CN104753476B - 多模多频功率放大器 - Google Patents
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Abstract
一种多模多频功率放大器，包括：控制器，接收并根据外部信号输出控制信号；宽带放大器通道，受所述控制器控制，输入端接收单频或多频的射频信号，对所述射频信号进行功率放大并通过输出端输出；基波阻抗变换器，包括各频带射频信号共用的第一节段、各频带射频信号专用的第二节段以及开关电路，所述开关电路耦接于所述第一节段和所述第二节段之间，所述开关器件受所述控制器控制可切换地将经功率放大的所述射频信号分离至所述第二节段以多路输出。最大限度共用成本较为昂贵宽带放大器通道和基波阻抗变换器的低基波阻抗第一节段，将充分利用低成本的开关器件射频前端产品尤其是MMMBPA产品的成本。
Description
技术领域
本发明属于通讯领域，尤其涉及一种多模多频(Multi-Mode Multi-Band，MMMB)功率放大器(Power Amplifier，PA)。
背景技术
步入3G/4G时代之后，随着移动通信制式的不断增多、用户对终端设备漫游及数据等功能要求的增强、以加之市场对终端设备向后兼容的要求，智能型、多模多频、双卡双待、双卡双通移动终端设备成为产品趋势，其中终端设备的多模多频功能已极为重要。
由于大多数移动终端设备由电池供电，射频终端占据终端耗电的极大部分，因此移动终端设备中的射频前端产品，尤其是功率放大器，均是在系统要求线性度许可范围内尽可能提高效率，亦即增功效率。为提高功率放大器的效率，一方面须尽量使用高效率有源器件，如化合物半导体技术和器件，例如：GaAs HBT（GaAs Heterojunction BipolarTransistor，砷化镓异质结双极晶体管），SiGe HBT（SiGe Heterojunction BipolarTransistor，锗化硅异质结双极晶体管）等；另一方面须使用正确的基波阻抗变换器结构将50Ω标准基波阻抗转化为兼顾线性度和增功效率的最佳输出基波阻抗，即优化有源器件的输出负载基波阻抗。对于电源供电电压通常在3.7V左右的移动通信终端设备，使得最大输出功率模式下的最佳输出基波阻抗通常在2.5Ω～5Ω附近。然而不巧的是，适合射频前端产品用的能实现50Ω至2.5Ω～5Ω基波阻抗转换的传统基波阻抗变换器结构通常具有窄带特性。因此，实用产品须针对各个频段或相近频段实施优化，亦即每个频段具有专用的输出负载基波阻抗转换器。
实施上，在多模多频需求出现之前，移动通信终端设备用功率放大器大多是一个针对单一或相近频段的放大器通道和一个针对单一或相近频段的输出基波阻抗变换器的组合体，如单通道单频或双频UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）功率放大器以单一组合体覆盖两个相邻频段，双通道Quad-Band（多频）GSM/GPRS/EDGE FEM（Front End Module，前端模块）以两个组合体覆盖两对相邻频段。传统技术MMMB PA（多模多频功率放大器）实现延用上述方法，即根据输出基波阻抗变换器的瞬时带宽能力，将所感兴趣的频段分段覆盖，为每个输出基波阻抗变换器配置一个放大器通道。而当下，移动通信终端设备用射频前端行业存在强烈竞争，在保持射频前端产品各项性能的前提下实现产品低成本化乃至超低成本化成为长期的目标，而为每个输出基波阻抗变换器配置一个放大器通道存在成本高、模块面积大的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种通过放大器通道的复用降低射频前端的成本和模块面积的多模多频功率放大器。
一种多模多频功率放大器，包括：
控制器，接收并根据外部信号输出控制信号；
宽带放大器通道，受所述控制器控制，输入端接收单频或多频的射频信号，对所述射频信号进行功率放大并通过输出端输出；
基波阻抗变换器，包括各频带射频信号共用的第一节段、各频带射频信号各自专用的第二节段以及开关电路，所述开关电路耦接于所述第一节段和所述第二节段之间，所述第一节段与所述宽带放大器通道的输出端连接，且所述第二节段的输出端形成相应频段的最佳输出基波阻抗，所述开关器件受所述控制器控制可切换地将经功率放大的所述射频信号分离至所述第二节段以多路输出，其中每一路输出对应一个频带。
在其中一个实施例中，所述第一节段为共用匹配电路，所述共用匹配电路的输入端与所述宽带放大器通道的输出端连接，对经功率放大的所述射频信号进行初级输出基波阻抗匹配后输出；
所述第二节段为多个专用匹配电路，所述多个专用匹配电路对相应频带的经初级输出基波阻抗匹配后的射频信号匹配到最佳输出基波阻抗后输出；
所述开关电路为第一开关阵列，所述第一开关阵列包括多个第一开关器件，该多个第一开关器件受所述控制器控制，将相应频带的经初级输出基波阻抗匹配后的射频信号耦合到对应的所述专用匹配电路。
在其中一个实施例中，所述共用匹配电路为低基波阻抗电路，所述专用匹配电路为高基波阻抗电路。
在其中一个实施例中，所述共用匹配电路包括第一电感和第一电容，所述第一电感的一端接收经功率放大的射频信号，另一端与多个所述第一开关器件的输入端连接并通过所述第一电容接地。
在其中一个实施例中，所述基波阻抗变换器还包括谐波阻抗调谐器，所述谐波阻抗调谐器受所述控制器控制，在所述宽带放大器通道的输出端形成相应频段的最佳输出谐波阻抗。
在其中一个实施例中，所述基波阻抗变换器还包括所述多个可级联的定向耦合器，分别耦合到所述多个专用匹配电路的输出端。
在其中一个实施例中，每个所述专用匹配电路包括第二电感和第二电容，所述第二电感的一端与对应的所述第一开关器件连接，接收初级输出基波阻抗匹配后的射频信号，所述第二电感的另一端通过所述第二电容接地，并输出已匹配到最佳输出基波阻抗的射频信号。
在其中一个实施例中，每个所述谐波阻抗调谐器包括第二开关阵列和一个或多个LC谐振器，所述第二开关阵列包括一个或多个受所述控制器控制的第二开关器件；
所述LC谐振器的一端与所述宽带放大器通道的输出端耦合，另一端通过所述第二开关器件接地。
在其中一个实施例中，所述多模多频功率放大器还包括第三开关阵列，所述第三开关阵列包括多个受所述控制器控制的第三开关器件，所述多个第三开关器件一端与所述宽带放大器通道的输入端耦接，另一端分别接收来自不同外部端口的单频或多频的所述射频信号。
在其中一个实施例中，所述控制器包括电压调节器和译码器，所述控制器以所述电压调节器的输出电压为参考，输出包含模拟域和/或数字域的控制信号，所述译码器用于对外部指令进行译码。
在其中一个实施例中，所述控制器还包括寄存器，所述寄存器用于存储所述外部指令。
上述多模多频功率放大器最大限度共用成本较为昂贵宽带放大器通道和基波阻抗变换器的低基波阻抗第一节段，将充分利用低成本的开关器件设计在多节基波阻抗变换电路的第一节段和第二节段的结合部，可极其方便地实施选择、调节、组合、合并从而形成针对各频段的完整的输出负载基波阻抗变换电路。一方面，使用一个宽带放大器通道覆盖多个频段的同时，保持原有单一通道覆盖单一频段所拥有的增功效率，另一方面宽带放大器通道以及基波阻抗变换器的第一节段被充分共用，极其有利于MMMB PA的小型化和低成本化。在控制器控制下，根据来自于平台的外部信号，进行宽带放大器通道及基波阻抗变换器相应通道的选择、调节、组合、合并，进而对每个特定频段特定模式形成放大链路，实现诸频段首选线性输出功率和增功效率所要求的最佳输出负载基波阻抗。保持包括增益、效率、线性度、杂散、稳定裕度、耐受性等在内的MMMB PA各项性能指标的同时，降低移动通信终端设备用射频前端产品尤其是MMMB PA产品的成本。
附图说明
图1是第一个实施例中的多模多频功率放大器的原理图；
图2是第二个实施例中的多模多频功率放大器的原理图；
图3是第三个实施例中的多模多频功率放大器的原理图；
图4是一个实施例中的多模多频功率放大器的控制器的原理图；
图5是另一个实施例中的多模多频功率放大器的控制器的原理图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
随着新型半导体开关器件和技术，如SOI等的成熟，以及SMT（Surface MountedTechnology表面贴装技术）-Free和flip-chip（倒装芯片）等封装技术的成熟和低成本化进程，使得传统MMMB PA实现成本出现进一步节省的可能性。这一可能性存在于这样一个事实：在常用移动通信频段中放大器通道的带宽特性大幅度优于输出基波阻抗变换器的带宽特性。因此，可以通过宽带放大器通道的复用降低移动终端设备中的射频前端产品的成本，所述方法尤其适用于覆盖较大频段间隔的MMMB PA。
本发明拟解决移动通信终端设备用射频前端产品尤其是MMMB PA产品中宽带放大器通道以及MMMB PA输出基波阻抗变换器的多模多频复用的技术问题，以期在保持各项性能指标的同时，降低移动通信终端设备用射频前端产品尤其是MMMB PA产品的生产成本。
结合图1至3，多模多频功率放大器（MMMB PA）100包括：宽带放大器通道110、控制器120以及基波阻抗变换器170。宽带放大器通道110的电源接口Vcc与APT（Average PowerTracking，平均功率跟踪）、EPT（Envelope Power Tracking，包络功率跟踪）、ET（Envelopetracking，包络跟踪）兼容，控制器120接收外部信号的接口（图未示）与GPIO（GeneralPurpose Input Output，通用输入/输出协议）、SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口协议）、I2C（Inter－Integrated Circuit，两线式串行总线协议）、MIPI（MIPIAlliance，公司名称）RFFE（Radio Frequency Front End，射频前端——协议）等控制接口标准兼容。
参考图1至3宽带放大器通道110受控制器120控制，宽带放大器通道110的输入端Ain接收单频或多频的射频（Radio Frequency，RF）信号RFin，对射频信号RFin进行功率放大并通过输出端Aout输出。
宽带放大器通道110由一个或多个放大级组成，具有输入端Ain和输出端Aout。宽带放大器通道110的各个放大级111，一方面通过自身的控制接口接受来自控制器120的控制信号的控制，实施包括、增益、线性度、效率等参数的工作模式转换；另一方面通过电源接口Vcc接受电源供电，以获取放大射频信号所需的直流功率。所述电源可以是来自移动通信终端设备系统的电池组，也可以是来自移动通信终端设备的电源管理电路的输出。更典型地，可以是来自2G/3G/4G无线通信系统APT、EPT、ET标准的DC-DC转换器。
宽带放大器通道110有一个输入端口Ain和一个输出端口Aout，放大进入输入端口Ain的各个频带内的RF信号并通过输出端Aout将其传送至基波阻抗变换器170。
MMMB PA100中的宽带放大器通道110可由GaAs HBT,SiGe HBT,GaAs BiFET（Bipolar&Field Effect transistor，集成三极管和场效应管的工艺）,GaAs BiHEMT（Bipolar&High Electron Mobility Transistor，集成三极管和高电子迁移率晶体管的工艺）、SOI CMOS（Silicon On Insulator Complementary Metal Oxide Semiconductor，绝缘衬底硅互补金属氧化物半导体）、LDMOS（Laterally Diffused Metal OxideSemiconductor，横向扩散金属氧化物半导体）等器件或工艺以MMIC（MonolithicMicrowave Integrated Circuit，单片微波集成电路）的形式实现。并以SiP（System inPackage，系统级封装）、flip-chip、LGA（Land Grid Array，栅格阵列封装）、QFN（Quad FlatNo-leadPackage，方形扁平无引脚封装）等多种封装形式，且与其它半导体芯片、SMT器件、基板和/或lead frame（引脚框架）形成多芯片模块（Multi Chip Model，MCM）形式的MMMBPA100或包括MMMB PA100的前端模块。
控制器120接收并根据来自于平台的外部信号输出控制信号。控制器120与外部平台（例如是移动终端的操作平台）的控制接口与GPIO、SPI、I2C或MIPI RFFE等接口标准兼容，并可典型地由SOI CMOS、Bulk Si CMOS（体硅互补金属氧化物半导体）等器件或工艺以RFIC（Qadio Frequency Integrated Chip，射频芯片）/Analog IC（模拟芯片）方式实现，并以SiP、flip-chip、LGA、QFN等多种封装形式，且与其它半导体芯片、表面封装器件、基板和/或lead frame形成多芯片模块形式的MMMB PA100或包括MMMB PA100的前端模块。
参考图1，基波阻抗变换器170包括各频带射频信号共用的第一节段130、各频带射频信号各自专用的第二节段150以及开关电路140，开关电路140耦接于第一节段130和所述第二节段150之间，开关电路140受控制器120控制，第一节段130与宽带放大器通道110的输出端Aout连接，且第二节段150的输出端形成相应频段的最佳输出基波阻抗，开关电路140在控制器120的控制下，可切换地将经功率放大的射频信号分离至第二节段150以多路输出，其中每一路输出对应一个频带。
进一步地，第一节段130为共用匹配电路（标号同第一节段，为130）、开关电路140为第一开关阵列（标号同开关电路，为140），第二节段150为多个专用匹配电路，包括多个专用匹配电路150a～d。最大限度共用宽带放大器通道110和基波阻抗变换器170的低基波阻抗的第一节段130，将第一开关阵列140设计在第一节段130和第二节段150的结合部，可极其方便地实施选择、调节、组合、合并从而形成针对各频段的完整的基波阻抗变换电路。
共用匹配电路130的输入端与宽带放大器通道110的输出端Aout连接，对经功率放大的射频信号进行初级输出基波阻抗匹配后输出；多个专用匹配电路150a～d对相应频带的经初级输出基波阻抗匹配后的射频信号匹配到最佳输出基波阻抗后输出；第一开关阵列140包括多个第一开关器件141～144，该多个第一开关器件141～144受控制器120控制，将相应频带的经初级输出基波阻抗匹配后的射频信号耦合到对应的专用匹配电路150a～d。
在其中一个实施例中，共用匹配电路130包括第一电感131和第一电容132，第一电感131的一端接收经功率放大的射频信号，另一端与多个第一开关器件141～144的输入端连接并通过第一电容132接地。
本实施例中，共用匹配电路130的是由串联第一电感131与并联第一电容132的LC组合，该LC组合将宽带放大器通道110所需的2～5Ω的低基波阻抗转换至相对靠近50Ω的高基波阻抗。共用匹配电路（第一节段）130处于基波阻抗变换器170的低阻节段，所选择电路拓扑结构、匹配元件的自身损耗对MMMB PA的增功效率、线性度等性能指标有大的影响，因此公用第一节段130选用高Q（Quality）值器件，它包括一个高Q值的第一电感131和一个的高Q值的第一电容132。其中，高Q值第一电感131可能实现方式包括一根或一组邦定线、基板集成电感器、片外SMT电感器中的一种或多种组合。以可同等但不限于本发明实施例中的拓扑结构与方式，其可能的变化至少包括拓扑结构意义上的元件位置、连接、个数等；高Q值的第一电容132的可能实现方式包括在片电容器、SMT电容器、基板集成电容器中的一种或多种组合。
并且，公用的共用匹配电路130能以SiP、flip-chip、LGA、QFN等多种封装形式，且与其它半导体芯片、SMT器件、基板和/或lead frame形成MCM形式的MMMB PA100或包括MMMBPA100的前端模块。
本实施例中，基波阻抗变换器170仅包括的一个公用的共用匹配电路130，适用于频段间距相对较小的MMMB PA，比如：700MHz～915MHz(Bands5、8、12、17～20等)或1.7～2.7GHz(Bands1～4、7、33～41等)的MMMB PA100，欲实现覆盖700MHz～2.7GHz多个倍频程的MMMB PA100可考虑对通过本发明进行拓展，比如采用附加开关器件对公用的共用匹配电路130进行调节和/或采用2个或2个以上宽带放大器通道110同时在基波阻抗变换器170中使用2个或2个以上公用共用匹配电路130。
在其中一个实施例中，以专用匹配电路150a为例说明，专用匹配电路150a包括第二电感151和第二电容155，第二电感151的一端与对应的第一开关器141件连接，接收初级输出基波阻抗匹配后的射频信号，第二电感151的另一端通过第二电容155接地，并输出已匹配到最佳输出基波阻抗的射频信号。专用匹配电路c～d的具体结构与专用匹配电路150a相同，这里不再赘述。
在其中一个实施例中，基波阻抗变换器170还包括多个可级联的定向耦合器160，分别耦合到多个专用匹配电路150a～d的输出端，定向耦合器160精确指示各个输出功率的大小，实际设计中最好采用EDA工具的EM仿真器计入可级联的定向耦合器161～164的影响。
本实施例中，基波阻抗变换器170中包含有多个专用匹配电路150a～d，这些专用匹配电路150a～d与MMMB PA100的输出各频段Band_a～d一一对应从而为各频段所专用。多个专用匹配电路150a～d的作用在于将公用第一节段130之后的相对靠近50Ω的基波阻抗精确转变到50Ω。也就是说，公用第一节段130通过开关阵列140与专用第二节段150的级联大体上为宽带放大器通道110在Band_a～d的各频段提供为达到MMMB PA100性能所需最佳输出基波阻抗。
多个专用匹配电路150a～d的是由第二电感151、、152、153、154与第二电容155、156、157、158组成的多个LC组合，这些LC组合被精确设计，以便它们与公用第一节段130、第一开关阵列140、以及定相耦合器160共同作用，准确地将MMMB PA100各频段输出端口Band_a～d处的50Ω标准基波阻抗转变为宽带放大器通道110所需的最佳输出基波阻抗，以使得MMMB PA100能够在各频段各模式下达到包括增益、效率、线性度、杂散、稳定裕度、耐受性等在内的各项性能指标。
实现多个专用匹配电路150a～d的LC组合具体实现形式上典型地包括单根或多根邦定线、SMT电感器，在片电感器、基板集成电感器、在片电容器，SMT电容器以及基板集成电容器中的一种或多种组合。并且，专用第二节段150能以SiP、flip-chip、LGA、QFN等多种封装形式，且与其它半导体芯片、SMT器件、基板和/或lead frame形成MCM形式的MMMB PA100或包括MMMB PA100的前端模块。
此外，发射功率监控所需的可级联的定向耦合器160的个数与专用匹配电路150a～d的个数相同，图1至3示出的定向耦合器160包括4个，分别为161、162、163、164。该组可级联的定向耦合器160的实现包括采用SiP结构中的基板集成微带线、邦定线或SMT等形式。特别地，诸频段的可级联的定向耦合器160之间的连接形式并不局限于实施例中的串联方式，也可采用并联或串并联方式。
第一开关阵列140被设计位于公用的第一节段130和专用的第二节段150之结合部。宽带放大通道110所需的2～5Ω低基波阻抗已经经由公用的第一节段130转换至相对靠近50Ω的高基波阻抗，在此插入开关阵列140将极为有效地降低第一开关器件141～144所带来插入损耗。
第一开关阵列140响应来自控制器120的控制信号，选择、调节、组合、合并基波阻抗变换器170的公用的第一节段130和专用的第二节段150，从而在宽带放大通道110的输出端Aout形成相应频段所需的最佳输出基波阻抗。
第一开关阵列140可由SOI CMOS、GaAs pHEMT（Pseudomorphic HEMT，赝高电子迁移率晶体管）等器件构成，或以工艺MMIC的形式实现，如同但不限于图1至3实施例中的方式，其可能的变化至少开关器件个数差异等。并且，基波阻抗变换器170中的第一开关阵列140能以SiP、flip-chip、wire bond（邦线）、LGA、QFN等多种封装形式，且与其它半导体芯片、SMT器件、基板、基板集成元件和/或lead frame形成MCM式的MMMB PA100或包括MMMBPA100的前端模块。
基波阻抗变换器170中的公用的第一节段130、专用的第二节段150、可级联级定向耦合器160的精确设计最好采用ADS Momentum、Sonnet、IE3D、HFSS等EM（Electro-Magenatic，电磁场仿真）仿真工具，并与宽带放大通道110及开关阵列140实施电路-EM联合仿真。
如图2、3所示，在另一个实施例中，MMMB PA100还包括第三开关阵列105，第三开关阵列105包括多个受控制器120控制的第三开关器件101～103，多个第三开关器件101～103的一端与宽带放大器通道110的输入端Ain耦接，向宽带放大器通道110提供接入的射频信号RFin，另一端（RF输入端口Band_a、Band_bc、Band_d）分别接收来自不同外部端口的单频或多频的射频信号RFin。
图2描述一个多输入端口的MMMB PA100的实施例。为与平台芯片组收发器的多个频信号RFin输出端口对接，MMMB PA100中增加第三开关阵列105，它选择MMMB PA100的RF输入端口Band_a、Band_bc（可接入多频）、Band_d并随后将其连接至宽带放大器通道110的输入端口Ain。
第三开关阵列205可是为SPnT结构，可由SOI CMOS、GaAs pHEMT等器件或工艺以MMIC的形式实现，不限于本实施例中的方式，其可能的变化至少第三开关器件101～103的位置、个数、连接等差异。并且，第三开关阵列105能以SiP、flip-chip、wire bond、LGA、QFN等多种封装形式，且与其它半导体芯片、SMT器件、基板、基板集成元件和/或lead frame形成MCM式的MMMB PA100或包括MMMB PA100的前端模块。
须特别指出的是，第三开关阵列205通常仅需要切换低功率信号，对其在插入损耗、线性度等方面的性能要求较低，可采用与宽带放大器通道110相同或相兼容的半导体工艺，并与宽带放大器通道110集成与同一芯片上。
MMMB PA100的RF输入端口Band_a、Band_bc、Band_d的设置一般遵从平台芯片组收发器。在本实施例中，RF输入端口Band_a、Band_bc、Band_d具有可互换性。一般地，本实施例的MMMB PA100结构中，经由STnP（服务器网络时间协议）连接至同一个宽带放大器通道100的输入端Ain的诸输入端口具可互换性。
如图3所示，在又一个实施例中，基波阻抗变换器170还包括谐波阻抗调谐器370，谐波阻抗调谐器370受控制器120控制，在宽带放大器通道110的输出端Aout形成相应频段的最佳输出谐波阻抗。
进一步地，每个谐波阻抗调谐器370包括一个或多个LC谐振器和第二开关阵列，第二开关阵列包括一个或多个受控制器控制的第二开关器件；LC谐振器的一端与宽带放大器通道的输出端耦合，另一端通过第二开关器件接地。如图2所示，LC谐振器包括第三电感372、373和第三电容371，第二开关阵列包括第二开关器件374、375。
在宽带放大器通道110的输出端Aout增加一个谐波阻抗调谐器370。通常不含开关器件的固定谐波调节器只能在较窄频带内发挥作用，谐波阻抗调谐器370中引入第二开关器件374、375可起到宽带调节作用，使得MMMB PA100在Band_a～d较宽频带内获得线性度和增功效率得提升。须指出的是，LC谐振器在基波频率典型地呈电容特性，容抗相对较高，因此适当设计下第二开关器件374、375的损耗典型的可被忽略。
本实施例中，第三电容371为高Q值电容，第三电感372、373为高Q值电感，其中高Q值第三电感372、373可能实现方式包括一根或一组邦定线，基板集成电感器、片外SMT电感器中的一种或多种组合。不限于实施例中的拓扑结构与方式，其可能的变化至少包括拓扑结构意义上的元件位置、连接、个数等；高Q值的第三电容371的可能实现方式包括在片电容器、SMT电容器或基板集成电容器中的一种或多种组合。不限于本发明实施例中的拓扑结构与方式的组合，其可能的变化至少包括拓扑结构意义上元件的位置、连接、个数等。
谐波调谐电路370中的第二开关器件374、375接受来自MMMB PA控制器110的一组控制信号，选择、调节、组合、合并谐波调谐电路370中的LC谐振器，从而在宽带功率放大器通道输出端口形成诸频段诸模式所需的最佳输出谐波阻抗。
事实上，MMMB PA100性能对最佳谐波输出阻抗的敏感性远大对最佳基波波输出阻抗的敏感性，这使得谐波输出阻抗调谐器通常不必要与输出频段一一对应。类似图3实施例所描述的具有两个第二开关器件374、375所控制的一对LC谐振器，LC谐振器可提供至少3个有用的谐波调节状态，适用于频段间距相对较小的MMMB PA100，比如典型的700MHz～915MHz(Bands5、8、12、17～20等)或1.7～2.7GHz(Bands1～4、7、33～41等)的MMMB PA。通过巧妙设计，亦可拓展而覆盖一个倍频程的谐波调谐。。
可调宽带谐波调谐电路370中的第二开关器件374、375可与第一开关阵列140一体以相同的工艺设计。
在进一步的实施例中，控制器110包括电压调节器，控制器110以电压调节器的输出电压为参考，输出包含模拟域和/或数字域的控制信号。
在一个实施例中，如图4所示，为与GPIO控制接口标准兼容的控制器400，该控制器400通常由终端设备电源Vbatt供电，接受来自平台的一组数字控制信号Vm1～i和Vb1～j。结合图3、4，该组信号中包含有MMMB PA100的频段、模式选择并行方式的外部指令。这些指令被译码器431译码后，产生一组控制电压Vctr1～k，用于对宽带放大器通道110和第一开关阵列140、第二开关阵列105、和第三开关阵列（如图3，包括374、375）的控制。控制器400还包含一个或多个电压调节器421，电压调节器421用于产生一个或一组参考电压，控制电压Vctr1～k以该（组）参考电压（中的若干个）为参考。当MMMB PA100采用基于GaAs HBT,SiGeHBT等工艺的宽带放大器通道110时，该（组）参考电压（中的若干个）还被根据来自平台的一组数字控制信号Vm1～i和Vb1～j分派到控制器400的一组模拟控制信号Vreg1～l，该组模拟控制信号Vreg1～l输出端口与MMMB PA100的模拟控制输出端口和GaAs HBT、SiGe HBT等工艺的形成的宽待放大器通道110的模拟受控端口相连，如基极偏置电路端口，从而，与控制电压Vctrl1～k共同完成对宽带放大器通道110控制。为使宽带放大器通道110在一定温度范围均发挥最佳性能，控制电压Vctrl1～k的输出端口采用bandgap（带隙基准电路）等方式被设计成具有宽带放大器通道110所要求的最优温度系数。
在另一个实施例中，如图5所示，为与MIPI RF前端（Front-end）控制接口标准兼容的控制器500。该控制器500通常由终端设备电源Vbatt供电，在时钟SCLK和参考电压VIO的参与下接受来自平台的一组串行数字控制信号SDATA。结合图3、4，该串行数字控制信号SDATA中包含有MMMB PA100的频段、模式选择并行方式的外部指令，该指令在时钟SCLK和参考电压VIO的参与下被写入一组寄存器502以暂存储，外部指令被译码器503译码后，产生一组控制电压Vctr1～k，用于对宽带放大器通道110和第一开关阵列140、第二开关阵列105、和第三开关阵列（如图3，包括374、375）的控制。控制器500还包含一个或多个电压调节器501，用于产生一个或一组参考电压，控制电压Vctr1～k的典型地以该（组）参考电压（中的若干个）为参考。当MMMB PA100采用基于GaAs HBT、SiGe HBT等工艺的宽待放大器通道时，该（组）参考电压（中的若干个）还被根据来自平台的一组数字控制信号Vm1～i和Vb1～j分派到MMMB PA100控制器500的一组模拟控制信号Vreg1～l，该组模拟控制信号Vreg1～l输出端口与MMMB PA100的模拟控制输出端口和GaAs HBT、SiGe HBT等工艺的形成的宽待放大器通道110的模拟受控端口相连，如基极偏置电路端口，从而，与控制电压Vctrl1～k共同完成对宽带放大器通道110控制。为使宽带放大器通道在一定温度范围均发挥最佳性能，控制电压Vctrl1～k的输出端口采用bandgap等方式被设计成具有宽带放大器通道110所要求的最优温度系数。
尽管上述实施例公开的MMMB PA100中的开关阵列（第一开关阵列140、第二开关阵列105、和第三开关阵列（如图3，包括374、375））通常可由控制电压Vtr1～k独立完成控制，而宽带放大器通道110的控制通常可由模拟信号Vreg1～l独立完成控制，但实质上还涵盖控制器110（400、500）所产生的一组模拟域和/或数字域信号共同控制宽带放大器通道110和开关阵列的方式。
与SPI、I2C控制接口标准兼容的控制器110和上述MIPI RF前端（Front-end）控制接口、GPIO控制接口标准兼容的控制器110相似，这里不再赘述。
此外，还提供了一种通信终端，包括上述的多模多频功率放大器（MMMB PA）100。该通信终端可以是手机、PAD、对讲机等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种多模多频功率放大器，其特征在于，包括：
控制器，接收并根据外部信号输出控制信号；
宽带放大器通道，受所述控制器控制，输入端接收单频或多频的射频信号，对所述射频信号进行功率放大并通过输出端输出；
基波阻抗变换器，包括各频带射频信号共用的第一节段、各频带射频信号各自专用的第二节段以及开关电路，所述开关电路耦接于所述第一节段和所述第二节段之间，所述第一节段与所述宽带放大器通道的输出端连接，且所述第二节段的输出端形成相应频段的最佳输出基波阻抗，所述开关电路受所述控制器控制可切换地将经功率放大的所述射频信号分离至所述第二节段以多路输出，其中每一路输出对应一个频带。
2.根据权利要求1所述的多模多频功率放大器，其特征在于，
所述第一节段为共用匹配电路，所述共用匹配电路的输入端与所述宽带放大器通道的输出端连接，对经功率放大的所述射频信号进行初级输出基波阻抗匹配后输出；
所述第二节段为多个专用匹配电路，所述多个专用匹配电路对相应频带的经初级输出基波阻抗匹配后的射频信号匹配到最佳输出基波阻抗后输出；
所述开关电路为第一开关阵列，所述第一开关阵列包括多个第一开关器件，该多个第一开关器件受所述控制器控制，将相应频带的经初级输出基波阻抗匹配后的射频信号耦合到对应的所述专用匹配电路。
3.根据权利要求2所述的多模多频功率放大器，其特征在于，所述共用匹配电路为低基波阻抗电路，所述专用匹配电路为高基波阻抗电路。
4.根据权利要求2所述的多模多频功率放大器，其特征在于，所述共用匹配电路包括第一电感和第一电容，所述第一电感的一端接收经功率放大的射频信号，另一端与多个所述第一开关器件的输入端连接并通过所述第一电容接地。
5.根据权利要求2所述的多模多频功率放大器，其特征在于，所述基波阻抗变换器还包括谐波阻抗调谐器，所述谐波阻抗调谐器受所述控制器控制，在所述宽带放大器通道的输出端形成相应频段的最佳输出谐波阻抗。
6.根据权利要求2所述的多模多频功率放大器，其特征在于，所述基波阻抗变换器还包括多个可级联的定向耦合器，分别耦合到所述多个专用匹配电路的输出端。
7.根据权利要求2所述的多模多频功率放大器，其特征在于，每个所述专用匹配电路包括第二电感和第二电容，所述第二电感的一端与对应的所述第一开关器件连接，接收初级输出基波阻抗匹配后的射频信号，所述第二电感的另一端通过所述第二电容接地，并输出已匹配到最佳输出基波阻抗的射频信号。
8.根据权利要求5所述的多模多频功率放大器，其特征在于，每个所述谐波阻抗调谐器包括第二开关阵列和一个或多个LC谐振器，所述第二开关阵列包括一个或多个受所述控制器控制的第二开关器件；
所述LC谐振器的一端与所述宽带放大器通道的输出端耦合，另一端通过所述第二开关器件接地。
9.根据权利要求1所述的多模多频功率放大器，其特征在于，所述多模多频功率放大器还包括第三开关阵列，所述第三开关阵列包括多个受所述控制器控制的第三开关器件，所述多个第三开关器件一端与所述宽带放大器通道的输入端耦接，另一端分别接收来自不同外部端口的单频或多频的所述射频信号。
10.根据权利要求1至9任一项所述的多模多频功率放大器，其特征在于，所述控制器包括电压调节器和译码器，所述控制器以所述电压调节器的输出电压为参考，输出包含模拟域和/或数字域的控制信号，所述译码器用于对外部指令进行译码。
11.根据权利要求10所述的多模多频功率放大器，其特征在于，所述控制器还包括寄存器，所述寄存器用于存储所述外部指令。
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