CN101730209A - 用于无线通信的Tx模块 - Google Patents

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Abstract

一种用于无线通信的Tx模块，包括：多个Tx信号输入端，分别接收不同频率的Tx信号；多个功率放大单元，具有分别连接到多个Tx信号输入端的输入端；多个匹配电路单元，被配置为具有分别连接到多个功率放大单元的输出端的输入端的变压器；多个谐波滤波器单元，具有分别连接到多个匹配电路单元的输出端的输入端；切换单元，具有分别连接到多个谐波滤波器单元的输出端的输入端并选择通过输入端输入的信号中的一个作为输出；增益/切换控制单元，控制功率放大单元的增益并控制切换单元的输出选择；Tx信号输出端，连接到切换单元的输出端。

Description

用于无线通信的Tx模块
本申请要求于2008年10月14日在韩国知识产权局提交的2008-0100772号韩国专利申请的优先权，该申请全部公开于此以资参考。
技术领域
本发明涉及一种在无线通信装置等中使用的用于信号传输的模块，更具体地，涉及一种用于无线通信的Tx(发送)模块，该模块包括：多个功率放大器，分别对不同频带的Tx信号进行放大；使用变压器结构的多个匹配电路，与多个功率放大器匹配。
背景技术
最近已经研发了复合终端，它们中的每一个都可以使用不同频带接收无线通信服务而不需更换另一移动通信终端。例如，在复合终端的情况下，单个终端可使用不同频带(诸如，GSM、E-GSM、DCS1800和PCS1900)以使用无线通信服务。
关于用于复合移动通信终端的信号传输的硬件，用于无线通信的Tx模块用于将基带信号转换为高频无线电信号(即，RF信号)、将RF信号放大并将放大的RF信号提供给天线。具体地，使用多频带的复合移动通信终端需要能够使用一个Tx模块处理不同频带的信号。
由于使用用于在Tx模块中使用的匹配电路等的集总元件来制造相关领域Tx模块，故其占用大量区域。具体地，需要更多集总元件以实现使用多个用于将一个频带的信号放大的功率放大器的电路。这使得相关领域Tx模块不可能小且轻。
发明内容
本发明的一方面提供了一种用于无线通信的Tx模块，尽管存在多个功率放大器，该模块也可通过将变压器用作为用于匹配多个功率放大器的匹配电路来最小化尺寸的增加。
根据本发明的一方面，提供了一种用于无线通信的Tx模块，包括：多个Tx信号输入端，分别接收不同频率的Tx信号；多个功率放大单元，具有分别连接到多个Tx信号输入端的输入端；多个匹配电路单元，被配置为具有分别连接到多个功率放大单元的输出端的输入端的变压器；多个谐波滤波器单元，具有分别连接到多个匹配电路单元的输出端的输入端；切换单元，具有分别连接到多个谐波滤波器单元的输出端的输入端并选择通过输入端输入的信号中的一个作为输出；增益/切换控制单元，控制功率放大单元的增益并控制切换单元的输出选择；Tx信号输出端，连接到切换单元的输出端。
多个功率放大单元中的每一个可包括对通过连接的Tx信号输入端输入的Tx信号进行放大的多个功率放大器。在这种情况下，匹配电路单元可包括：多个初级线圈，分别连接到多个功率放大器的输出端；次级线圈，通常与多个初级线圈电感耦合。
多个功率放大单元中的每一个可包括：平衡转换器，将通过连接的Tx信号输入端输入的Tx信号转换为平衡信号；多个平衡功率放大器，并行连接到平衡转换器的输出端并对从平衡转换器输出的平衡信号进行放大。在这种情况下，匹配电路单元可包括：多个初级线圈，每一个具有连接到多个平衡功率放大器中的相应的平衡功率放大器的两个输出端的两端；次级线圈，通常与多个初级线圈电感耦合。
Tx模块还可包括：切换控制信号输入端，接收从Tx模块的外部提供的用于控制切换单元的切换控制信号；增益控制信号输入端，接收用于控制增益的增益控制信号。切换控制信号输入端和增益控制信号输入端可连接到增益/切换控制单元的输入端。
可通过互补金属氧化物半导体(CMOS)处理制造所述多个功率放大器，可通过集成无源装置(IPD)处理制造所述多个匹配电路单元。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特点和其它优点将会被更加清楚地理解，其中：
图1是根据本发明示例性实施例的用于无线通信的Tx模块的框图；和
图2和图3是示出根据本发明示例性实施例的多个功率放大器和配置作为变压器的匹配电路单元的示图。
具体实施方式
以下将参照附图来详细说明本发明的示例性实施例。然而，本发明可被以不同形式实现，并不被认为局限于在此列出的实施例。此外，提供这些实施例从而本公开将会彻底和完全，并将本发明的范围完全转达给该领域的技术人员。在附图中，夸大元素的大小和形状以使描述清楚。
图1是根据本发明示例性实施例的用于无线通信的Tx模块的框图。
参照图1，根据本发明实施例的用于无线通信的Tx模块10包括输入和输出端IN1、IN2、OUT、BAND和GAIN、功率放大单元11a和11b、匹配电路单元12a和12b、谐波滤波器单元13a和13b、切换单元15以及增益/切换控制单元14。
在输入端和输出端中，多个Tx信号输入端IN1和IN2中的每一个使用不同频带接收用于无线通信的Tx信号。例如，Tx信号输入端IN1可接收用于个人通信服务(PCS)的1.8GHz带的Tx信号，Tx信号输入端IN2可接收用于全球移动通信系统(GSM)服务的900MHz带的Tx信号。虽然在图1的实施例中输入了不同频带的两个Tx信号，但是本发明不限于此。例如，该领域中的技术人员能够从在此描述的本发明范围内的实施例推导包括多于两个Tx信号输入端的修改。
功率放大单元11a和11b具有分别连接到Tx信号输入端IN1和IN2的输入端。功率放大单元11a和11b将分别通过连接的Tx信号输入端IN1和IN2输入的Tx信号放大，并将放大的信号输出。
如图1中所示，功率放大单元11a可包括多个功率放大器PA1到PA3，功率放大单元11b也可包括多个功率放大器PA4和PA5。
当平衡信号用于更稳定的信号处理时，功率放大单元11a和11b还可包括分别将Tx信号、不平衡信号转换为平衡信号的平衡转换器。在使用平衡转换器111a和111b的实施例中，功率放大器PA1到PA5可以是每个具有用于处理平衡信号的两个输入端的平衡功率放大器。此外，多个功率放大器PA1到PA5中的每一个可并行连接到平衡转换器111a和111b的相应的平衡转换器的输出端，从而可将从平衡转换器111a和111b输出的平衡信号放大。
可通过基于硅材料的互补金属氧化物半导体(CMOS)处理制造包括功率放大器PA1到PA3的功率放大单元11a和包括功率放大器PA4和PA5的功率放大单元11b，且包括功率放大器PA1到PA3的功率放大单元11a和包括功率放大器PA4和PA5的功率放大单元11b可以与增益/切换控制单元14(将在以后描述)集成。
匹配电路单元12a和12b可被实现为具有分别连接到多个功率放大单元11a和11b的输出端的输入端的变压器。组成匹配电路单元12a的变压器可包括多个初级线圈121a到123a以及一个次级线圈124a，初级线圈121a到123a中的每一个具有连接到功率放大器PA1到PA3的相应的功率放大器的两个输出端的两端，次级线圈124a通常与初级线圈121a到123a电感耦合。从各个初级线圈121a到123a感应的电流被添加到次级线圈124a的相同相中。初级线圈121a到123a中的每一个与次级线圈124a的匝数比可以是N1∶N2，其中N1＜N2，以使从初级线圈121a到123a中的每一个到次级线圈124a的电压实质升压为比值N2/N1。例如，如果N2的匝数是2，N1的匝数是1，匝数比是1/2，则单次级线圈124a的电压可被升压为初级线圈121a到123a中的每一个的电压的两倍。
如上所述，根据本发明，使用了耦合的多个初级线圈121a到123a与次级线圈124a，从而可提供功率放大器PA1到PA3与连接到变压器的次级线圈124a的载荷(图1中的谐波滤波器单元13a)之间的阻抗匹配。
相似地，匹配电路单元12b的变压器可包括多个初级线圈121b和122b以及一个次级线圈124b，初级线圈121b和122b中的每一个具有分别连接到功率放大器PA4和PA5的相应的功率放大器的两个输出端的两端，次级线圈124b通常与初级线圈121b和122b电感耦合。匹配电路单元12b除了初级线圈的数量之外，具有与前述的匹配电路单元12a相似的配置。因此，将省略对其进行详细描述。
图2是示出多个功率放大器PA1到PA3和配置作为变压器的匹配电路单元12a的示图。图3是示出多个功率放大器PA4和PA5以及配置作为变压器的匹配电路单元12b的示图。
图2示出包括每个具有一匝的三个初级线圈121a到123a和具有两匝的次级线圈124a的变压器的布局结构。三个单匝初级线圈121a到123a和一个双匝次级线圈124a可被用以将来自三个平衡功率放大器PA1到PA3的电流合并。根据本发明的示例性实施例，通过三个初级线圈121a到123a的激励电磁感应的电流可被添加到次级线圈124a的相同相中。根据本发明的示例性实施例，可设计变压器以使初级线圈121a到123a的电流全部处于相同的方向以避免自消除。
相似地，参照图3，匹配电路单元12b的变压器结构可包括与一个次级线圈124b连接的两个初级线圈121b和122b。功率放大器PA4可从平衡转换器111b接收平衡输入Vin 1+和Vin 1-并将平衡输出提供给初级线圈121b。相似地，功率放大器PA5可从平衡转换器111b接收平衡输入Vin 2+和Vin 2-并将平衡输出提供给初级线圈122b。根据本发明的示例性实施例，通过初级线圈121b和122b感应的磁通或电流被添加到次级线圈124b的相同相中。具有两匝的次级线圈124b可被连接到谐波滤波器单元13b。可分别在初级线圈121b和122b设置接收供给电压Vdd1和Vdd2的中心抽头端。中心抽头端可存在于AC虚地。可通过中心抽头端提供功率放大器PA4和功率放大器PA5的供给电压Vdd1和供给电压Vdd2。中心抽头端可被放置在初级线圈121b和122b的相应的初级线圈的中间或对称点。还可在图2的初级线圈121a到123a设置该中心抽头端。
如图2所示，在组成匹配电路单元12a的变压器的布局中，初级线圈121a到123a可被彼此平行放置，次级线圈124a可被放置在初级线圈121a到123a之间，从而初级线圈121a到123a互不相邻。相似地，如图3所示，在组成匹配电路单元12b的变压器的布局中，初级线圈121b和122b可被彼此平行放置，次级线圈124b可被放置在初级线圈121b和122b之间，从而初级线圈121b和122b互不相邻。
可通过集成无源装置(IPD)处理制造匹配电路单元12a和12b的各个变压器的布局。因此，与使用集总元件相比可实现尺寸的显著减小。
多个谐波滤波器单元13a和13b分别连接到匹配电路单元12a和12b的输出端。另外，多个谐波滤波器单元13a和13b接收从匹配电路单元12a和12b的变压器的次级线圈124a和124b感应的电流，以分别从接收的电流移除谐波分量。谐波滤波器单元13a和13b中的每一个可包括连接到匹配电路单元12a和12b的相应的匹配电路单元的输出端的各种配置的电容器和电感器。与匹配电路单元12a和12b相似，也可通过IPD处理制造组成谐波滤波器单元13a和13b中的每一个的电容器和电感器。可在单基板上制造彼此连接的匹配电路单元12a和谐波滤波器单元13a。相似地，也可在单基板上制造彼此连接的匹配电路单元12b和谐波滤波器单元13b。
切换单元15具有分别连接到多个谐波滤波器单元13a和13b的输出端的两个输入端。切换单元15选择通过输入端输入的信号中的一个作为输出并指导该输出通过输出口OUT被输出。可通过使用能够在高频带内进行高速操作的射频(RF)切换来实现切换单元15。可通过增益/切换控制单元14来控制切换单元15的连接路径。
增益/切换控制单元14连接到切换控制信号输入端BAND和增益控制信号输入端GAIN。这里，切换控制信号输入端BAND接收从Tx模块10的外部提供的切换控制信号以控制切换单元。增益控制信号输入端GAIN接收用于控制多个功率放大器PA1到PA5的增益的增益控制信号。增益/切换控制单元14接收增益控制信号和切换控制信号并可根据接收的信号控制功率放大单元11a的功率放大器PA1到PA3的增益和功率放大单元11b的功率放大器PA4和PA5的增益，并控制切换单元15的连接路径。
为了控制功率放大器PA1到PA5的增益，增益/切换控制单元14可包括作为低压降稳压器(LDO)的电路。通过使用LDO电路，增益/切换控制单元14通过将提供给功率放大器PA1到PA5的电压与通过增益控制信号输入端GAIN从外部施加的增益控制信号进行比较来控制功率放大器PA1到PA5的增益。可通过使用例如金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)和运算放大器来实现LDO。
为了控制切换单元15的操作，增益/切换控制单元14可被实现为解码器，该解码器将从切换控制信号输入端BAND输入的切换控制信号解码为用于操作切换单元15的信号。
可通过使用CMOS处理实现LDO电路和解码器。因此，由于也通过CMOS处理实现功率放大单元11a和11b，故可通过单处理将LDO电路和解码器与功率放大单元11a和11b集成来制造LDO电路和解码器。
如上所述，根据本发明，变压器结构被用作为用于与多个功率放大器匹配的匹配电路。因此，可将使用多个功率放大器的Tx模块制造的小且轻。
根据本发明，通过使用用于与多个功率放大器匹配的匹配电路的变压器结构可实现小且轻的Tx模块。
虽然参照示例性实施例已经示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改和改变。

Claims (7)

1.一种用于无线通信的发送模块，包括：
多个发送信号输入端，分别接收不同频率的发送信号；
多个功率放大单元，具有分别连接到多个发送信号输入端的输入端；
多个匹配电路单元，被配置为具有分别连接到多个功率放大单元的输出端的输入端的变压器；
多个谐波滤波器单元，具有分别连接到多个匹配电路单元的输出端的输入端；
切换单元，具有分别连接到多个谐波滤波器单元的输出端的输入端并选择通过输入端输入的信号中的一个作为输出；
增益/切换控制单元，控制功率放大单元的增益并控制切换单元的输出选择；和
发送信号输出端，连接到切换单元的输出端。
2.如权利要求1中所述的发送模块，其中，多个功率放大单元中的每一个包括对通过连接的发送信号输入端输入的发送信号进行放大的多个功率放大器。
3.如权利要求2中所述的发送模块，其中，匹配电路单元包括：
多个初级线圈，分别连接到多个功率放大器的输出端；
次级线圈，通常与多个初级线圈电感耦合。
4.如权利要求1中所述的发送模块，其中，多个功率放大单元中的每一个包括：
平衡转换器，将通过连接的发送信号输入端输入的发送信号转换为平衡信号；和
多个平衡功率放大器，并行连接到平衡转换器的输出端并对从平衡转换器输出的平衡信号进行放大。
5.如权利要求4中所述的发送模块，其中，匹配电路单元包括：
多个初级线圈，每一个具有连接到多个平衡功率放大器中的相应的平衡功率放大器的两个输出端的两端；和
次级线圈，通常与多个初级线圈电感耦合。
6.如权利要求1中所述的发送模块，还包括：
切换控制信号输入端，接收从发送模块的外部提供的切换控制信号以控制切换单元；和
增益控制信号输入端，接收用于控制增益的增益控制信号，
其中，切换控制信号输入端和增益控制信号输入端连接到增益/切换控制单元的输入端。
7.如权利要求1中所述的发送模块，其中，通过互补金属氧化物半导体处理制造所述多个功率放大器，通过集成无源装置处理制造所述多个匹配电路单元。
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