CN102474275A - 具有用于多模式操作的经切换输出匹配的功率放大器 - Google Patents

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Abstract

示范性实施例针对一种发射器，其具有功率放大器和经切换输出匹配电路，所述经切换输出匹配电路实施用于多个操作模式的多条输出路径。所述功率放大器接收输入RF信号并提供放大的RF信号。输出匹配网络执行阻抗变换，将所述功率放大器的输出处的低阻抗变换为所述匹配网络的输出处的较高阻抗。所述多条输出路径耦合到所述输出匹配网络。每一输出路径为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗且在所述输出路径被选择时将所述放大的RF信号从所述功率放大器投送到天线。每一输出路径可包括匹配网络，所述匹配网络与开关串联耦合。当所述输出路径被选择时，所述匹配网络为所述功率放大器提供所述目标输出阻抗。所述开关将所述输出路径耦合到所述功率放大器或将所述输出路径与所述功率放大器解耦。

Description

具有用于多模式操作的经切换输出匹配的功率放大器
依据35U.S.C.§119主张优先权
本专利申请案主张2009年7月24日申请的标题为“用于多标准操作的经切换功率放大器输出匹配网络(SWITCHED PA OUTPUT MATCHING NETWORK FORMULTI-STANDARD OPERATION)”的第61/228,511号美国临时申请案的优先权，所述临时申请案转让给本受让人，且在此以引用的方式明确地并入本文中。
技术领域
本发明大体来说涉及电子设备，且更具体来说涉及一种功率放大器和一种输出匹配电路。
背景技术
放大器常用于各种电子装置中以提供信号放大。不同类型的放大器可用于不同用途。举例来说，例如蜂窝式电话等无线通信装置可包括用于双向通信的发射器与接收器。所述发射器可利用功率放大器(PA)，所述接收器可利用低噪声放大器(LNA)，且所述发射器和接收器可利用可变增益放大器(VGA)。
功率放大器是可为待发射的信号提供高输出功率的放大器。功率放大器通常使用匹配网络以将天线处的目标阻抗(例如，50欧姆)转化为功率放大器输出处的不同阻抗(例如，4欧姆)。所述匹配网络通常是固定的，且因此以固定阻抗或负载线来呈现所述功率放大器。所述固定阻抗可经选择以获得所述功率放大器的最大输出功率或高效率。所述固定阻抗可导致功率放大器在所述阻抗经选择的操作情形下具有良好性能但可导致在其它操作情形下具有次最佳性能。
发明内容
附图说明
图1展示无线通信装置的框图。
图2展示具有用于两个操作模式的两个功率放大器的发射器。
图3展示图2中的两个功率放大器的示范性负载线。
图4展示具有用于两个操作模式的单个功率放大器的发射器。
图5A与5B展示两个模式中的图4中的发射器的操作。
图6展示图4中的发射器内的匹配网络。
图7A、7B和7C展示匹配网络的三个示范性设计。
图8A与8B展示两个发射器，其具有用于多个操作模式的单个功率放大器与多条输出路径。
图9展示信号发射的过程。
具体实施方式
词语“示范性”在本文中用以表示“充当一实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何设计未必解释为比其它设计优选或有利。
本文描述一种发射器，其包含功率放大器和经切换输出匹配电路。所述经切换输出匹配电路支持用于多个操作模式的多条输出路径。所述发射器可用于各种电子装置，例如无线通信装置、蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、手持式装置、无线调制解调器、膝上型计算机、无绳电话、蓝牙装置、消费型电子装置等。为清晰起见，下文描述无线通信装置中的发射器的使用。
图1展示无线通信装置100的示范性设计的框图。在此示范性设计中，无线装置100包括数据处理器110与收发器120。收发器120包括支持双向无线通信的发射器130与接收器160。大体来说，无线装置100可包括任何数目个发射器和任何数目个接收器，所述发射器和所述接收器用于任何数目个通信系统和任何数目个频带。
在发射路径中，数据处理器110处理待发射的数据并将模拟输出信号提供给发射器130。在发射器130内，所述模拟输出信号由放大器(Amp)132放大，由低通滤波器134滤波以移除由数/模转换导致的图像，由VGA 136放大，并由混频器138从基带升频转换到射频(RF)。所述经升频转换的信号由滤波器142滤波以移除由所述升频转换导致的图像，进一步由功率放大器(PA)144放大以获得所要输出功率电平，经由输出电路150投送，并经由天线152发射。输出电路150可执行如下文所描述的阻抗匹配、信号切换、滤波和/或其它功能。
在接收路径中，天线152从基站和其它发射器站点接收信号，并提供所接收的RF信号，所述RF信号经由输出电路150投送并提供给接收器160。接收器160处理(例如，放大、降频转换和滤波)所述所接收的RF信号并将模拟输入信号提供给数据处理器110。为简明起见，接收器160的细节未展示于图1中。
图1展示发射器130实施直接转换架构，其在一个级中将信号从基带升频转换到RF。发射器130还可实施超外差式架构，其在多个级中将信号从基带升频转换到RF。本机振荡器(LO)产生器170产生LO信号并将其提供给混频器138。锁相回路(PLL)172从数据处理器110接收控制信息并将控制信号提供给LO产生器170以在合适频率下产生所述LO信号。
图1展示示范性发射器设计。大体来说，可由一个或一个以上级的放大器、滤波器、混频器等来执行发射器130中的信号的调节。这些电路块可不同于展示于图1中的配置而布置。此外，未展示于图1中的其它电路块也可用于调节所述发射器中的信号。还可省略图1中的一些电路块。发射器130的全部或一部分可实施于模拟集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等上。
数据处理器110可执行无线装置100的各种功能，例如，处理所发射与所接收的数据。存储器112可存储用于数据处理器110的程序代码与数据。数据处理器110可实施于一个或一个以上专用集成电路(ASIC)和/或其它IC上。
无线装置100可利用不同无线电技术支持与多个无线通信系统的通信。这些无线电技术可基于码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)等。举例来说，无线装置100可支持CDMA 1X和/或宽带CDMA(WCDMA)以及全球移动通信系统(GSM)。作为替代或另外，无线装置100可支持其它无线电技术，例如，长期演进(LTE)、无线局域网(WLAN)、蓝牙等。为清晰起见，下文大部分描述假设无线装置100支持CDMA(例如，CDMA 1X和/或WCDMA)与GSM。
GSM是使用时分双工(TDD)的TDMA无线电技术。对于TDD，下行链路与上行链路共享单个频道并在所述频道上被分配不同时间间隔。开关通常用于将输出RF信号从发射器130投送到天线152以及将所接收的RF信号从天线152投送到接收器160。CDMA 1X与WCDMA为使用频分双工(FDD)的两种CDMA无线电技术。对于FDD，下行链路与上行链路被分配单独频道，且双工器通常用于将输出RF信号从发射器130投送到天线152以及将所接收的RF信号从天线152投送到接收器160。如下文所描述，GSM与CDMA具有可影响功率放大器的设计的其它特性。
图2展示具有用于GSM与CDMA的单独功率放大器的发射器200的设计的框图。发射器200包括用于GSM的第一信号路径210与用于CDMA的第二信号路径220。在第一信号路径210中，第一输入RF信号(RFin1)经由输入匹配网络212而投送，由功率放大器(PA1)214放大，且经由输出匹配网络216而投送。来自匹配网络216的第一输出RF信号(RFout1)被提供给射频二极管开关(switchplexer)230。在第二信号路径220中，第二输入RF信号(RFin2)经由输入匹配网络222而投送，由功率放大器(PA2)224放大，并经由输出匹配网络226而投送。来自匹配网络226的第二输出RF信号(RFout2)经由双工器228传递并被提供给射频二极管开关230。在射频二极管开关230内，当开关232被选择时，开关232将所述RFout1信号从匹配电路216投送到天线252。当开关234被选择时，开关234将所述RFout2信号从双工器228投送到天线252。射频二极管开关230可包括一个或一个以上额外开关以将一个或一个以上接收器耦合到天线252。
匹配网络212与222分别对功率放大器214与224执行输入阻抗匹配。匹配网络216对功率放大器214执行输出阻抗匹配，将阻抗Z1提供给功率放大器214，并将阻抗Zo提供给天线252。类似地，匹配网络226对功率放大器224执行输出阻抗匹配，将阻抗Z2提供给功率放大器224，并将阻抗Zo提供给双工器228。Z1为用于GSM的功率放大器214的目标输出阻抗。Z2为用于CDMA的功率放大器224的目标输出阻抗。Zo为天线252的目标阻抗并可为50欧姆或某个其它值。
GSM具有高最大输出功率要求，例如，+33dBm。然而，GSM使用高斯最小移位键控(GMSK)，此为一种可提供具有恒定包络的输出RF信号的调制技术。因为归因于所述恒定包络，线性并不为GSM所关注，所以功率放大器214可在饱和区域中操作以改进功率效率。功率放大器214的输出阻抗Z1可基于用于GSM的最大输出功率(Pmax)和功率放大器214的电源电压(Vdd)来确定，且可给定为：Z1∝Vdd/Pmax。因此输出阻抗Z1可针对较高最大输出功率和/或较低电源电压而较低。
CDMA具有较低最大输出功率要求，例如，+27dBm。然而，CDMA为一种可产生具有可变包络的输出RF信号的调制技术。因为归因于所述可变包络，线性对于CDMA很重要，所以功率放大器224可在较具线性的区域中操作以改进线性。功率放大器224的输出阻抗Z2可基于用于CDMA的最大输出功率和电源电压来确定。
图3展示用于GSM与CDMA的功率放大器214与224的示范性负载线。在图3中，水平轴表示输出电压，且垂直轴表示输出电流。最大输出电压Vmax可为电源电压Vdd的两倍。用于GSM的最大输出电流Imax1可取决于用于GSM的最大输出功率。用于CDMA的最大输出电流Imax2可取决于用于CDMA的最大输出功率。用于GSM的Imax1可大于用于CDMA的Imax2。Vmax与Imax1之间的线310表示GSM的负载线。Vmax与Imax2之间的线320表示CDMA的负载线。由功率放大器观测到的输出阻抗等于1/斜率，其中“斜率”是功率放大器的负载线的斜率。功率放大器的操作点是沿着所述功率放大器的负载线的点。
图2中的设计将单独功率放大器214与224用于不同的无线电技术。每一无线电技术的功率放大器与输出匹配网络可基于所述无线电技术的要求和特性来设计。举例来说，功率放大器214可针对恒定包络GSM在饱和区域中操作，而功率放大器224可针对可变包络CDMA回退到较具线性的区域。匹配网络216与226可分别为功率放大器214与224提供不同的负载线以获得GSM与CDMA的良好性能。然而，将单独功率放大器与单独输出匹配网络用于GSM与CDMA可增加成本，增加电路面积并使可靠性降级。
在一方面中，具有经切换输出匹配电路的单个功率放大器可通过可针对不同操作模式改变的负载线来支持多个操作模式。每一操作模式可与所述功率放大器的某些操作条件相关联。举例来说，第一模式可与所述功率放大器的饱和操作和第一负载线相关联且可用于GSM。第二模式可与所述功率放大器的较具线性的操作和第二负载线相关联且可用于CDMA。所述第一模式也可称为GSM模式，且所述第二模式可称为CDMA模式。将可变负载线用于不同操作模式可改进所有操作模式的性能。
图4展示具有用于GSM与CDMA的单个功率放大器的发射器400的示范性设计的框图。发射器400包括共同输入路径410、用于GSM的第一输出路径420和用于CDMA的第二输出路径430。在共同输入路径410中，输入RF信号(RFin)经由输入匹配网络412而投送，由功率放大器414放大，并经由输出匹配网络418而投送以获得中间RF信号。
在第一输出路径420中，所述中间RF信号经由开关424而传递，经由匹配网络426而投送，并作为第一输出RF信号(RFout1)提供给射频二极管开关440。在第二输出路径430中，所述中间RF信号经由开关434而传递并经由匹配网络436而投送。来自匹配网络436的第二输出RF信号(RFout2)经由双工器438而传递并被提供给射频二极管开关440。在射频二极管开关440内，当开关442被选择时，开关442将所述RFout1信号从匹配网络426投送到天线452。当开关444被选择时，开关444将所述RFout2信号从双工器438投送到天线452。射频二极管开关440可包括一个或一个以上额外开关以将一个或一个以上接收器耦合到天线452。
匹配网络412对功率放大器414执行输入阻抗匹配。匹配网络418对功率放大器414执行粗略输出阻抗匹配。匹配网络418(i)在其输出与Zom端接时，具有输入阻抗Zim；且(ii)在其输入与Zim端接时，具有输出阻抗Zom。Zom可高于Z1与Z2，Z1与Z2分别为GSM与CDMA模式中的功率放大器414的目标输出阻抗。因此，匹配网络418可执行阻抗变换，以使得较高Zom将导致较少的归因于开关424与434的导通电阻所致的插入损耗。在GSM模式中，匹配网络426对功率放大器414执行精细输出阻抗匹配。在GSM模式中，匹配网络418与426的组合将阻抗Z1提供给功率放大器414并将阻抗Zo提供给天线452。在CDMA模式中，匹配网络436对功率放大器414执行精细输出阻抗匹配。在CDMA模式中，匹配网络418与436的组合将阻抗Z2提供给功率放大器414并将阻抗Zo提供给天线452。因此，可通过不同的匹配网络426与436获得用于GSM与CDMA模式的不同负载线。匹配网络418、426和436与开关424和434形成用于功率放大器414的经切换输出匹配电路416。
图4中的匹配网络412可为图1中的滤波器142的一部分。功率放大器414可对应于图1中的功率放大器144。匹配网络418、426和436、开关424与434、双工器438以及射频二极管开关440可为图1中的输出电路150的一部分。可通过金属氧化物半导体(MOS)晶体管、其它类型的晶体管或其它RF开关实施开关424与434。
图5A展示GSM模式中的发射器400的操作。在GSM模式中，开关424与442闭合，且开关434与444断开。所述RFin信号经由匹配网络412、功率放大器414、匹配网络418、开关424、匹配网络426和开关442传递到天线452。归因于匹配网络418与426而由功率放大器414观测到的输出阻抗为Z1。天线452处的阻抗为约Zo。
图5B展示CDMA模式中的发射器400的操作。在CDMA模式中，开关434与444闭合，且开关424与442断开。所述RFin信号经由匹配网络412、功率放大器414、匹配网络418、开关434、匹配网络436和开关444传递到天线452。归因于匹配网络418与436，由功率放大器414观测到的输出阻抗为Z2，且天线452处的阻抗为约Zo。
图6展示图4中的发射器400内的匹配网络的示范性设计。在展示于图6中的示范性设计中，匹配网络418包括电感器612，其耦合在所述匹配网络的输入与输出之间；以及电容器614，其耦合在所述输出与电路接地之间。电感器612的电感与电容器614的电容可经选择以在目标频率下获得匹配网络418的约Z1的输入阻抗与约Zo的输出阻抗。所述目标频率可为发射器400所支持的频带的中心频率。
匹配网络436包括电感器632，其耦合在所述匹配网络的输入与输出之间；以及可调谐电容器634，其耦合在所述输出与电路接地之间。电感器632的电感与电容器634的电容可经选择以使得匹配网络418与436的组合在所述目标频率下将约Z2的阻抗提供给功率放大器414并将约Zo的阻抗提供给天线452。在展示于图6中的示范性设计中，电容器634可具有可调谐电容，所述可调谐电容可变化以在CDMA模式中获得较好的匹配与改进的线性。在未展示于图6中的另一示范性设计中，电容器634可具有固定电容，其经选择以在CDMA模式中获得良好性能。
在展示于图6中的示范性设计中，可通过电线622实施匹配网络426，电线622可简单地传递RF信号。可完全由匹配网络418执行GSM模式中的输出阻抗匹配。在未展示于图6中的另一示范性设计中，匹配网络426可包括电感器，其耦合在所述匹配网络的输出与输入之间；以及电容器，其耦合在所述输出与电路接地之间。所述电感器的电感与所述电容器的电容可经选择以使得匹配网络418与426的组合可在所述目标频率下将约Z1的阻抗提供给功率放大器414并将约Zo的阻抗提供给天线452。
图6展示一示范性设计，其中匹配网络418在其输出与Zo端接时，具有约Z1的输入阻抗Zim。举例来说，Z1可为约4欧姆，Z2可为约6欧姆，且Zim可为约4欧姆。可省略匹配网络426(如图6所示)或可包括匹配网络426，以在不改变Zim的情况下提供滤波。匹配网络436可改变Zim以获得Z2。
在另一示范性设计中，匹配网络418可经设计以具有约等于Z1与Z2的平均值的输入阻抗，或Zim≈(Z1+Z2)/2。对于上文给出的实例来说，Zim可为约5欧姆。匹配网络426可改变Zim以获得Z1，且匹配网络436可改变Zim以获得Z2。
在又一示范性设计中，匹配网络418可经设计以具有大致等于Z2的输入阻抗。对于上文给出的实例来说，Zim可为约6欧姆。匹配网络426可改变Zim以获得Z1。可省略匹配网络436或可包括匹配网络436以在不改变Zim的情况下提供滤波。
图7A展示匹配网络710的示范性设计，其可用于展示于图4中的匹配网络中的任一者。在此示范性设计中，匹配网络710包括电感器712，其耦合在所述匹配网络的输入与输出之间；电容器714，其耦合在所述输入与电路接地之间；以及电容器716，其耦合在所述输出与电路接地之间。
图7B展示匹配网络720的示范性设计，其也可用于展示于图4中的匹配网络中的任一者。在此示范性设计中，匹配网络720包括图7A中的匹配网络710的所有电路组件。匹配网络720进一步包括电容器718，其耦合在所述匹配网络的输入与输出之间。电感器712与电容器718形成谐振器电路，其可用于在谐振频率下提供非所要信号分量的高衰减。
图7C展示两级匹配网络730的示范性设计，其也可用于展示于图4中的匹配网络中的任一者。在此示范性设计中，匹配网络730的第一级包括(i)电感器732，其耦合在所述匹配网络的输入与节点A之间；以及(ii)电容器734，其耦合在节点A与电路接地之间。匹配网络730的第二级包括(i)电感器736，其耦合在节点A与所述匹配网络的输出之间；以及(ii)电容器738，其耦合在所述输出与电路接地之间。
匹配网络的一些示范性设计展示于图6、7A、7B和7C中。也可通过其它设计和其它电路拓扑实施匹配网络。匹配网络可包括具有固定值的一个或一个以上电感器和一个或一个以上电容器。匹配网络还可包括具有可调谐值的一个或一个以上电路元件(例如，电容器)。可通过改变可调谐电容器而获得不同复杂阻抗，且所述不同复杂阻抗可导致线性与效率方面的较好性能。
图8A展示具有用于N个操作模式的单个功率放大器的发射器800的示范性设计的框图，其中N大于一。发射器800包括共同输入路径810和用于所述N个操作模式的N条输出路径820a到820n。在共同输入路径810中，输入RF信号(RFin)经由输入匹配网络812而投送，由功率放大器814放大，并经由输出匹配网络818而投送以获得中间RF信号。可在任何给定时刻选择所述N条输出路径820a到820n中的一者。对于选定的输出路径，所述中间RF信号经由开关824而传递，经由匹配网络826(且可能经由未展示于图8A中的双工器和/或其它电路块)而投送，经由另一开关832而传递，并被提供给天线852。匹配网络826a到826n分别提供N个输出RF信号RFout1到RFoutN。用于所述N条输出路径的开关832a到832n可为射频二极管开关830的一部分，所述射频二极管开关830可包括一个或一个以上额外开关以将一个或一个以上接收器耦合到天线852。
匹配网络812对功率放大器814执行输入阻抗匹配。匹配网络818对功率放大器814执行粗略输出阻抗匹配。匹配网络818(i)在其输出与Zom端接时，具有输入阻抗Zim；且(ii)在其输入与Zim端接时，具有输出阻抗Zom。用于功率放大器814的目标输出阻抗针对所述N个操作模式可为Z1到ZN。Zom可高于阻抗Z1到ZN，且可较接近于Zo以减少归因于开关824a到824n的导通电阻所致的插入损耗。匹配网络826a到826n针对所述N个操作模式对功率放大器814执行精细输出阻抗匹配。在第一操作模式中，匹配网络818与826a的组合将阻抗Z1提供给功率放大器814并将阻抗Zo提供给天线852。大体来说，对于第n条输出路径，用于所述输出路径的匹配网络818与匹配网络826的组合在第n个操作模式中将阻抗Zn提供给功率放大器814并将阻抗Zo提供给天线852，其中n＝1、…、N。因此，可通过不同匹配网络826a到826n针对所述N个操作模式而获得不同负载线。匹配网络818与826a到826n和开关824a到824n形成用于功率放大器814的经切换输出匹配电路816。
图8B展示具有用于N个操作模式的单个功率放大器的发射器802的示范性设计的框图。发射器802包括图8A中的发射器800内的所有电路块，发射器802中省略的匹配网络818除外。N个开关824a到824n的一端耦合到功率放大器814的输出且另一端分别耦合到N个匹配网络826a到826n。用于第n条输出路径的匹配网络826可经设计以在第n个操作模式中将阻抗Zn提供给功率放大器814并将阻抗Zo提供给天线852，其中n＝1、…、N。匹配网络826a到826n和开关824a到824n形成用于功率放大器814的经切换输出匹配电路817。
图8A与8B中的匹配网络812可为图1中的滤波器142的一部分。功率放大器814可对应于图1中的功率放大器144。匹配网络818与826a到826n、开关824a到824n和射频二极管开关830可为图1中的输出电路150的一部分。
大体来说，发射器可支持任何数目个操作模式(N)。所述N个操作模式可对应于不同功率放大器要求，例如，线性、效率等。所述N个操作模式可用于不同无线电技术(例如，GSM与CDMA)，如上文所描述。所述N个操作模式还可用于不同输出功率电平、不同电源电压、不同IC工艺角(process corner)、不同温度等。
对于本文所描述的所有发射器来说，给定的发射器内的每一匹配网络可经设计以提供所要阻抗匹配(例如，目标输入阻抗与目标输出阻抗)从而获得对于所述发射器中的功率放大器来说良好的线性与效率。用于每一操作模式的功率放大器的目标输出阻抗Zn可取决于用于所述操作模式的输出RF信号的要求和特性。每一匹配网络还可经设计以提供所要滤波。举例来说，可需要衰减所述输出RF信号的第二和/或第三谐波以改进线性与效率。
如图4、8A和8B所示，具有多条输出路径的单个功率放大器可用于支持多个操作模式，例如，用于不同的无线电技术。此单个功率放大器设计可通过将单独功率放大器用于每一操作模式(例如，如图2所示)来降低设计的成本与面积。所述单个功率放大器可经由RF开关耦合到不同输出路径，所述RF开关可有效地通过MOS晶体管或一些其它电子开关来实施。额外匹配网络可添加于每一输出路径中以获得用于由所述输出路径支持的操作模式的所要负载线。因为在任何给定时间仅一条输出路径可处于作用中状态，所以可通过每一输出路径实现所述所要阻抗匹配而不影响其它输出路径。所述功率放大器可接着针对每一操作模式观测到不同(可能较适合的)负载线。可通过使用可容易由射频二极管开关支持的经数字切换的输出路径而获得不同负载线。
将不同输出路径用于不同操作模式可相对于使用具有模拟可调谐电路元件(例如，可变电抗器、微机电系统(MEMS)电路组件等)的单个输出路径提供某些优势。举例来说，不同输出路径可提供比模拟可调谐电路元件大的范围并可避免需要高质量可调谐电路元件。
在一示范性设计中，一设备(例如，无线装置、集成电路等)可包括功率放大器与多条输出路径，例如，如图4、8A或8B所示。所述功率放大器可接收输入RF信号并提供放大的RF信号。所述多条输出路径可(直接地或间接地)耦合到所述功率放大器。每一输出路径可为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗并可在所述输出路径被选择时将所述放大的RF信号从所述功率放大器投送到天线。
所述设备可进一步包括匹配网络(例如，图4中的匹配网络418或图8A中的匹配网络818)，其耦合在所述功率放大器与所述多条输出路径之间。所述匹配网络可执行阻抗变换，将所述功率放大器的输出处的第一阻抗(例如，Zim)变换为所述匹配网络的输出处的第二阻抗(例如，Zom)。所述第一阻抗可基于用于所述多条输出路径的所述功率放大器的目标输出阻抗(例如，Z1到ZN)来确定。所述第二阻抗可通过所述天线的目标阻抗(例如，Zo)来确定(例如，可接近于所述天线的目标阻抗)。
在一示范性设计中，每一输出路径可包含匹配网络，其与开关串联耦合。当所述输出路径被选择时，所述匹配网络可为所述功率放大器提供目标输出阻抗。所述开关可在所述输出路径被选择时将所述输出路径耦合到所述功率放大器，且可在所述输出路径未被选择时将所述输出路径与所述功率放大器解耦。可如图6、7A、7B或7C所示实施所述匹配网络。还可通过短路来实施所述匹配网络(例如，图6中的匹配网络426)或所述匹配网络可具有可调谐电容器(例如，图6中的匹配网络436)。
所述设备可进一步包括射频二极管开关，其包含多个开关，所述开关(直接地或间接地)耦合到所述多条输出路径。每一开关可在所述开关被选择时将所述放大的RF信号经由相关联的输出路径从所述功率放大器投送到所述天线。
所述多条输出路径可支持多个操作模式。每一操作模式可与所述功率放大器的不同操作特性相关联。所述多个操作模式可包括第一与第二操作模式。所述第一操作模式可支持较高最大输出功率并可使所述功率放大器在饱和区域中操作以获得较高效率。所述第二模式可提供较高线性并可使所述功率放大器在饱和区域外操作以获得较高线性。所述多条输出路径可支持多种无线电技术。举例来说，第一输出路径可通过具有恒定包络的输出RF信号而支持第一无线电技术(例如，GSM)。第二输出路径可通过具有可变包络的输出RF信号而支持第二无线电技术(例如，CDMA、OFDM、SC-FDMA等)。
在另一示范性设计中，无线装置可包括功率放大器、经切换输出匹配电路、射频二极管开关和天线，例如，如图4、8A或8B所示。所述功率放大器可接收输入RF信号并提供放大的RF信号。所述经切换输出匹配电路可支持多个操作模式并可针对所述多个操作模式为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗。所述射频二极管开关可将所述放大的RF信号经由所述经切换输出匹配电路从所述功率放大器投送到所述天线。
在一示范性设计中，所述经切换输出匹配电路可包含输出匹配网络和多条输出路径，例如，如图4或8A所示。所述输出匹配网络可执行阻抗变换，将所述功率放大器的输出处的第一阻抗变换为所述匹配电路的输出处的第二阻抗。每一输出路径可为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗并可包括匹配网络与开关。在另一示范性设计中，所述经切换输出匹配电路可包含直接耦合到所述功率放大器的多条输出路径，例如，如图8B所示。
图9展示用于信号发射的过程900的示范性设计。可通过功率放大器放大输入RF信号以获得放大的RF信号(框912)。可从多条输出路径中选择一输出路径，所述多条输出路径为所述功率放大器提供不同目标输出阻抗(框914)。可通过匹配网络执行阻抗变换，将所述功率放大器的输出处的第一阻抗变换为所述多条输出路径的共同节点处的第二阻抗(框916)。所述第一阻抗可接近于所述功率放大器的目标阻抗，且所述第二阻抗可接近于天线的目标阻抗。可将所述放大的RF信号经由所述选定的输出路径从所述功率放大器投送到所述天线(框918)。对于框918来说，可经由以下各者传递所述放大的RF信号(i)开关，其将所述选定的输出路径连接到所述功率放大器；以及(ii)匹配网络，其为所述功率放大器提供所述目标输出阻抗。所述多条输出路径可支持多个操作模式，且每一操作模式可与所述功率放大器的不同操作特性相关联。
本文中所描述的功率放大器与经切换输出匹配电路可实施于以下各者上：IC、模拟IC、RFIC、混合信号IC、ASIC、印刷电路板(PCB)、电子装置等。还可通过例如以下各者等各种IC工艺技术来制造所述功率放大器和输出路径：互补金属氧化物半导体(CMOS)、N沟道MOS(NMOS)、P沟道MOS(PMOS)、双极结晶体管(BJT)、双极CMOS(BiMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)等。
实施本文中所描述的功率放大器和经切换输出匹配电路的设备可为独立的装置或可为较大装置的一部分。一装置可为(i)独立IC；(ii)一组一个或一个以上IC，其可包括用于存储数据和/或指令的存储器IC；(iii)RFIC，例如，RF接收器(RFR)或RF发射器/接收器(RTR)；(iv)ASIC，例如，移动台调制解调器(MSM)；(v)可嵌入于其它装置内的模块；(vi)接收器、蜂窝式电话、无线装置、手持机或移动单元；(vii)等等。
在一个或一个以上示范性设计中，可以硬件、软件、固件或其任何组合实施所描述的功能。如果以软件实施，那么可将所述功能作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体来发射。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与通信媒体两者，通信媒体包括促进计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。通过实例且非限制，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用以载运或存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码并可由计算机存取的任何其它媒体。并且，任何连接恰当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线(DSL)或无线技术(例如，红外线、无线电和微波)而从网站、服务器或其它远程源发射软件，那么同轴电缆、光纤缆线、双绞线、DSL或无线技术(例如，红外线、无线电和微波)包括于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘(Disk)和光盘(disc)包括紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘通过激光以光学方式再现数据。上述各物的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。
提供本发明的先前描述以使所属领域的任何技术人员能够制造或使用本发明。所属领域的技术人员将易于显而易见对本发明的各种修改，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文所界定的一般原理可应用于其它变型。因此，本发明不希望限于本文中所描述的实例与设计，而是应被赋予与本文中所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。

Claims (25)

1.一种用于无线通信的设备，其包含：
功率放大器，其用以接收输入射频RF信号且提供放大的RF信号；以及
多条输出路径，其耦合到所述功率放大器，每一输出路径为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗，且在所述输出路径被选择时将所述放大的RF信号从所述功率放大器投送到天线。
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：
匹配网络，其耦合在所述功率放大器与所述多条输出路径之间，所述匹配网络执行阻抗变换，将所述功率放大器的输出处的第一阻抗变换为所述匹配网络的输出处的第二阻抗。
3.根据权利要求2所述的设备，所述第一阻抗是基于用于所述多条输出路径的所述功率放大器的目标输出阻抗而确定，且所述第二阻抗是通过所述天线的目标阻抗而确定。
4.根据权利要求1所述的设备，每一输出路径包含
匹配网络，其用以在所述输出路径被选择时为所述功率放大器提供所述目标输出阻抗，以及
开关，其与所述匹配网络串联耦合，所述开关在所述输出路径被选择时将所述输出路径耦合到所述功率放大器且在所述输出路径未被选择时将所述输出路径与所述功率放大器解耦。
5.根据权利要求4所述的设备，所述多条输出路径包括包含通过短路实施的匹配网络的输出路径。
6.根据权利要求4所述的设备，所述多条输出路径包括包含具有可调谐电容器的匹配网络的输出路径。
7.根据权利要求1所述的设备，所述多条输出路径支持多个操作模式，每一操作模式与所述功率放大器的不同操作特性相关联。
8.根据权利要求7所述的设备，所述多个操作模式包括第一与第二操作模式，所述第一操作模式与所述第二操作模式相比支持较高最大输出功率，且所述第二操作模式与所述第一操作模式相比提供较高线性。
9.根据权利要求7所述的设备，所述多个操作模式包括第一与第二操作模式，所述功率放大器在所述第一操作模式中在饱和区域中操作以获得较高效率，且在所述第二操作模式中在所述饱和区域外操作以获得较高线性。
10.根据权利要求1所述的设备，所述多条输出路径支持多个无线电技术，每一输出路径支持一组不同的至少一个无线电技术。
11.根据权利要求1所述的设备，所述多条输出路径包括第一与第二输出路径，所述第一输出路径通过具有恒定包络的输出RF信号而支持第一无线电技术，且所述第二输出路径通过具有可变包络的输出RF信号而支持第二无线电技术。
12.根据权利要求11所述的设备，所述第一无线电技术为全球移动通信系统GSM，且所述第二无线电技术为码分多址CDMA。
13.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：
射频二极管开关，其包含耦合到所述多条输出路径的多个开关，每一开关在所述开关被选择时经由相关联的输出路径将所述放大的RF信号从所述功率放大器投送到所述天线。
14.一种无线装置，其包含：
功率放大器，其用以接收输入射频RF信号且提供放大的RF信号；
经切换输出匹配电路，其耦合到所述功率放大器且支持多个操作模式，所述经切换输出匹配电路针对所述多个操作模式为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗；
射频二极管开关，其耦合到所述经切换输出匹配电路且经由所述经切换输出匹配电路从所述功率放大器投送所述放大的RF信号；以及
天线，其耦合到所述射频二极管开关且发射从所述射频二极管开关接收的所述放大的RF信号。
15.根据权利要求14所述的无线装置，所述经切换输出匹配电路包含
输出匹配网络，其耦合到所述功率放大器的输出，所述输出匹配网络执行阻抗变换，将所述功率放大器的所述输出处的第一阻抗变换为所述输出匹配网络的输出处的第二阻抗，以及
多条输出路径，其耦合到所述输出匹配网络，每一输出路径为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗。
16.根据权利要求15所述的无线装置，每一输出路径包含
匹配网络，其用以在所述输出路径被选择时为所述功率放大器提供所述目标输出阻抗，以及
开关，其与所述匹配网络串联耦合，所述开关在所述输出路径被选择时将所述输出路径耦合到所述功率放大器且在所述输出路径未被选择时将所述输出路径与所述功率放大器解耦。
17.根据权利要求14所述的无线装置，所述多个操作模式包括第一与第二操作模式，所述第一操作模式与所述第二操作模式相比支持较高最大输出功率，且所述第二操作模式与所述第一操作模式相比提供较高线性。
18.一种用于信号发射的方法，其包含：
通过功率放大器放大输入射频RF信号以获得放大的RF信号；
从多条输出路径中选择一输出路径，所述多条输出路径为所述功率放大器提供不同的目标输出阻抗；以及
将所述放大的RF信号经由所述选定的输出路径从所述功率放大器投送到天线。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含：
执行阻抗变换，将所述功率放大器的输出处的第一阻抗变换为所述多条输出路径的共同节点处的第二阻抗。
20.根据权利要求18所述的方法，所述投送所述放大的RF信号包含
经由所述选定的输出路径中的开关传递所述放大的RF信号，以及
经由匹配网络传递所述放大的RF信号，所述匹配网络针对所述选定的输出路径为所述功率放大器提供目标输出阻抗。
21.根据权利要求18所述的方法，所述多条输出路径支持多个操作模式，每一操作模式与所述功率放大器的不同操作特性相关联。
22.一种用于信号发射的设备，其包含：
用于放大输入射频RF信号以获得放大的RF信号的装置；
用于从多条输出路径中选择一输出路径的装置，所述多条输出路径为所述用于放大的装置提供不同的目标输出阻抗；以及
用于将所述放大的RF信号经由所述选定的输出路径从所述用于放大的装置投送到天线的装置。
23.根据权利要求22所述的设备，其进一步包含：
用于执行阻抗变换的装置，其将所述用于放大的装置的输出处的第一阻抗变换为所述多条输出路径的共同节点处的第二阻抗。
24.根据权利要求22所述的设备，所述用于投送所述放大的RF信号的装置包含
用于在所述选定的输出路径中传递所述放大的RF信号的装置，以及
用于针对所述选定的输出路径为所述用于放大的装置提供目标输出阻抗的装置。
25.根据权利要求22所述的设备，所述多条输出路径支持多个操作模式，每一操作模式与所述用于放大的装置的不同操作特性相关联。
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