信號(hào)，并與輸出級(jí)放大器(圖4中的505)的輸入端相連。

如圖7b所示，為級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504的另一種具體形式，包括級(jí)間寬帶巴倫5041和與級(jí)間寬帶巴倫5041相連的第二阻抗變換器5042；第二阻抗變換器5042包括第七耦合線圈703、第八耦合線圈704、第九耦合線圈705和第十耦合線圈706；其中，第七耦合線圈703與第八耦合線圈704構(gòu)成第三耦合線圈對(duì)，第九耦合線圈705與第十耦合線圈706構(gòu)成第四耦合線圈對(duì)；第七耦合線圈703的第一端與第五耦合線圈701的第二端相連；第七耦合線圈703的第二端作為第一平衡信號(hào)端口bal1；第八耦合線圈704的第一端接地；第八耦合線圈704的第二端作為第二平衡信號(hào)端口bal2；第九耦合線圈705的第一端接地；第九耦合線圈705的第二端作為第一平衡信號(hào)端口bal1；第十耦合線圈706的第一端與第六耦合線圈702的第二端相連；第十耦合線圈705的第二端作為第二平衡信號(hào)端口bal2。需要說(shuō)明的是，級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504的具體實(shí)現(xiàn)，可以采用耦合電感線圈或耦合傳輸線的方式，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是易于理解的。

本實(shí)施例中對(duì)所述輸出選通網(wǎng)絡(luò)507也不做限定，可選的，所述輸出選通網(wǎng)絡(luò)507可以是單刀多擲射頻開關(guān)電路、低通濾波器、多工器之一或它們的組合。

需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504是由級(jí)間寬帶巴倫或級(jí)間寬帶巴倫阻抗變換器組成，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)506為輸出寬帶巴倫阻抗變換器，輸出寬帶巴倫阻抗變換器由阻抗變換器和與所述阻抗變換器級(jí)聯(lián)的變壓器組成，這些都是由線圈耦合組成，為了降低成本，所述級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)504和/或所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)506為設(shè)置在封裝基板或ipd(integratedpassivedevice，集成無(wú)源器件)管芯上的耦合線圈或耦合傳輸線組成。本發(fā)明實(shí)施例不限定所述多模多頻射頻功率放大器中各器件的制作工藝，可以采用gaashbt、gaasphemt、sige、cmos、soi等工藝中的一種或者一種以上工藝的組合制造。

綜上所述，本發(fā)明提供的多模多頻射頻功率放大器僅有一個(gè)射頻放大通路，且所述僅有的一個(gè)射頻放大通路具有多級(jí)放大電路；所述多級(jí)放大電路的輸出級(jí)為差分放大電路結(jié)構(gòu)；所述多級(jí)放大電路包括：輸入射頻選通開關(guān)、驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出級(jí)放大器、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出選通網(wǎng)絡(luò)；輸入射頻選通開關(guān)用于選通多模多頻射頻中的任意頻率的射頻信號(hào)輸入到射頻放大通路中；輸入射頻選通開關(guān)與驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器的輸出端連接級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)；級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)級(jí)放大器輸出的射頻信號(hào)從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，并輸出差分射頻信號(hào)；輸出級(jí)放大器用于將差分射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大；輸出匹配網(wǎng)絡(luò)與輸出級(jí)放大器的輸出端相連，并用于將功率放大后的差分射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端射頻信號(hào)，輸出至輸出選通網(wǎng)絡(luò)；輸出選通網(wǎng)絡(luò)將單端射頻信號(hào)引到射頻功率放大器的不同射頻端口。

本發(fā)明提供的射頻功率放大器中所述輸出級(jí)放大器包括第一功率放大器和第二功率放大器；所述輸出匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一阻抗變換器和第一變壓器；所述第一功率放大器、所述第二功率放大器與一個(gè)所述第一阻抗變換器組成一個(gè)差分放大器單元，其輸出端與所述第一變壓器相連；所述差分放大器單元的個(gè)數(shù)為多個(gè)，且多個(gè)所述差分放大器單元之間相互并聯(lián)。通過(guò)控制差分放大器單元的開啟個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器的不同功率等級(jí)切換，從而對(duì)2g/3g/4g的高、中、低頻段進(jìn)行全覆蓋，簡(jiǎn)化了多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架。從而降低了射頻功率放大器的成本。

需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。