CN105871388B - 射频功率放大器和移动通信终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频功率放大器和移动通信终端，射频功率放大器包括：功率放大模块、环路控制模块、检波放大模块、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容和第二电容，第一电感的第一端的电压为电源电压，第三电感与第一电感相互耦合，第三电感的第一端连接检波放大模块的输入端、第二端接地；环路控制模块输入控制电压和检波放大模块的输出电压、输出偏置电压；功率放大模块由偏置电压控制，输入端连接射频输入端、输出端连接第一电感的第二端和第二电感的第一端，第二电感的第二端连接第一电容的第一端和第二电容的第二端，第一电容的第二端接地，第二电容的第一端连接射频输出端。所述射频功率放大器具有高精度、低成本和省面积的优点。

Description

射频功率放大器和移动通信终端
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，具体涉及一种射频功率放大器和包括所述射频功率放大器的移动通信终端。
背景技术
在无线移动通信终端中，例如GSM手机需要控制从本机发射出去的射频信号的功率，射频功率放大器用于功率控制和检测。现有常用的射频功率放大器有三种方案：
一种方案如图1所示，需要两个PMOS管M1和M2，PMOS管M1是主控制管，用来控制功率放大电路的电源电压Vcc。由于运算放大器和反馈环路H(s)的影响，电源电压Vcc是控制电压Vramp的函数，即电源电压Vcc受控制电压Vramp控制，功率放大器的输出功率又是电源电压Vcc的函数，因此功率放大器的输出功率就由控制电压Vramp控制。PMOS管M2是PMOS管M1的镜像管，它与反馈回路H(s)组成了一个电流检测环路，用来保证在控制电压Vramp不变的时候，流过PMOS管M1的电流能够保持稳定。这里流过PMOS管M1的电流可以近似地用来估算功率放大器的输出功率。这种方案的缺点是，PMOS管M2镜像得到的电流只有电源电压Vcc在一定的范围内才比较准确，然而，在功率放大器工作的大部分时间里，电源电压Vcc都不在这个比较准确的范围内，所以这种方案的功率控制的精度不高。
另一种方案如图2所示，流过电阻Rsense的电流就是功率放大器的工作电流。电阻Rsense上产生的电压Vsense经运放模块A放大，然后经过环路控制模块LC与控制电压Vramp做比较，环路控制模块LC输出偏置电压Vbias来控制功率放大模块PA的输出功率。这种方案的缺点是，功率检测精度依赖于电阻Rsense的精确度，虽然电阻Rsense可以选取高精度电阻，但是这意味着比较高的成本。
还有一种方案如图3所示，需要将一个功率耦合模块CA放置在功率放大器的射频输出端RFOUT，将耦合出来的功率放大，然后进入环路控制模块LC，从而能够控制功率放大模块PA的输出功率。这种方案的缺点是，在射频输出端RFOUT的功率耦合模块会增加射频功率放大器的布局面积，从而使得功率放大器芯片的面积增加，并且还会带来额外的功率损失。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是现有的射频功率放大器的功率控制和检测精度不高、成本高和占用较多的布局面积。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种射频功率放大器，包括：功率放大模块、环路控制模块、检波放大模块、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容和第二电容，其中，
所述第一电感的第一端的电压为电源电压，所述第三电感与所述第一电感相互耦合，所述第三电感的第一端连接所述检波放大模块的输入端，所述第三电感的第二端接地；
所述环路控制模块输入控制电压和所述检波放大模块的输出电压，所述环路控制模块输出偏置电压；
所述功率放大模块由所述偏置电压控制，所述功率放大模块的输入端连接射频输入端，所述功率放大模块的输出端连接所述第一电感的第二端和所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第一电容的第一端和所述第二电容的第二端，所述第一电容的第二端接地，所述第二电容的第一端连接射频输出端。
可选的，所述第一电感和所述第三电感在同一基板上，所述第三电感布局在所述第一电感的旁边。
可选的，所述第一电感用第一层金属、第二层金属、第三层金属以及金属之间的通孔形成，所述第三电感在所述第一电感旁边，所述第三电感使用第一层金属走线。
可选的，所述第一电感和所述第三电感在同一基板上的不同层，所述第三电感布局在所述第一电感的下面。
可选的，所述第一电感用第一层金属、第二层金属以及金属之间的通孔形成，所述第三电感在所述第一电感下面，所述第三电感使用第三层金属走线。
可选的，所述检波放大模块包括二极管检波电路。
可选的，所述检波放大模块包括检波电路和对数放大电路。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种包括上述的射频功率放大器的移动通信终端。
与现有技术相比，本发明实施例的射频功率放大器通过电感耦合、检波放大和环路控制来产生功率放大的控制电压，由于不需要采用电流镜的方式来采样功率放大模块的工作电流，因此电流的精度就不会受到电源电压的范围影响；也不需要高精度电阻来感知工作电流，并且耦合电感可以在多层基板上绕线实现，可以实现低成本；也不需要在射频输出端增加功率耦合模块，可以节省布局面积，也不会对输出功率产生影响。因此，本发明实施例的射频功率放大器具有高精度、低成本和省面积的优点。
附图说明
图1至图3为现有的射频功率放大器的电路结构示意图；
图4为本发明实施例的射频功率放大器的电路结构示意图；
图5至图6为本发明实施例的射频功率放大器中，第一电感和第三电感的布局结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例的射频功率放大器可以应用在移动通信终端的射频功率放大芯片或者其它类似需要进行功率控制的射频功率放大芯片中。
如图4所示，所述射频功率放大器包括：功率放大模块PA、环路控制模块LC、检波放大模块DA、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1和第二电容C2。
第一电感L1的第一端的电压为电源电压Vbatt，第三电感L3与第一电感L1相互耦合，第三电感L3的第一端连接检波放大模块DA的输入端，第三电感L3的第二端接地。
环路控制模块LC的一个输入端输入控制电压Vramp，环路控制模块LC的另一个输入端输入检波放大模块DA的输出电压Vda，环路控制模块LC的输出端输出偏置电压Vbias。
功率放大模块PA由偏置电压Vbias控制，功率放大模块PA的输入端连接射频输入端RFIN，功率放大模块PA的输出端连接第一电感L1的第二端和第二电感L2的第一端，第二电感L2的第二端连接第一电容C1的第一端和第二电容C2的第二端，第一电容C1的第二端接地，第二电容C2的第一端连接射频输出端RFOUT。
本实施例中，第一电感L1也可称为扼流(Chock)电感，第三电感L3也可称为耦合电感，由于在Chock电感L1边上增加了与Chock电感L1相互耦合的耦合电感L3，通过电磁耦合，耦合电感L3可以将Chock电感L1的射频电流耦合出来，在耦合电感L3的非接地端产生电压，即耦合电压Vcp。然后耦合电压Vcp输入检波放大模块DA，检波放大模块DA的输出电压Vda进入环路控制模块LC，与控制电压Vramp比较，环路控制模块LC产生功率放大模块PA的控制电压即偏置电压Vbias，偏置电压Vbias用于控制功率放大模块PA的输出功率。
进一步，在具体实施时，由于射频功率放大器大多采用多层基板作为载体，电感是在基板用印刷线圈实现，而且由于Chock电感一般较大，所以比较容易在Chock电感边上用基板走线放置一个小的耦合电感，如图5所示，第一电感L1和第三电感L3在同一基板上，第三电感L3布局在第一电感L1的旁边，举例来说，在一个有着4层金属的基板上，第一电感L1通常会用第一层金属、第二层金属、第三层金属以及金属之间的通孔形成，第一电感L1为多层螺旋电感，第三电感L3在第一电感L1旁边，第三电感L3使用第一层金属走线。耦合电感也可以放置在Chock电感下面，如图6所示，第一电感L1和第三电感L3在不同层基板上，第三电感L3布局在第一电感L1的下面，举例来说，在一个有着4层金属的基板上，第一电感L1用第一层金属、第二层金属以及金属之间的通孔形成，第一电感L1为多层螺旋电感，第三电感L3在第一电感L1下面，第三电感L3使用第三层金属走线。
检波放大模块DA可以由基本的二极管检波电路来实现，这样的电路很容易在GaAsHBT工艺上实现。或者，检波放大模块DA也可以使用检波电路(例如ISSI(IntegratedSilicon Solution Inc.)检波电路)加对数放大电路来实现大动态范围检波，这种电路在CMOS工艺上已经比较成熟。
环路控制模块LC和功率放大模块PA可以采用现有技术，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种包括上述的射频功率放大器的移动通信终端，以所述移动通信终端是GSM手机为例，射频功率放大器芯片置于GSM手机中，用于控制从本机发射出去的射频信号的功率。
综上所述，本发明实施例的射频功率放大器由于不需要采用电流镜的方式来采样功率放大模块的工作电流，因此电流的精度就不会受到电源电压的范围影响；也不需要高精度电阻来感知工作电流，并且耦合电感可以在多层基板上绕线实现，可以实现低成本；也不需要在射频输出端加入功率耦合模块，可以节省布局面积，也不会对输出功率产生影响。因此，本发明实施例的射频功率放大器具有高精度、低成本和省面积的优点。
另外，由于耦合电感只对射频电流才能产生感应电压，所以在没有射频信号进入功率放大模块的时候，检波放大模块的输出电压就是0V，只有在射频信号进入功率放大模块的时候检波放大模块才会有有效的输出，这也可以用来判断是否有射频信号进入功率放大器，也解决了在没有射频信号时静态电流对工作电流的判断的干扰。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种射频功率放大器，其特征在于，包括：功率放大模块、环路控制模块、检波放大模块、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容和第二电容，其中，
所述第一电感的第一端的电压为电源电压，所述第三电感与所述第一电感相互耦合，所述第三电感的第一端连接所述检波放大模块的输入端，所述第三电感的第二端接地；
所述环路控制模块输入控制电压和所述检波放大模块的输出电压，所述环路控制模块输出偏置电压；
所述功率放大模块由所述偏置电压控制，所述功率放大模块的输入端连接射频输入端，所述功率放大模块的输出端连接所述第一电感的第二端和所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端连接所述第一电容的第一端和所述第二电容的第二端，所述第一电容的第二端接地，所述第二电容的第一端连接射频输出端。
2.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一电感和所述第三电感在同一基板上，所述第三电感布局在所述第一电感的旁边。
3.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一电感和所述第三电感在同一基板上的不同层，所述第三电感布局在所述第一电感的下面。
4.如权利要求3所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一电感用第一层金属、第二层金属以及金属之间的通孔形成，所述第三电感在所述第一电感下面，所述第三电感使用第三层金属走线。
5.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述检波放大模块包括二极管检波电路。
6.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述检波放大模块包括检波电路和对数放大电路。
7.一种移动通信终端，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的射频功率放大器。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109462379A (zh) * 2019-01-18 2019-03-12 广西芯百特微电子有限公司 功率放大器匹配电路及功率放大器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101651477A (zh) * 2009-09-04 2010-02-17 惠州市正源微电子有限公司 射频功率放大器效率的增强方法及其效率增强电路
CN101917166A (zh) * 2010-07-28 2010-12-15 锐迪科创微电子（北京）有限公司 可配置射频功率放大器及包含该放大器的射频发射前端模块
CN103795356A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 浙江大学 一种包络跟踪的射频功率放大器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8781414B2 (en) * 2012-12-11 2014-07-15 Intel Mobile Communications GmbH Envelope detector and method for detecting an envelope of a signal to be amplified by a power amplifier

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101651477A (zh) * 2009-09-04 2010-02-17 惠州市正源微电子有限公司 射频功率放大器效率的增强方法及其效率增强电路
CN101917166A (zh) * 2010-07-28 2010-12-15 锐迪科创微电子（北京）有限公司 可配置射频功率放大器及包含该放大器的射频发射前端模块
CN103795356A (zh) * 2014-01-21 2014-05-14 浙江大学 一种包络跟踪的射频功率放大器

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