CN105933011B - 功率合成器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种功率合成器，所述功率合成器的初级线圈上设置有至少两个差分输入端组，每个差分输入端组包括至少两个差分输入端对，各个差分输入端组具有差分输入端的对数相同，功率合成器的次级线圈上设置有差分输出端对；每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈。由于每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈，因此基于本发明中单个功率合成器可满足无线发射系统中对于多协议和多频带的需求，无需要针对每个不同频带单独设立一独立的功率合成器，减少了多协议、多频带发射系统所需功率合成器的数量，降低了设计成本。此外，基于本发明功率合成器的结构，其设计布局及匝数比均不受限制，降低了功率合成器设计难度。

Description

功率合成器
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种功率合成器。
背景技术
无线通信系统中，尤其是发射机系统，本领域研究人员一直追求低成本、高效率和高可靠性，从而提高芯片的集成度。而发射机系统中功率放大器因对其高功率、高效率以及高线性度的要求，成为提高芯片集成度的难点之一。要求功率放大器提供足够的信号能量到天线端传输出去，通常采用的方案是采用功率合成的方法将多路信号共同耦合到输出以提高发射功率。
图1为现有技术中功率合成器的线路图，如图1所示，P11和P12、P21和P22分别是初级线圈的两组差分输入端，S1和S2是次级线圈的差分输出端。两路信号(P11和P12、P21和P22)通过初级线圈共同耦合到次级线圈(S1和S2)，叠加到一起后输出到天线端，完成了差分到单端的转换，提高了输出功率。而无线通信系统发展至今，对于多协议、多频带的需求也愈发强烈，对于此类应用，一般需要独立的两个或多个功率合成器将信号转换成单路输出。例如对于一个多频带的发射机系统，往往每一频带都需要独立的功率合成器，无形提高了设计成本，且增大了芯片的尺寸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率合成器，以解决多协议、多频带无线通信系统中对于不同协议以及不同频带各自需要独立的功率合成器，设计成本较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种功率合成器，适用于多协议、多频带无线通信系统，所述功率合成器包括：
初级线圈及与所述初级线圈耦合的次级线圈，所述初级线圈上设置有至少两个差分输入端组，每个差分输入端组包括至少两个差分输入端对，各个差分输入端组具有差分输入端的对数相同，所述次级线圈上设置有差分输出端对；其中，每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈。
可选的，在所述的功率合成器中，各个差分输入端组接入的信号的频率相同，每个差分输入端组中不同差分输入端对所适用的协议不同。
可选的，在所述的功率合成器中，每个差分输入端组中不同差分输入端对接入的信号的频率不同。
可选的，在所述的功率合成器中，所述初级线圈上设置有第一差分输入端组和第二差分输入端组，所述第一差分输入端组包括第一差分输入端对和第二差分输入端对，所述第二差分输入端组包括第三差分输入端对和第四差分输入端对。
可选的，在所述的功率合成器中，所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第二差分输入端对接入的信号的频率不同，所述第三差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率不同，所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第三差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第二差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率相同。
可选的，在所述的功率合成器中，所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第二差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第一差分输入端对和所述第二差分输入端对适用的协议不同；所述第三差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第三差分输入端对和所述第四差分输入端对适用的协议不同。
可选的，在所述的功率合成器中，每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈上设置有中心抽头。
可选的，在所述的功率合成器中，所述次级线圈上设置有至少一个差分输出端对。
可选的，在所述的功率合成器中，每个差分输出端对包括两个差分输出端，两个差分输出端用于连接负载。
可选的，在所述的功率合成器中，不同的差分输出端对的两个差分输出端连接的负载不同。
在本发明所提供的功率合成器中，所述功率合成器包括初级线圈及与所述初级线圈耦合的次级线圈，初级线圈上设置有至少两个差分输入端组，每个差分输入端组包括至少两个差分输入端对，各个差分输入端组具有差分输入端的对数相同，所述次级线圈上设置有差分输出端对；其中，每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈。由于每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈，因此基于本发明中单个功率合成器可满足无线发射系统中对于多协议和多频带的需求，不需要针对每个不同频带单独设立一独立的功率合成器，减少了多协议、多频带发射系统所需功率合成器的数量，降低了设计成本。此外，基于本发明功率合成器的结构，其设计布局及匝数比均不受限制，降低了功率合成器设计难度。
附图说明
图1是现有技术中功率合成器的线路图；
图2是本发明一实施例中功率合成器的线路图；
图3是图2中功率合成器的版图；
图4是图2中功率合成器一应用中线路图；
图5是图2中功率合成器另一应用中线路图；
图6是本发明中功率合成器应用于多路输入结构中的线路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的功率合成器作进一步说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，其为本发明的功率合成器的线路图，如图2所示，所述的适功率合成器，包括：初级线圈及与所述初级线圈耦合的次级线圈，所述初级线圈上设置有至少两个差分输入端组，每个差分输入端组包括至少两个差分输入端对，各个差分输入端组具有差分输入端的对数相同，所述次级线圈上设置有差分输出端对；其中，每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈。每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈上设置有中心抽头(即图2中CT1、CT2)。
本实施例的功率合成器适用于多路信号频带不同的情况，也适用于多路信号频率相同但各路适用的协议不同的情况，例如同是2.4G-Hz频段的蓝牙和Wi-Fi应用，在多路信号频率相同时，仅需控制各路信号不同时工作即可，本实施例中每个差分输入端对用于接入一路信号，每个差分输入端组中不同的差分输入端对接入的不同路的信号。
作为本发明的具体实施方式，非限制性的列举。下面以功率合成器中只有一个次级线圈为例，初级线圈一侧包括两个差分输入端组，每组差分输入端组中包括两个差分输入端对为例进行详细说明。两个差分输入端组为第一差分输入端组和第二差分输入端组，所述第一差分输入端组包括第一差分输入端对(即图2中PA1和NA1)和第二差分输入端对(即图2中PB1和NB1)，所述第二差分输入端组包括第三差分输入端对(即图2中PA2和NA2)和第四差分输入端对(即图2中PB2和NB2)，本实施例中每个差分输入端对包括两个差分输入端，图2中PA1、NA1、PB1、NB1、PA2、NA2、PB2及NB2均为差分输入端，CT1、CT2是两个中心抽头，S1、S2是次级线圈的两个差分输出端。具体结合图3所示的内容，如图3所示的版图布局中，各端(包括差分输入端和差分输出端)的位置并不固定，而应随不同的应用而有所区别。
具体的，当功率合成器适用于两路信号频带不同时，即第一差分输入端组和第二差分输入端组中所述第一差分输入端对(PA1和NA1)接入的信号的频率和所述第二差分输入端对(PB1和NB1)接入的信号的频率不同，所述第三差分输入端对(PA2和NA2)接入的信号的频率和所述第四差分输入端对(PB2和NB2)接入的信号的频率不同，所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第三差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第二差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率相同。其中，所述第一差分输入端对(PA1和NA1)和所述第三差分输入端对(PA2和NA2)同时工作，第二差分输入端对(PB1和NB1)和第四差分输入端对(PB2和NB2)同时工作，以实现不同频率的两路信号的两个输出功率合成为一路输出，以提高发射功率。
当功率合成器适用于两路信号频带相同时，即第一差分输入端组和第二差分输入端组中所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第二差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第一差分输入端对和所述第二差分输入端对适用的协议不同；所述第三差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第三差分输入端对和所述第四差分输入端对适用的协议不同，以控制同一个差分输入端组中各个差分输入端对在不同时间段工作。同理，对于多路信号频率相同或不同的情况，本实施例中功率合成器同样适用。
本实施例的功率合成器无需受限于布局设计及匝数比限制，其原理在于：基于上述功率合成器的结构，具体的布局结构通过功率合成器的外观实现，并不会影响功率合成器所实现的功能，；匝数比视具体应用改变初级跟次级线圈的比例(阻抗变换比)，因此也并不会成为问题。
具体的，请参考图4及图5，功率合成器的次级线圈上设置有至少一个差分输出端对，每个差分输出端对包括两个差分输出端，两个差分输出端用于连接负载。优选的，不同的差分输出端对的两个差分输出端连接的负载不同。具体的，可以对应4个差分输出端(如图4)，也可以对应2个差分输出端(如图5)。图4中的功率合成器的次级线圈具有不同的负载(RLB或RLA)输出；根据不同的应用，可改变不同的初级、次级线圈匝数比，而次级线圈具有不同负载的结构应用的条件是需要保证两个负载不互相干扰，在变压器的输出端可能会使设计变得更复杂，进而影响系统的性能。而在图5中所示的次级线圈只有1个，也即不同的输入共同耦合到相同的输出线圈上，只需要保证负载(RL)能够满足具体的协议和频带需求即可，比如选取宽频带的天线，抑或做好不同负载的切换选取，在应用上将会更为广泛。
本实施例中功率合成器的布局及匝数比包括但不局限于如图2所示的结构，其可推广到不同类型的功率合成器中，例如多路初级线圈共同耦合到相同的次级线圈上，具体可参见图6。
综上，在本发明所提供的功率合成器中，初级线圈及与所述初级线圈耦合的次级线圈，所述初级线圈上设置有至少两个差分输入端组，每个差分输入端组包括至少两个差分输入端对，各个差分输入端组具有差分输入端的对数相同，所述次级线圈上设置有差分输出端对；其中，每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈。由于每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈，因此基于本发明中单个功率合成器可满足无线发射系统中对于多协议和多频带的需求，不需要针对每个不同频带单独设立一独立的功率合成器，减少了多协议、多频带发射系统所需功率合成器的数量，降低了设计成本。此外，基于本发明功率合成器的结构，其设计布局及匝数比均不受限制，降低了功率合成器设计难度。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种功率合成器，适用于多协议、多频带无线通信系统，其特征在于，包括：
初级线圈及与所述初级线圈耦合的次级线圈，所述初级线圈上设置有至少两个差分输入端组，每个差分输入端组包括至少两个差分输入端对，各个差分输入端组具有差分输入端的对数相同，所述次级线圈上设置有差分输出端对；其中，每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈；各个差分输入端组接入的信号的频率相同，每个差分输入端组中不同差分输入端对所适用的协议不同，或者每个差分输入端组中不同差分输入端对接入的信号的频率不同。
2.如权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，所述初级线圈上设置有第一差分输入端组和第二差分输入端组，所述第一差分输入端组包括第一差分输入端对和第二差分输入端对，所述第二差分输入端组包括第三差分输入端对和第四差分输入端对。
3.如权利要求2所述的功率合成器，其特征在于，所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第二差分输入端对接入的信号的频率不同，所述第三差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率不同，所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第三差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第二差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率相同。
4.如权利要求2所述的功率合成器，其特征在于，所述第一差分输入端对接入的信号的频率和所述第二差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第一差分输入端对和所述第二差分输入端对适用的协议不同；所述第三差分输入端对接入的信号的频率和所述第四差分输入端对接入的信号的频率相同，所述第三差分输入端对和所述第四差分输入端对适用的协议不同。
5.如权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，每个差分输入端组中所有差分输入端对共用部分初级线圈上设置有中心抽头。
6.如权利要求1所述的功率合成器，其特征在于，所述次级线圈上设置有至少一个差分输出端对。
7.如权利要求6所述的功率合成器，其特征在于，每个差分输出端对包括两个差分输出端，两个差分输出端用于连接负载。
8.如权利要求7所述的功率合成器，其特征在于，不同的差分输出端对的两个差分输出端连接的负载不同。
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