CN106169915A - 多增益模式功率放大器、芯片及通信终端 - Google Patents

多增益模式功率放大器、芯片及通信终端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多增益模式功率放大器、芯片及通信终端。该多增益模式功率放大器包括至少一级放大电路；该放大电路包括偏置电路、反馈电路、晶体管、输入匹配网络/输出匹配网络，通过调节偏置电压或控制电压使反馈电路处于导通或关断状态，从而使放大电路工作在高增益模式或低增益模式。该多增益模式功率放大器具有不同的增益模式，充分满足通信终端在发射高功率时工作在高增益模式，发射低功率时工作在低增益模式的实际需求。

Description

多增益模式功率放大器、芯片及通信终端
技术领域
本发明涉及一种射频功率放大器，尤其涉及一种多增益模式功率放大器，同时也涉及包括该多增益模式功率放大器的芯片及通信终端，属于集成电路技术领域。
背景技术
随着无线通信技术的发展，特别是3G/4G通信制式的大规模普及，对通信系统提出了更高的要求。基站接收到手机等通信终端的信号，容易受到距离、地形、天气等客观条件的影响。为满足基站对信号稳定性和线性度等性能指标的要求，射频功率放大器通常采用多功率模式，典型的包括高增益模式和低增益模式。其中，低增益模式要求在较低的输出功率水平下，保证线性度等性能的同时降低增益，从而提高效率。
在实践中，通信终端需要根据路径衰减的程度调整发射功率。路径衰减大时发射大功率，消耗较大电流；路径衰减小时，发射小功率，消耗较少电流。这就需要功率放大器不仅具有不同的增益模式，满足通信终端发射高功率时工作在高增益模式，通信终端发射低功率时工作在低增益模式；而且还要满足在低增益模式时减小工作电流以节省电池电量。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种多增益模式功率放大器。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该多增益模式功率放大器的芯片及通信终端。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种多增益模式功率放大器，包括至少一级放大电路；
所述放大电路包括偏置电路、反馈电路、晶体管、输入匹配网络/输出匹配网络，所述偏置电路、所述反馈电路、所述晶体管、所述输入匹配网络之间相互连接；
所述输入匹配网络/输出匹配网络用于接收/发送射频信号；偏置电压端分别与所述偏置电路与所述反馈电路连接，控制电压端与所述反馈电路连接，电源通过电感为所述放大电路供电；
调节所述偏置电压或所述控制电压使所述反馈电路处于导通或关断状态，从而使所述放大电路工作在高增益模式或低增益模式。
其中较优地，所述放大电路为两级；其中，第一级放大电路为可变增益结构，第二极放大电路为固定增益结构；所述第一级放大电路与所述第二级放大电路串联。
其中较优地，所述放大电路为多级，所述多级由若干可变增益结构与若干固定增益结构级联组成。
其中较优地，所述输出匹配网络用于实现射频信号的阻抗转换，以根据第一级放大电路传输的射频信号对外输出功率。
其中较优地，所述多增益模式功率放大器处于高增益模式时，所述第一级放大电路的第一偏置电压大于第一级放大电路的晶体管导通电压，第二级放大电路的第二偏置电压大于第二级放大电路的晶体管导通电压。
其中较优地，所述多增益模式功率放大器处于高增益模式时，所述第一级放大电路的所述反馈电路的所述控制电压小于所述第一级放大电路的电源电压，同时所述控制电压与所述电源电压之间的电压差值小于所述晶体管的导通电压，使反馈电路处于关断状态，通过所述晶体管使第一级放大电路实现高增益模式。
其中较优地，所述多增益模式功率放大器处于低增益模式时，所述反馈电路的的所述控制电压小于所述第一级放大电路的电源电压，同时所述控制电压与所述电源电压之间的电压差值大于第一级放大电路的所述晶体管的导通电压，使所述反馈电路处于导通状态，所述第一级放大电路实现低增益模式。
其中较优地，所述多增益模式功率放大器在模式1中，第一级放大电路的电源电压(VCC)大于第一级放大电路的晶体管的开启电压(Vth_main)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之和。
其中较优地，当第一偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述电源电压(VCC)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且不大于所述偏置电压的最大值(Vreg_max)时，所述第一级放大电路中的所述晶体管导通，所述二极管不导通，使第一级放大电路实现高增益模式。
其中较优地，所述晶体管的电流随所述偏置电路的所述偏置电压(Vreg)减小而减小。
其中较优地，当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)且小于所述电源电压(VCC)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时，所述晶体管导通，同时所述二极管也导通，使第一级放大电路的增益降低。
其中较优地，当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于零且小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)时，所述晶体管不导通，所述二极管导通，输入信号通过反馈电路传输至第二级放大电路，并且所述第一级放大电路的增益最低。
其中较优地，所述多增益模式功率放大器在模式2中，第一级放大电路的电源电压(VCC)不大于第一级放大电路的晶体管的开启电压(Vth_main)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之和。
其中较优地，当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)且不大于所述偏置电压的最大值(Vreg_max)时，所述晶体管导通，所述二极管不导通，第一级放大电路的增益模式由晶体管实现。
其中较优地，当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述电源电压(VCC)与所述二极管导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)时，所述晶体管不导通，所述二极管也不导通，第一级放大电路处于关断状态。
其中较优地，当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于零且小于所述电源电压(VCC)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时，所述晶体管不导通，所述二极管导通，输入信号通过反馈电路传输到第二级放大电路。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种具有多增益模式功率放大器的芯片，所述芯片中包括上述的多增益模式功率放大器。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种具有多增益模式功率放大器的通信终端，所述通信终端中包括上述的多增益模式功率放大器。
与现有技术相比较，本发明所提供的多增益模式功率放大器通过调节偏置电压或控制电压使该多增益模式功率放大器具有不同的增益模式，充分满足通信终端在发射高功率时工作在高增益模式，发射低功率时工作在低增益模式的实际需求。尤其在低增益模式时，本发明所提供的多增益模式功率放大器可以有效减小工作电流，进一步取得节电的效果。
附图说明
图1为一个多增益模式功率放大器的电路原理图；
图2为本发明的第一实施例中，第一级放大电路的原理图；
图3为本发明的第二实施例中，第一级放大电路的原理图；
图4为本发明的第三实施例中，第一级放大电路的原理图；
图5为本发明的第四实施例中，第一级放大电路的原理图；
图6和图7分别为本发明的第一实施例中，第一级放大电路增益、晶体管201的电流以及二极管202的电流的仿真图；
图8为本发明的第四实施例中，电阻505的变化对二极管导通电流的影响以及对二极管导通时增益影响的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
首先需要说明的是，在本发明的各个实施例中，所涉及的通信终端是指可以在移动环境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE，FDD_LTE等多种通信制式的计算机设备，包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外，该多增益模式功率放大器也适用于其他多模技术应用的场合，例如兼容多种通信制式的通信基站等。
在现有技术中，无论中国移动公司推出的三模还是五模方案都包括GSM/TD_SCDMA/TDD_LTE三种模式，又由于LTE网络覆盖的有限性，在目前的三模五模方案中仍然要求兼容EDGE模式，其中高频GSM中PCS段的频率是1850MHz～1910MHz，TD_SCDMA的频段是1880MHz～1920MHz，2010MHz～2025MHz，TDD_LTE的B39频段是1880MHz～1920MHz，从频率上看这三个模式下的频率是比较接近的，另外GSM和EDGE的频段是完全重合的，这些为电路复用提供了必要的可能性。多增益模式功率放大器在不同模式下工作，对输出功率，增益和工作电流的要求是不一样的。而多增益模式功率放大器的如上指标是由控制电压或偏置电压决定的，所以，通过对多增益模式功率放大器的控制电压或偏置电压在不同模式下进行优化，可以实现输出功率、增益、电流的整体优化。
图1是一个多增益模式功率放大器的电路原理图。如图1所示，该多增益模式功率放大器由第一级放大电路与第二级放大电路串联在一起构成。
如图1所示，第一级放大电路包括第一偏置电路、第一反馈电路、晶体管101、输入匹配网络116。第一偏置电路包括晶体管107、电阻106与电阻112，第一偏置电压121通过电阻106与晶体管107的集电极相连，晶体管107、晶体管101的发射极接地。晶体管107的基极不仅连于电阻106与晶体管107的基极之间，该晶体管107的基极还通过电阻112分别与输入匹配网络的一端、晶体管101的基极、电阻105相连。由二极管103、电容104、电阻105依次串联组成第一反馈电路。在二极管103的阴极与电容104之间设有控制电压120，控制电压120用来控制二极管103的导通与关断；二极管103的阳极通过节点123分别与电感114、晶体管101的集电极相连。输入匹配网络116的另一端与接地之间设有一个电阻，用于接入射频信号，并实现阻抗匹配。电源电压118通过电感114为第一级放大电路提供电压。
第二级放大电路包括第二偏置电路、晶体管102、输出匹配网络117。第二偏置电路包括晶体管108、晶体管109、晶体管110、电阻111、电阻113。其中，第二偏置电压122分别与电阻111、晶体管110的集电极相连，电阻111还与晶体管108的集电极相连。晶体管108的基极不仅连于晶体管108的集电极与电阻111之间，还与晶体管110的基极相连。晶体管108的发射极、晶体管109的集电极、晶体管109的基极之间相互连接。晶体管109的发射极接地，晶体管110的发射极通过电阻113分别与晶体管102的基极、电容相连。晶体管102的发射极也接地，晶体管102分别与电感115、输出匹配网络117的一端相连。输出匹配网络117的另一端也与接地之间设有一个电阻，用于实现射频的阻抗转换，以根据第一级放大电路传输的射频信号输出射频输出功率。电源电压119通过电感115为第一级放大电路提供电压。
将第二级放大电路中的电容(与晶体管102的基极相连的电容)耦接至第一级放大电路中的节点123与晶体管101之间，从而组成多增益模式功率放大器。通过调节控制电压控制第一反馈电路的导通或关断，从而使功率放大器实现不同的增益模式。当该多增益模式功率放大器处于高增益模式时，第一偏置电压121的电压值大于晶体管101导通电压的电压值，致使晶体管101具有一定的静态电流；第二偏置电压122的电压值大于晶体管102导通电压的电压值，致使晶体管102也具有一定的静态电流；第一级放大电路的第一反馈电路控制电压120的电压值小于第一级放大电路电源电压118的电压值，同时控制电压120与电源电压118之间的电压差值小于晶体管101导通电压的电压值；此时二极管103两端的电压值小于二极管103导通电压的电压值，使103处于关断状态，从而使第一反馈电路处于关断状态(反馈电路相当于不起任何作用)，通过晶体管101实现放大作用，使第一级放大电路实现高增益模式。当该多增益模式功率放大器处于低增益模式时，反馈电路控制电压120的电压值小于第一级放大电路电源电压118的电压值，同时控制电压120与电源电压118之间的电压差值大于晶体管101的导通电压，此时二极管103两端的电压值大于二极管103导通电压的电压值，使二级管103处于导通状态,从而使第一反馈电路处于导通状态(反馈电路开始起作用)，使第一级放大电路实现低增益模式。该多增益模式功率放大器在高增益模式与低增益模式下具有相同的静态电流，无法实现在低增益模式下节省电流的目的。
本发明所提供的多增益模式功率放大器在不改变第二级放大电路的结构的基础上，通过将不同结构的第一级放大电路与该第二级放大电路串接，实现多增益模式功率放大器不仅可以实现高增益模式或低增益模式，还能实现在低增益模式下节省电流的目的，下面通过具体实施例展开进一步的说明。
第一实施例：
如图2所示，第一实施例所提供的第一级放大电路包括第一偏置电路、第一反馈电路、晶体管201、输入匹配网络。第一偏置电路包括晶体管207、电阻206与电阻208，晶体管207的发射极接地，晶体管207的基极分别与电阻206、晶体管207的集电极、电阻208相连。第一反馈电路由二极管202、电容203、电阻204依次串联组成。在节点209与第一偏置电压211之间设有电阻205，输入匹配网络的一端与接地之间设有一个电阻(实现功能同上所述)，输入匹配网络的另一端分别与电阻208、电阻204、晶体管201的基极相连，晶体管201的发射极接地。第一偏置电压211通过电阻206为第一偏置电路提供偏置电压，电源电压212通过一个电感分别与二极管202、晶体管201相连。同样将第二级放大电路的电容连于节点210与晶体管201的集电极之间，从而组成多增益模式功率放大器。通过调节第一偏置电压211的电压值控制第一反馈电路的导通与关断，从而实现该多增益模式功率放大器工作在高增益模式或低增益模式，并减小多增益模式功率放大器工作在低增益模式下的工作电流。
该多增益模式功率放大器的工作原理是：如表1所示，该多增益模式功率放大器在模式1(高增益模式)中，满足第一级放大电路的电源电压212(VCC)大于晶体管201的开启电压(Vth_main)与二极管202的导通电压(Vth_diode)之和时，当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且不大于第一偏置电压211的最大值(Vreg_max)时，第一级放大电路中的晶体管201导通，第一反馈电路中的二极管202不导通，第一反馈电路不起作用，第一级放大电路由晶体管201实现放大作用，使第一级放大电路实现高增益模式。当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于晶体管201的开启电压(Vth_main)且小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时，晶体管201导通，同时二极管也202导通，第一反馈电路开始起作用，使第一级放大电路的增益降低。当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于零且小于晶体管201的开启电压(Vth_main)时，晶体管201不导通，二极管202导通，第一反馈电路起作用。此时输入信号通过第一反馈电路传输至第二级放大电路，并且第一级放大电路的增益最低。
该多增益模式功率放大器在模式2(低增益模式)中，满足第一级放大电路的电源电压212(VCC)不大于晶体管201的开启电压(Vth_main)与二极管202的导通电压(Vth_diode)之和时，当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于晶体管201的开启电压(Vth_main)且不大于第一偏置电压211的最大值(Vreg_max)时，晶体管201导通，二极管202不导通，第一级放大电路的增益模式由晶体管201实现。当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且小于晶体管201的开启电压(Vth_main)时，晶体管201不导通，二极管202也不导通，此时第一级放大电路处于完全关断状态。当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于零且小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时，晶体管201不导通，二极管202导通，第一反馈电路起作用，此时输入信号通过第一反馈电路传输到第二级放大电路。
图6是第一级放大电路的电源电压212(VCC)大于晶体管201开启电压(Vth_main)与二极管202开启电压(Vth_diode)之和时，第一偏置电压211(Vreg)与第一级放大电路的增益模式、晶体管201的电流以及二极管202的电流仿真图。在该图中，区域I对应于表1中模式1(高增益模式)下，当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且不大于第一偏置电压211的最大值(Vreg_max)时的情况。此时二极管202电流为0，第一级放大电路的增益由晶体管201实现。晶体管201的电流随第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)减小而减小，第一级放大电路的增益模式保持不变。区域II中对应于表1中模式1(高增益模式)下，当第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于晶体管201的开启电压(Vth_main)且小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时的情况，此时晶体管201导通，二极管202也导通，第一级放大电路电路增益模式由晶体管201以及第一反馈电路实现，随着第一偏置电压211(Vreg)减小，第一反馈中的二极管202电流增加，晶体管201的电流减小，第一级放大电路消耗的总电流变小，第一级放大电路增益变小。区域III对应于表1模式(高增益模式)下，第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于零且小于晶体管201的开启电压(Vth_main)时的情况，此时晶体管201的电流为0，第一级放大电路的增益模式由第一反馈电路实现为低增益模式。此时第一级放大电路消耗的总电流是二极管201的导通电流，远低于高增益模式下的第一级放大电路的总电流，因此可以有效节约功耗。
图7是第一级放大电路的电源电压212(VCC)小于晶体管201开启电压(Vth_main)与二极管202开启电压(Vth_diode)之和时，第一偏置电压211(Vreg)与第一级放大电路的增益模式、晶体管201的电流以及二极管202的电流仿真图。区域I对应于表1模式2(低增益模式)下，第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于晶体管201的开启电压(Vth_main)且不大于第一偏置电压211的最大值(Vreg_max)时的情况。第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)大于晶体管201的开启电压(Vth_main)，二极管202电流为0，第一级放大电路的增益模式由晶体管201实现。区域II对应于表1模式2(低增益模式)下，第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且小于晶体管201的开启电压(Vth_main)的情况，此时晶体管201的电流为0，二极管202的电流为0，第一级放大电路处于关断状态。区域III对应于表1模式2(低增益模式)下，第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)不小于零且小于电源电压212(VCC)与二极管202导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时的情况，晶体管的201电流为0，二极管202的电流不为0，第一反馈电路起作用。此时输入信号通过第一级放大电路的第一反馈电路传输到第二级放大电路实现低增益模式。
表1第一级放大电路的工作状态与第一偏置电压的关系表
第二实施例：
在同一种工艺中，第一级放大电路中的二极管开启电压(Vth_diode)与晶体管开启电压(Vth_main)相同。为了说明方便，第二实施例至第四实施例中将二极管开启电压(Vth_diode)与晶体管开启电压(Vth_main)统一称为Vth。
如图3所示，第二实施例所提供的第一级放大电路包括第一偏置电路、第二反馈电路、晶体管301、输入匹配网络。第一偏置电路包括晶体管307、电阻306、电阻307，该第一偏置电路的结构与图2示出的第一偏置电路的结构相同。第二反馈电路由二极管3022、二极管3021、电容303、电阻304依次串联组成。在节点309与第一偏置电压311之间设有电阻305，二极管3022通过节点310与晶体管301的集电极相连。该第一级放大电路的各部分的连接关系同第一实施例所述，在此不再赘述。同样通过调节第一偏置电压311的电压值控制第二反馈电路的导通与关断，从而实现该多增益模式功率放大器工作在高增益模式或低增益模式，并减小多增益模式功率放大器工作在低增益模式下的工作电流。
由于二极管3021以及二极管3022串联在一起，使得二极管等效开启电压变为2Vth。第一级电路的工作状态与第一偏置电路的第一偏置电压311的关系总结在表2中，区分两种模式的电源电压VCC切换点为3Vth。该多增益模式功率放大器的工作原理同第一实施例所述，在此不再赘述。
表2第一级放大电路的工作状态与第一偏置电压的关系表
第三实施例：
如图4所示，第三实施例所提供的第一级放大电路包括第二偏置电路、第一反馈电路、晶体管401、输入匹配网络。第二偏置电路包括晶体管407、晶体管413、晶体管414、电阻406、电阻408，该第二偏置电路的结构与图1示出的第二级放大电路的第二偏置电路的结构相同，在此不再赘述。第一反馈电路由二极管402、电容403、电阻404依次串联组成。第二偏置电压411通过电阻406为第二偏置电路提供偏置电压，同样在第二偏置电压411与节点409之间设置电阻405。电源电压412通过一个电感为第一级放大电路供电。该第一级放大电路各部分之间的连接关系同第一实施例所述。同样通过调节第一偏置电压411的电压值控制第一反馈电路的导通与关断，从而实现该多增益模式功率放大器工作在高增益模式或低增益模式，并减小多增益模式功率放大器工作在低增益模式下的工作电流。
如表3所示，第二偏置电路的第二偏置电压411(Vreg)需要大于2Vth才能使晶体管401导通。第一级放大电路的工作状态与第二偏置电路的第二偏置电压的关系总结在表3中，区分两种模式的电源电压VCC切换点为3Vth。该多增益模式功率放大器的工作原理也同第一实施例所述，在此不再赘述。
表3第一级放大电路的工作状态与第二偏置电压的关系表
第四实施例
如图5所示，第四实施例所提供的第一级放大电路包括第二偏置电路、第二反馈电路、晶体管501、输入匹配网络。第二偏置电路包括晶体管507、晶体管513、晶体管514、电阻506、电阻508，该第二偏置电路的结构与图1示出的第二级放大电路的第二偏置电路的结构相同，在此不再赘述。第二反馈电路包括二极管5022、二极管5021、电容503、电阻504，该第二反馈电路的结构与图3示出的第二反馈电路的结构相同，在此不再赘述。第二偏置电压511通过电阻506为第二偏置电路提供偏置电压，同样在第二偏置电压511与节点509之间设置电阻505。电源电压512通过一个电感为该第一级放大电路供电。该第一级放大电路各部分之间的连接关系同第一实施例所述。同样通过调节第一偏置电压511的电压值控制第二反馈电路的导通与关断，从而实现该多增益模式功率放大器工作在高增益模式或低增益模式，并减小多增益模式功率放大器工作在低增益模式下的工作电流。
二极管5021与二极管5022串联，等效二极管开启电压为2Vth。第一级放大电路的工作状态与第二偏置电路的第二偏置电压的关系总结在表4中，区分两种模式的电源电压VCC切换点为4Vth。该多增益模式功率放大器的工作原理也同第一实施例所述，在此不再赘述。
图8显示了电阻505的变化对第二反馈电路中的二极管导通电流的影响以及对该二极管导通时增益模式的影响。第一级放大电路的电源电压512(VCC)设置为4V，第二反馈电路中的二极管开启电压为1.2V，此种电压设置对应于表4模式2的情况。区域I中对应于第一偏置电压511(Vreg)不小于电源电压512(VCC)与二极管5021和二极管5022导通电压(2Vth)之间的电压差值且不大于第一偏置电压511的最大值(Vreg_max)的情况，此时晶体管501导通，二极管5021,5022不导通，第一级放大电路的增益模式由晶体管501提供，随着第一偏置电压511(Vreg)减小，晶体管501的电流变小，第一级放大电路的增益变小。区域II对应第一偏置电压511(Vreg)不小于电源电压(VCC)与二极管5021和二极管5022导通电压(2Vth)之间的电压差值且小于二极管5021与二极管5022导通电压(2Vth)的情况，此时晶体管501不导通，二极管5021,5022不导通，第一级放大电路电路处于关断状态。区域III对应第一偏置电压511(Vreg)不小于零且小于电源电压与二极管5021和二极管5022导通电压(2Vth)之间的电压差值的情况，此时晶体管501不导通，二极管5021,5022导通，输入信号通过第二反馈电路进入第二级放大电路以实现低增益模式。区域III中，电阻505取不同的数值可以得到不同的二极管的电流以及不同的低增益模式下的增益。在505为100Ω时，二极管导通电流最大可达到9.9mA，此时的增益为8.1dB。当505为1000Ω时，二极管导通电流为1.2mA，此时的增益为3.6dB。
表4第一级放大电路的工作状态与第二偏置电压的关系表
需要说明的是，第一实施例所提供的多增益模式功率放大器中，在第一偏置电路的第一偏置电压211(Vreg)与第一反馈电路中的节点209之间连接有一个电阻205。通过电阻205可以调节二极管202导通时的正向导通电流，从而调节多增益模式功率放大器在低增益模式下的增益模式。该电阻在第二实施例所提供的多增益模式功率放大器的结构中为电阻305，该电阻在第三实施例所提供的多增益模式功率放大器的结构中为电阻405，该电阻在第四实施例所提供的多增益模式功率放大器的结构中为电阻505。
另外，本发明所提供的多增益模式功率放大器不限于上述各实施例所示的两级放大电路，还可以应用在三级或者多级放大电路中。例如在三级放大电路中，可以在现有的第二级放大电路之后再加一级固定增益结构实现，固定增益结构如现有两级放大电路中的第二级放大电路所示。或者，在上述三级放大电路的基础上，前两级都可以改成可变增益结构，可变增益结构如现有两级放大电路中的第一级放大电路所示。对于多级放大电路，可以由若干可变增益结构与若干固定增益结构级联组成。
上述实施例中所示出的多增益模式功率放大器还可以被用在通信终端中，作为射频电路的重要组成部分。这里所说的通信终端指可以在移动环境中使用、支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多种通信制式的计算机设备，包括但不限于移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外，该多增益模式功率放大器也适用于其他多模技术应用的场合，例如兼容多种通信制式的通信基站等，在此就不一一详述了。
以上对本发明所提供的多增益模式功率放大器、芯片及通信终端进行了详细的说明。对本领域的普通技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (18)

1.一种多增益模式功率放大器，其特征在于包括至少一级放大电路；
所述放大电路包括偏置电路、反馈电路、晶体管、输入匹配网络/输出匹配网络，所述偏置电路、所述反馈电路、所述晶体管、所述输入匹配网络之间相互连接；
所述输入匹配网络/输出匹配网络用于接收/发送射频信号；偏置电压端分别与所述偏置电路与所述反馈电路连接，控制电压端与所述反馈电路连接，电源通过电感为所述放大电路供电；
调节所述偏置电压或所述控制电压使所述反馈电路处于导通或关断状态，从而使所述放大电路工作在高增益模式或低增益模式。
2.如权利要求1所述的多增益模式功率放大器，其特征在于所述放大电路为两级；其中，第一级放大电路为可变增益结构，第二极放大电路为固定增益结构；所述第一级放大电路与所述第二级放大电路串联。
3.如权利要求2所述的多增益模式功率放大器，其特征在于所述放大电路为多级，所述多级由若干可变增益结构与若干固定增益结构级联组成。
4.如权利要求2或3所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
所述输出匹配网络用于实现射频信号的阻抗转换，以根据第一级放大电路传输的射频信号对外输出功率。
5.如权利要求2或3所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
所述多增益模式功率放大器处于高增益模式时，所述第一级放大电路的第一偏置电压大于第一级放大电路的晶体管导通电压，第二级放大电路的第二偏置电压大于第二级放大电路的晶体管导通电压。
6.如权利要求2或3所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
所述多增益模式功率放大器处于高增益模式时，所述第一级放大电路的所述反馈电路的所述控制电压小于所述第一级放大电路的电源电压，同时所述控制电压与所述电源电压之间的电压差值小于所述晶体管的导通电压，使反馈电路处于关断状态，通过所述晶体管使第一级放大电路实现高增益模式。
7.如权利要求2或3所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
所述多增益模式功率放大器处于低增益模式时，所述反馈电路的的所述控制电压小于所述第一级放大电路的电源电压，同时所述控制电压与所述电源电压之间的电压差值大于第一级放大电路的所述晶体管的导通电压，使所述反馈电路处于导通状态，所述第一级放大电路实现低增益模式。
8.如权利要求2或3所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
所述多增益模式功率放大器在模式1中，第一级放大电路的电源电压(VCC)大于第一级放大电路的晶体管的开启电压(Vth_main)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之和。
9.如权利要求8所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
当第一偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述电源电压(VCC)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且不大于所述偏置电压的最大值(Vreg_max)时，所述第一级放大电路中的所述晶体管导通，所述二极管不导通，使第一级放大电路实现高增益模式。
10.如权利要求9所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
所述晶体管的电流随所述偏置电路的所述偏置电压(Vreg)减小而减小。
11.如权利要求8所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)且小于所述电源电压(VCC)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时，所述晶体管导通，同时所述二极管也导通，使第一级放大电路的增益降低。
12.如权利要求8所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于零且小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)时，所述晶体管不导通，所述二极管导通，输入信号通过反馈电路传输至第二级放大电路，并且所述第一级放大电路的增益最低。
13.如权利要求2或3所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
所述多增益模式功率放大器在模式2中，第一级放大电路的电源电压(VCC)不大于第一级放大电路的晶体管的开启电压(Vth_main)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之和。
14.如权利要求13所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)且不大于所述偏置电压的最大值(Vreg_max)时，所述晶体管导通，所述二极管不导通，第一级放大电路的增益模式由晶体管实现。
15.如权利要求13所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于所述电源电压(VCC)与所述二极管导通电压(Vth_diode)之间的电压差值且小于所述晶体管的开启电压(Vth_main)时，所述晶体管不导通，所述二极管也不导通，第一级放大电路处于关断状态。
16.如权利要求13所述的多增益模式功率放大器，其特征在于：
当偏置电路的偏置电压(Vreg)不小于零且小于所述电源电压(VCC)与所述二极管的导通电压(Vth_diode)之间的电压差值时，所述晶体管不导通，所述二极管导通，输入信号通过反馈电路传输到第二级放大电路。
17.一种具有多增益模式功率放大器的芯片，其特征在于，所述芯片中包括有所述权利要求1～16中任意一种多增益模式功率放大器。
18.一种具有多增益模式功率放大器的通信终端，其特征在于，所述通信终端中包括有所述权利要求1～16中任意一种多增益模式功率放大器。
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