CN108347253B - 具有集成功率放大器的互补金属氧化物硅片收发器 - Google Patents

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Abstract

本揭示涉及一种具有集成功率放大器的互补金属氧化物硅片收发器。本发明实施例提供的具有集成功率放大器的互补金属氧化物硅片收发器可根据通信环境控制输出功率，以便消除如下因素：随着功率放大器的输出电平变大，杂讯跟随功率流入到收发器的其他模块而再次作为功率放大器的输入，从而性能下降。

Description

具有集成功率放大器的互补金属氧化物硅片收发器
技术领域
本发明的实施例涉及一种具有集成功率放大器的互补金属氧化物硅片(Complementary Metal Oxide Silicon，CMOS)收发器。
背景技术
以下所记载的内容仅提供与本发明实施例相关的背景信息，并不构成现有技术。
最近在制造的无线收发器(Wireless Transceiver)的大部分模块(Block)是使用CMOS工序制造成单芯片。
然而，无线收发器的多个模块中的功率放大器(Power Amplifier，PA)因其性能而使用InGaP/GaAs HBT(Hetero-junction Bipolar Transistor，异质接面双极晶体管)工序另行实现(制造)。InGAP/GaAs HBT工序需要高于CMOS工序的制造费用。
因工序差异使得收发器与功率放大器实现为多芯片而非单芯片。为了匹配(Matching)收发器与功率放大器此两种芯片，需要另外的零件。因此，越来越多研究都朝向通过CMOS工序制造功率放大器后再内置到收发器进行的趋势。
如果在无线通信系统(Wireless Communication System)中使用功率放大器的最大输出电平，则可实现更远距离的通行。因此，收发器基本上是以在功率放大器的最大输出电平下最大限度地发挥功率效率的方式设计。然而，根据通信环境，如果是实现在更短距离的通信的环境，则可以在较低的输出电平下进行通信。在上述过程中，功率放大器在最大输出功率下功率效率良好，但在较低的输出电平下无法改善功率效率，故需要低功率模式(Low Power Mode)。
难以将无线收发器所包括的多个模块中的功率放大器内置(制造)成一个芯片的最大因素如下：随着功率放大器的输出电平变大，杂讯(Noise)跟随功率流入到收发器的其他模块而再次作为功率放大器的输入，从而性能下降。因此，需要用于消除上述性能下降因素的收发器。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种具有集成功率放大器的互补金属氧化物硅片收发器，其可根据通信环境而控制输出功率，以便消除如下因素：随着功率放大器的输出电平变大，杂讯跟随功率流入到收发器的其他模块而再次作为功率放大器的输入，从而性能下降。
根据本发明实施例的一种实施方式，提供一种发送器，其特征在于包括：电源部，输出直流-直流电压或电池电压；混频器，从同相输入端子以及正交输入端子接收本地振荡器信号作为差分输入，之后以通过上混频向上转换频率所得的混频信号作为输出；驱动放大器，连接到所述混频器的输出端而接收所述混频信号，接收所述直流-直流电压或所述电池电压作为电源而以放大所述混频信号所得的驱动信号作为输出；以及功率放大器，包括连接到所述驱动放大器的输出端的第一功率放大器及第二功率放大器，所述功率放大器接收所述直流-直流电压或所述电池电压作为电源，并将输入至所述第一功率放大器与所述第二功率放大器的所述驱动信号予以放大，放大所得的功率信号以平衡-不平衡转换器的形态输出。
如上所述，根据本发明的实施例，为了提高相当于功率放大器的输入的驱动放大器的电源杂讯去除性能(PSRR，Power Supply Rejection Ratio)，在驱动放大器的电源中内置低压差稳压器(LDO，Low Drop Out)，由此消除如下因素而将无线收发器所包括的多个模块中的功率放大器制造成一个芯片：随着功率放大器的输出电平变大，杂讯跟随电源及芯片封装体的键合线电感流入到收发器的其他模块而再次作为功率放大器的输入，从而性能下降。
换句话说，如果在芯片外部使用低压差稳压器，则可去除电源的杂讯，但无法去除电感耦合在封装体内部的键合线的杂讯。在本发明的实施例的无线收发器所包括的驱动放大器的电源中内置低压差稳压器(LDO)，从而具有可去除电感耦合在键合线的杂讯的效果。
根据本发明的实施例具有如下效果：为了控制输出功率以在低功率电平下也提高功率效率，在功率放大器中追加低功率模式，在用于驱动功率放大器的驱动放大器中追加增益模式，可在驱动放大器中以约1dB步进控制输出功率。
根据本发明的实施例具有如下效果：在构成接收器时，可通过利用CMOS工序的单一工序将通常利用以CMOS开发的一个接收器芯片与一个功率放大器单芯片构成的接收器制造成可调节输出功率的单芯片，在功率放大器中利用低功率模式而在较低的输出功率电平下也提高功率效率。
附图说明
图1显示本发明实施例的具备功率放大器的发送器的电路结构图。
图2具体地显示本发明实施例的发送器的电路结构图。
图3具体地显示本发明实施例的驱动放大器的开关元件的电路图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施例进行详细地说明。
图1显示本发明实施例的具备功率放大器(Power Amplifier，PA)的发送器(TX)的电路结构图，图2具体地显示本发明实施例的发送器的电路结构图。
本发明实施例的发送器100包括电源部108、混频器(Mixer)110、驱动放大器(Driver Amplifier，DA)120及功率放大器130。发送器100所包括的组件不限于此。
在本发明的实施例中，是以无线收发器所包括的发送器100与接收器(RX)中的发送器100为基准而进行说明。
无线收发器所包括的发送器100在将多个模块中的功率放大器130制造成一个芯片时，会产生如下影响：随着功率放大器130的输出电平变大，键合线电感(BondwireInductance)的杂讯(Noise)跟随电源及芯片封装体(Chip Package)而流入到收发器的其他模块而再次作为功率放大器130的输入，从而性能下降。为了消除性能下降的影响，发送器100提高输入至功率放大器130的驱动放大器120的电源杂讯去除性能(PSRR)。发送器100为了提高电源杂讯去除性能，可设置低压差稳压器124。
发送器100在控制输出功率时，为了在低功率电平(Low Power Level)下也提高功率效率，因此功率放大器130另外包括低功率模式(Low Power Mode)。用于驱动功率放大器130的驱动放大器120中另外包括增益模式(Gain Mode)。驱动放大器120包括能够以约1dB步进(Step)的方式控制输出功率的功能。
本发明实施例的发送器100可内置使用CMOS工序的功率放大器130而支持无线局域网信号的通信标准(例如，802.11b、802.11g、802.11n)。
发送器100可使用CMOS工序将最大功率(Pmax)支持到21dBm(Pmax＝21dBm)。发送器100在802.11b的情况下，可支持到21dBm，在802.11n调制编码方案7MCS(Modulation andCoding Scheme，MCS7)的情况下，可支持到17dBm。
发送器100为了通过内置功率放大器130而消除因电源而使其他模块性能下降的因素，在驱动放大器120的电源部设置低压差稳压器(Low Drop Out Regulator，LDO)124。
与功率放大器130具有电性连接(Bonding)的低压差稳压器124的下方包括DA放大部122。
与混频器110连接的驱动放大器120中具有增益模式，功率放大器130具有如下的电路结构：在实现平衡-不平衡转换器(Balun)前，可由两个功率放大器，即第一功率放大器(Power Amp1，图中以PA1表示)132与第二功率放大器(Power Amp2，图中以PA2表示)134以接通/断开(ON/OFF)动作来控制功率模式(Power Mode)。
电源部108与驱动放大器120及功率放大器130连接。电源部108对驱动放大器120及功率放大器130供给DC-DC电压或电池电压(V_bat)。
混频器110为一被动混频器(Passive Mixer)，使用被动混频器可将电源耦合最小化。混频器110从同相输入端子以及正交输入端子IQ_IN接收本地振荡器(LocalOscillator，LO)信号作为差分输入，之后以通过上混频(Up-Mixing)向上转换频率所得的混频信号作为输出。
驱动放大器120连接到混频器110的输出端而接收混频信号。驱动放大器120接收从电源部108输入的DC-DC电压或电池电压作为电源并放大混频信号后以驱动信号输出。
驱动放大器120将输出功率设定为约1dB步进以下，将与功率放大器130的级间匹配(Inter Stage Matching)的变化最小化，由此使功率放大器130的线性(Linearity)性能不会产生变化。
驱动放大器120直接从电源部108接收DC-DC输出电压或电池电压。驱动放大器120使用DC-DC输出电压或电池电压作为电源。
为了防止因功率放大器130的输出功率变大而发生的电源耦合，驱动放大器120在芯片的内部以其他连接方式利用电源，即在DC-DC输出电压或电池电压的下端设置用于驱动放大器120的低压差稳压器124。
若不设置低压差稳压器124而在芯片外部仅分离引脚(Pin)来使用其他电压，因驱动电压VDD_PA而与键合线L_bondwire耦合的杂讯也会对驱动放大器120产生影响，故如图2所示，在封装体(Package)中以键合线L_bondwire分离低压差稳压器124，之后通过低压差稳压器124消除电源杂讯。
功率放大器130包括连接到驱动放大器120的输出端的第一功率放大器132及第二功率放大器134。功率放大器130从电源部108接收DC-DC电压或电池电压作为电源，并将输入至第一功率放大器132与第二功率放大器134的驱动信号予以放大，放大所得的功率信号以平衡-不平衡转换器(Balun)的形态输出。
为了按照各输出功率(Output Power)提高功率效率，功率放大器130可具有多模式(Multi-Mode)。功率放大器130直接从电源部108接收DC-DC输出电压或电池电压。功率放大器130将从电源部108输入的DC-DC输出电压或电池电压用作电源。
如图1所示，功率放大器130在使用最大输出电源时，第一功率放大器132与第二功率放大器134均以接通(ON)状态进行动作，驱动放大器120成为接通状态，以便与最大输出功率(Power)对应。
如图2所示，电源部108通过键合线L_bondwire与驱动放大器120及功率放大器130连接。电源部108经由键合线L_bondwire对驱动放大器120及功率放大器130供给DC-DC电压或电池电压。
混频器110接收本地振荡器信号作为差分输入，之后以通过上混频向上转换频率所得的混频信号作为输出。
混频器110包括同相路径(I路径)以及正交路径(Q路径)，I路径以及Q路径由包括多个放大元件的被动混频器开关(Passive Mixer Switch)实现。不同于驱动放大器120及功率放大器130，混频器110是一种不需要从电源部108接收DC-DC电压或电池电压的被动混频器。
混频器110放大I路径上从同相输入端子(I输入端子)I_INP、I_INM输入的本地振荡器信号的同相成分(I成分(信号))放大，并放大Q路径上从正交输入端子(Q输入端子)Q_INP、Q_INM输入的本地振荡器信号的正交成分(Q成分(信号))，再将两者放大所得的信号进行上混频而以混频信号作为输出。
混频器110的I路径包括第一混频器核心开关(Mixer Core SwitchMN1、第二混频器核心开关MN2、第三混频器核心开关MN3及第四混频器核心开关MN4。第一混频器核心开关MN1及第三混频器核心开关MN3的电流引出端与I输入端子I_INP连接。第二混频器核心开关MN2及第四混频器核心开关MN4的电流引入端与I输入端子I_INM连接。第一混频器核心开关MN1的电流引入端与第二混频器核心开关MN2的电流引出端连接。第三混频器核心开关MN3的电流引入端与第四混频器核心开关MN4的电流引出端连接。第二混频器核心开关MN2的输入端与第三混频器核心开关MN3的输入端连接。
混频器110的第一混频器核心开关MN1与第四混频器核心开关MN4以用于上混频的信道频率(Channel Frequency)接收本地振荡器正相位信号(Local Oscillator PlusPhase)LO_P作为差分信号(Differential Signal)，第二混频器核心开关MN2与第三混频器核心开关MN3以用于上混频的信道频率接收本地振荡器负相位信号(Local OscillatorMinus Phase)LO_M作为差分信号，占空比(Duty Cycle)使用25％。
混频器110的Q路径具有与I路径相同的结构。
在混频器110的输出端与驱动放大器120的输入端之间分别连接第一电容器C1与第二电容器C2。
第一电容器C1的一端连接到第一混频器核心开关MN1的电流引入端及第二混频器核心开关MN2的电流引出端。第一电容器C1的另一端连接到驱动放大器120的输入侧的一端。第二电容器C2的一端连接到第三混频器核心开关MN3的电流引入端及第四混频器核心开关MN4的电流引出端。第二电容器C2的另一端连接到驱动放大器120的输入侧的另一端。第一电容器C1与第二电容器C2去除从混频器110输出的混频信号的直流成分后分别施加至第五放大器MN5、第六放大器MN6以作为偏压。
驱动放大器120连接到混频器110的输出端而接收混频信号。驱动放大器120从电源部108接收DC-DC电压或电池电压作为电源而以放大混频信号所得的驱动信号输出。
驱动放大器120包括包含多个开关元件的驱动放大部122、低压差稳压器124及第一变压器xfmr1。驱动放大部122输入端连接到混频器110的输出端。驱动放大部122的输出端连接到第一变压器xfmr1的输入端。
驱动放大部122包括第五放大器MN5、第六放大器MN6、第七放大器MN7及第八放大器MN8。
施加到第一驱动控制输入端VB1_DA、第二驱动控制输入端VB2_DA的电压是指第五放大器MN5、第六放大器MN6、第七放大器MN7及第八放大器MN8的直流偏压。以0V施加至第一驱动控制输入端VB1_DA及第二驱动控制输入端VB2_DA则可以断开第五放大器MN5、第六放大器MN6、第七放大器MN7及第八放大器MN8。
第五放大器MN5的电流引出端与第六放大器MN6的电流引出端彼此连接。第五放大器MN5的控制输入端与第六放大器MN6的控制输入端连接到第一驱动控制输入端VB1_DA。在第五放大器MN5的控制输入端与第一驱动控制输入端VB1_DA之间连接第一电阻R1。第一电阻R1的一端连接到第五放大器MN5的控制输入端，第一电阻R1的另一端连接到第一驱动控制输入端VB1_DA。在第六放大器MN6的控制输入端与第一驱动控制输入端VB1_DA之间连接第二电阻R2。第二电阻R2的一端连接到第六放大器MN6的控制输入端，第二电阻R2的另一端连接到第一驱动控制输入端VB1_DA。
第五放大器MN5的电流引入端连接到第七放大器MN7的电流引出端。第六放大器MN6的电流引入端连接到第八放大器MN8的电流引出端。第七放大器MN7的控制输入端与第八放大器MN8的控制输入端连接到第二驱动控制输入端VB2_DA。在第七放大器MN7的控制输入端与第二驱动控制输入端VB2_DA之间连接第三电阻R3。第三电阻R3的一端连接到第七放大器MN7的控制输入端，第三电阻R3的另一端连接到第二驱动控制输入端VB2_DA。在第八放大器MN8的控制输入端与第二驱动控制输入端VB2_DA之间连接第四电阻R4。第四电阻R4的一端连接到第八放大器MN8的控制输入端，第四电阻R4的另一端连接到第二驱动控制输入端VB2_DA。
第七放大器MN7的电流引入端连接到第一变压器xfmr1的输入端。第八放大器MN8的电流引入端连接到第一变压器xfmr1的另一输入端。第五放大器MN5及第六放大器MN6为可变放大器，各包括多组放大2N倍的放大电路，N为大于或等于0的正整数。各组放大电路包括两个放大器且各组彼此并联连接。
以第五放大器MN5与第六放大器MN6为输入的驱动放大器120并非由单个金属氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor，MOS)实现，如图3所示，可并联连接多个金属氧化物半导体而控制驱动放大器120的尺寸(Size)。第七放大器MN7与第八放大器MN8由单一尺寸(Size)的金属氧化物半导体实现。在驱动放大器DA120的增益发生变化时，第七放大器MN7与第八放大器MN8的尺寸固定，故可将驱动放大器120的输出阻抗(Output Impedance)最小化，因此可将功率放大器130的性能被驱动放大器120的增益变化影响的情况最小化。
低压差稳压器124的一端连接到电源部108，低压差稳压器124的另一端连接到第一变压器xfmr1之两输入端之间的一分接头。低压差稳压器124与电源部108通过键合线L_bondwire连接。低压差稳压器124将经由键合线L_bondwire输入的DC-DC电压或电池电压稳定化后，输入到第一变压器xfmr1。
功率放大器130因电源部108施加的DC-DC电压或电池电压而产生较大的杂讯，此时所产生的较大的杂讯会施加到电源部108的DC-DC电压或电池电压。为了消除在功率放大器130中产生较大的杂讯，将驱动放大器120中的驱动放大部122连接至低压差稳压器124。
换句话说，在功率放大器130中产生较大的杂讯因键合线L_bondwire而耦合(Coupling)，直接影响从电源部108施加的DC-DC电压或电池电压，因此，在芯片外部使用低压差稳压器124对减少杂讯而言其效果微乎其微，故搭载到芯片内部。
第一变压器xfmr1转换驱动信号的电压电平并输出。在驱动放大器DA120中放大的输出功率(驱动信号)通过第一变压器xfmr1传输到功率放大器130。第一变压器xfmr1的分接头(Tap)连接至低压差稳压器124，低压差稳压器124通过键合线L_bondwire连接到电源部108的电源引脚。第一变压器xfmr1的分接头作为驱动放大器120的电感负载。第一变压器xfmr1用于级间匹配(Inter-Stage Matching)及阻抗(Impedance)转换。
功率放大器130具有提高饱和功率(Saturation Power，Psat)以使单元(Cell)变大的特性，故输入阻抗(Input Impedance)需设计为较小的倾向，需以可驱动(Drive)输入阻抗(Input Impedance)的方式设计驱动放大器120，因此包括第一变压器xfmr1。第一变压器xfmr1可使用1∶1、2∶1、3∶1中的一种比率。
第一变压器xfmr1的比率为1∶1的相对特性如下：功率放大器130的阻抗在驱动放大器120的输出中表现出1∶1的比率，故电压摆幅范围(Voltage Swing)较小，而VDD_DA会变低，且因负载阻抗(Load Impedance)较小而难以较大地实现射频(Radio Frequency，RF)增益。
第一变压器xfmr1的比率为3∶1的相对特性如下：功率放大器130的阻抗在驱动放大器120的输出中变大成9∶1的比率，故电压摆幅范围变大，如果VDD_DA够高，则可获得较大的增益，在实际表现为3∶1时，虽然3∶1的耦合系数(K值)低于1∶1而看似为增益下降，但实际上会发生在驱动放大器120中获得的增益更大的情况。
可以根据VDD_DA的条件及所需增益而权衡(Trade-off)比率特性。
功率放大器130连接到驱动放大器120的输出端。功率放大器130包括连接到驱动放大器120的输出端的第一功率放大器132及第二功率放大器134。功率放大器130从电源部108接收DC-DC电压或电池电压以作为电源，将输入至第一功率放大器132与第二功率放大器134的驱动信号放大并以平衡-不平衡转换器(Balun)的形态输出。
功率放大器130包括第一功率放大器132、第二功率放大器134及第二变压器xfmr2。第一功率放大器132及第二功率放大器134通过键合线L_bondwire与电源部108连接。第一功率放大器132的输出端与第二功率放大器134的输出端连接到第二变压器xfmr2的输入端。第二变压器xfmr2转换功率信号的电压电平并输出。
功率放大器130在第一功率放大器132与第二功率放大器134均以接通状态进行动作的情况下，以高功率模式(High Power Mode)进行运作。功率放大器130在第一功率放大器132以接通状态进行动作，但第二功率放大器134以断开状态进行动作的情况下，以低功率模式(Low Power Mode)进行运作。或者，功率放大器130在第一功率放大器132以断开状态进行动作，但第二功率放大器134以接通状态进行动作的情况下，以低功率模式进行运作。
第一功率放大器132包括第九放大器MN9、第十放大器MN10、第十一放大器MN11及第十二放大器MN12。第九放大器MN9的电流引出端与第十放大器MN10的电流引出端彼此连接。第九放大器MN9的控制输入端与第十放大器MN10的控制输入端连接到第一功率控制输入端VB1_PA1。在第九放大器MN9的控制输入端与第一功率控制输入端VB1_PA1之间连接第五电阻R5。第五电阻R5的一端连接到第九放大器MN9的控制输入端，第五电阻R5的另一端连接到第一功率控制输入端VB1_PA1。在第十放大器MN10的控制输入端与第一功率控制输入端VB1_PA1之间连接第六电阻R6。第六电阻R6的一端连接到第十放大器MN10的控制输入端，第六电阻R6的另一端连接到第一功率控制输入端VB1_PA1。
施加到第一功率放大器132的第一功率控制输入端VB1_PA1、第二功率控制输入端VB2_PA1的电压是指第一功率放大器132的第九放大器MN9、第十放大器MN10、第十一放大器MN11及第十二放大器MN12的直流偏压。以0V施加至第一功率控制输入端VB1_PA1及第二功率控制输入端VB2_PA1则可以断开第九放大器MN9、第十放大器MN10、第十一放大器MN11及第十二放大器MN12。
第九放大器MN9的电流引入端连接到第十一放大器MN11的电流引出端。第十放大器MN10的电流引入端连接到第十二放大器MN12的电流引出端。第十一放大器MN11的控制输入端与第十二放大器MN12的控制输入端连接到第二功率控制输入端VB2_PA1。在第十一放大器MN11的控制输入端与第二功率控制输入端VB2_PA1之间连接第七电阻R7。第七电阻R7的一端连接到第十一放大器MN11的控制输入端，第七电阻R7的另一端连接到第二功率控制输入端VB2_PA1。在第十二放大器MN12的控制输入端与第二功率控制输入端VB2_PA1之间连接第八电阻R8。第八电阻R8的一端连接到第十二放大器MN12的控制输入端，第八电阻R8的另一端连接到第二功率控制输入端VB2_PA1。
第十一放大器MN11的电流引入端连接到第二变压器xfmr2的输入端。第十二放大器MN12的电流引入端连接到第二变压器xfmr2的另一输入端。驱动放大器120的输出端连接到第九放大器MN9的控制输入端及第十放大器MN10的控制输入端。
在驱动放大器120的输出端与第一功率放大器132的输入端之间分别连接第三电容器C3与第四电容器C4。第三电容器C3的一端连接到第一变压器xfmr1的输出端，第三电容器C3的另一端连接到第九放大器MN9的控制输入端。第四电容器C4的一端连接到第一变压器xfmr1的另一输出端，第四电容器C4的另一端连接到第十放大器MN10的控制输入端。
通过第三电容器C3与第四电容器C4可消除驱动信号的直流成分。
第二功率放大器134包括第十三放大器MN13、第十四放大器MN14、第十五放大器MN15及第十六放大器MN16。第十三放大器MN13的电流引出端与第十四放大器MN14的电流引出端彼此连接。第十三放大器MN13的控制输入端与第十四放大器MN14的控制输入端连接到第一功率控制输入端VB1_PA2。在第十三放大器MN13的控制输入端与第一功率控制输入端VB1_PA2之间连接第九电阻R9。第九电阻R9的一端连接到第十三放大器MN13的控制输入端，第九电阻R9的另一端连接到第一功率控制输入端VB1_PA2。在第十四放大器MN14的控制输入端与第一功率控制输入端VB1_PA2之间连接第十电阻R10。第十电阻R10的一端连接到第十四放大器MN14的控制输入端，第十电阻R10的另一端连接到第一功率控制输入端VB1_PA2。
施加到第二功率放大器134的第一功率控制输入端VB1_PA2、第二功率控制输入端VB2_PA2的电压是指第二功率放大器134的第十三放大器MN13、第十四放大器MN14、第十五放大器MN15及第十六放大器MN16的直流偏压。以0V施加至第一功率控制输入端VB1_PA2及第二功率控制输入端VB2_PA2则可以断开第十三放大器MN13、第十四放大器MN14、第十五放大器MN15及第十六放大器MN16。
第十三放大器MN13的电流引入端连接到第十五放大器MN15的电流引出端。第十四放大器MN14的电流引入端连接到第十六放大器MN16的电流引出端。第十五放大器MN15的控制输入端与第十六放大器(MN16)的控制输入端连接到第二功率控制输入端VB2_PA2。在第十五放大器MN15的控制输入端与第二功率控制输入端VB2_PA2之间连接第十一电阻R11。第十一电阻R11的一端连接到第十五放大器MN15的控制输入端，第十一电阻R11的另一端连接到第二功率控制输入端VB2_PA2。在第十六放大器MN16的控制输入端与第二功率控制输入端VB2_PA2之间连接第十二电阻R12。第十二电阻R12的一端连接到第十六放大器MN16的控制输入端，第十二电阻R12的另一端连接到第二功率控制输入端VB2_PA2。
第十五放大器MN15的电流引入端连接到第二变压器xfmr2的输入端。第十六放大器MN16的电流引入端连接到第二变压器xfmr2的另一输入端。驱动放大器120的输出端连接到第十三放大器MN13的控制输入端及第十四放大器MN14的控制输入端。
在驱动放大器120的输出端与第二功率放大器134的输入端之间分别连接第五电容器C5及第六电容器C6。第五电容器C5的一端连接到第一变压器xfmr1的输出端。第五电容器C5的另一端连接到第十三放大器MN13的控制输入端。第六电容器C6的一端连接到第一变压器xfmr1的另一输出端。第六电容器C6的另一端连接到第十四放大器MN14的控制输入端。通过第五电容器C5与第六电容器C6可消除驱动信号的直流成分。
通过第一变压器xfmr1的次级电感(Secondary Inductance)传输的功率经由第三电容器C3至第六电容器C6路径而分别在第一功率放大器132及第二功率放大器134中放大。利用第三电容器C3至第六电容器C6可分别控制第一功率控制输入端VB1_PA1及VB1_PA2的电压，进而将第一功率放大器132与第二功率放大器134控制成接通(ON)/断开(OFF)来操作在高功率模式或低功率模式。
第一功率放大器132与第二功率放大器134的输出经过作为平衡-不平衡转换器(Balun)的第二变压器xfmr2后产生输出功率(功率信号)。例如，第九放大器MN9至第十二放大器MN12构成的放大器称为第一功率放大器132，第十三放大器MN13至第十六放大器MN16构成的放大器称为第二功率放大器134，则在高功率模式的情况下，第一功率控制输入端VB1_PA1及第二功率控制输入端VB2_PA1是输入使第一功率放大器132接通(ON)的偏压，并且，第一功率控制输入端VB1_PA2及第二功率控制输入端VB2_PA2是输入使第二功率放大器134接通(ON)的偏压，高功率模式是使用最大输出电平下。实际上在高功率模式下，功率增益(Power Gain)为约15dB左右，第一功率放大器132与第二功率放大器134的增益比率(Gain Ratio)为1∶1。
如果要使用低功率模式，只需断开(off)第一功率放大器132及第二功率放大器134之其中一者即可。例如断开(OFF)第二功率放大器134而将第一功率放大器132作为低功率模式的主放大器(Main Amplifier)。当第一功率控制输入端VB1_PA1及第二功率控制输入端VB2_PA1输入使第一功率放大器132接通(ON)的偏压，且第一功率控制输入端VB1_PA2及第二功率控制输入端VB2_PA2接地(GND)以使第二功率放大器134断开(OFF)时，如果将增益比率(Gain Ratio)设定为1∶1，则功率增益(Power Gain)减少6dB。
在低功率模式下，对性能产生最大影响的部分为断开(OFF)的第二功率放大器134状态(State)，但如果第十三放大器MN13至第十五放大器MN15的功率放大器(PA)为在小信号(Small Signal)下进行动作的放大器，则问题不存在。
在低功率模式的情况下，第十三放大器MN13至第十六放大器MN16在小信号下断开(Off)，但第十一放大器MN11与第十二放大器MN12的输出作为功率放大器130输出而在较大的输出功率电平范围内摆动(Swing)，因此重要的是确实地断开(OFF)第十五放大器MN15与第十六放大器MN16的状态。
第二变压器xfmr2作为平衡-不平衡转换器(Balun)。第二变压器xfmr2可用于转换阻抗。可在第二变压器xfmr2之后实现开关电路而连接接收器(RX)，在第二变压器xfmr2之后利用开关电路连接接收器(RX)的情况下，可实现为收发器(Transceiver)。
图3是具体地表示本发明实施例的驱动放大器的开关元件的电路图。
如图2所示，本发明实施例的驱动放大器120包括驱动放大部122。驱动放大部122包括第五放大器MN5、第六放大器MN6、第七放大器MN7及第八放大器MN8。第五放大器MN5的电流引出端与第六放大器MN6的电流引出端彼此连接。
第五放大器MN5的控制输入端与第六放大器MN6的控制输入端连接到第一驱动控制输入端VB1_DA。在第五放大器MN5的控制输入端与第一驱动控制输入端VB1_DA之间连接第一电阻R1。第一电阻R1的一端连接到第五放大器MN5的控制输入端，第一电阻R1的另一端连接到第一驱动控制输入端VB1_DA。
在第六放大器MN6的控制输入端与第一驱动控制输入端VB1_DA之间连接第二电阻R2。第二电阻R2的一端连接到第六放大器MN6的控制输入端，第二电阻R2的另一端连接到第一驱动控制输入端VB1_DA。
第五放大器MN5的电流引入端连接到第七放大器MN7的电流引出端。第六放大器MN6的电流引入端连接到第八放大器MN8的电流引出端。第五放大器MN5及第六放大器MN6为可变放大器，各包括多组放大2N倍的放大电路，N为大于或等于0的正整数。各组放大电路包括两个放大器且各组彼此并联连接。
图3是说明图2所示的第五放大器MN5的详细电路，其为用于控制驱动放大器120中基于跨导(Transconductance，Gm)的功率增益(Power Gain)的详细方法的电路。在主跨导(Main Gm)的部分中，增加N个可放大2倍的源极端引脚(Source Pin)并连接到接地。可分别在主跨导单元(Main Gm Cell)上装设开关(Switch)而将Gm的大小控制成V_CON＜0＞～V_CON＜N＞。
以上的说明仅例示性地说明本发明实施例的技术思想，本发明实施例所属的技术领域内的普通技术人员可在不脱离本发明实施例的本质特性的范围内实现各种修正及变形。因此，本发明实施例用于进行说明，而并非用于限定本发明实施例的技术思想，本发明实施例的技术思想的范围并不限定于这些实施例。本发明实施例的保护范围应根据权利要求书而解释，处于与本发明实施例等同的范围内的所有技术思想应解释为包括在本发明实施例的权利范围内。

Claims (11)

1.一种发送器，其特征在于，包括：
电源部，输出直流-直流电压或电池电压；
混频器，从同相输入端子以及正交输入端子接收本地振荡器信号作为差分输入，之后以通过上混频向上转换频率所得的混频信号作为输出；
驱动放大器，连接到所述混频器的输出端而接收所述混频信号，接收所述直流-直流电压或所述电池电压作为电源而以放大所述混频信号所得的驱动信号作为输出；以及
功率放大器，包括连接到所述驱动放大器的输出端的第一功率放大器及第二功率放大器，所述功率放大器接收所述直流-直流电压或所述电池电压作为电源，并将输入至所述第一功率放大器与所述第二功率放大器的所述驱动信号予以放大，放大所得的功率信号以平衡-不平衡转换器的形态输出，
其中所述驱动放大器包括包含多个开关元件的驱动放大部、低压差稳压器及第一变压器，
所述驱动放大部的输入端连接到所述混频器的输出端，所述驱动放大部的输出端连接到所述第一变压器，
所述低压差稳压器的一端连接到所述电源部，所述低压差稳压器的另一端连接到所述第一变压器之两输入端之间的一分接头，
所述驱动放大部包括第五放大器、第六放大器、第七放大器及第八放大器，
所述第五放大器的电流引出端与所述第六放大器的电流引出端彼此连接，所述第五放大器的控制输入端与所述第六放大器的控制输入端连接到第一驱动控制输入端，
所述第五放大器的电流引入端连接到所述第七放大器的电流引出端，所述第六放大器的电流引入端连接到所述第八放大器的电流引出端，
所述第七放大器的控制输入端与所述第八放大器的控制输入端连接到第二驱动控制输入端，所述第七放大器的电流引入端连接到所述第一变压器的输入端，所述第八放大器的电流引入端连接到所述第一变压器的另一输入端，
所述第五放大器及所述第六放大器为可变放大器，各包括多组放大2N倍的放大电路，N为大于或等于0的正整数，各组放大电路包括两个放大器且各组彼此并联连接。
2.根据权利要求1所述的发送器，其特征在于，所述混频器包括同相路径以及正交路径，所述混频器放大所述同相路径上从所述同相输入端子输入的所述本地振荡器信号的同相成分，并放大所述正交路径上从所述正交输入端子输入的所述本地振荡器信号的正交成分，再将放大所述同相成分所得的信号及放大所述正交成分所得的信号进行上混频而以所述混频信号作为输出。
3.根据权利要求2所述的发送器，其特征在于，所述同相路径包括第一混频器核心开关、第二混频器核心开关、第三混频器核心开关及第四混频器核心开关，
所述第一混频器核心开关及所述第三混频器核心开关的电流引出端与所述同相输入端的其中一者连接，所述第二混频器核心开关及所述第四混频器核心开关的电流引入端与所述同相输入端子的另外一者连接，
所述第一混频器核心开关的电流引入端与所述第二混频器核心开关的电流引出端连接，所述第三混频器核心开关的电流引入端与所述第四混频器核心开关的电流引出端连接，
所述第二混频器核心开关的输入端与所述第三混频器核心开关的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的发送器，其特征在于，在所述混频器的输出端与所述驱动放大器的输入端之间分别连接第一电容器及第二电容器，
所述第一电容器的一端连接到所述第一混频器核心开关的电流引入端与所述第二混频器核心开关的电流引出端，所述第一电容器的另一端连接到所述驱动放大器的输入侧的一端，
所述第二电容器的一端连接到所述第三混频器核心开关的电流引入端与所述第四混频器核心开关的电流引出端，所述第二电容器的另一端连接到所述驱动放大器的输入侧的另一端，
所述第一电容器与所述第二电容器消除所述混频信号的直流成分。
5.根据权利要求1所述的发送器，其特征在于，所述低压差稳压器与所述电源部通过键合线连接，
所述低压差稳压器将经由所述键合线而输入的所述直流-直流电压或所述电池电压稳定化后，输入到所述第一变压器，
所述第一变压器转换所述驱动信号的电压电平并输出。
6.根据权利要求1所述的发送器，其特征在于，在所述驱动放大器的输出端与所述第一功率放大器的输入端之间分别连接第三电容器与第四电容器，所述第一功率放大器包括第九放大器及第十放大器，
所述第三电容器的一端连接到所述第一变压器的输出端，所述第三电容器的另一端连接到所述第九放大器的控制输入端，
所述第四电容器的一端连接到所述第一变压器的另一输出端，所述第四电容器的另一端连接到所述第十放大器的控制输入端，
所述第三电容器与所述第四电容器消除所述驱动信号的直流成分。
7.根据权利要求6所述的发送器，其特征在于，在所述驱动放大器的输出端与所述第二功率放大器的输入端之间分别连接第五电容器及第六电容器，所述第二功率放大器包括第十三放大器及第十四放大器，
所述第五电容器的一端连接到所述第一变压器的输出端，所述第五电容器的另一端连接到所述第十三放大器的控制输入端，
所述第六电容器的一端连接到所述第一变压器的另一输出端，所述第六电容器的另一端连接到所述第十四放大器的控制输入端，
所述第五电容器与所述第六电容器消除所述驱动信号的直流成分。
8.根据权利要求7所述的发送器，其特征在于，所述功率放大器包括第二变压器，
所述第一功率放大器及所述第二功率放大器通过键合线与所述电源部连接，
所述第一功率放大器的输出端及所述第二功率放大器的输出端连接到第二变压器的输入端，
所述第二变压器转换所述功率信号的电压电平并输出。
9.根据权利要求8所述的发送器，其特征在于，所述第一功率放大器还包括第十一放大器及第十二放大器，
所述第九放大器的电流引出端与所述第十放大器的电流引出端彼此连接，所述第九放大器的控制输入端与所述第十放大器的控制输入端连接到第一功率控制输入端，
所述第九放大器的电流引入端连接到所述第十一放大器的电流引出端，所述第十放大器的电流引入端连接到所述第十二放大器的电流引出端，
所述第十一放大器的控制输入端与所述第十二放大器的控制输入端连接到第二功率控制输入端，所述第十一放大器的电流引入端连接到所述第二变压器的输入端，所述第十二放大器的电流引入端连接到所述第二变压器的另一输入端，
所述驱动放大器的输出端连接到所述第九放大器的控制输入端及所述第十放大器的控制输入端。
10.根据权利要求9所述的发送器，其特征在于，所述第二功率放大器还包括第十五放大器及第十六放大器，
所述第十三放大器的电流引出端与所述第十四放大器的电流引出端彼此连接，所述第十三放大器的控制输入端与所述第十四放大器的控制输入端连接到第一功率控制输入端，
所述第十三放大器的电流引入端连接到所述第十五放大器的电流引出端，所述第十四放大器的电流引入端连接到所述第十六放大器的电流引出端，
所述第十五放大器的控制输入端与所述第十六放大器的控制输入端连接到第二功率控制输入端，所述第十五放大器的电流引入端连接到所述第二变压器的输入端，所述第十六放大器的电流引入端连接到所述第二变压器的另一输入端，
所述驱动放大器的输出端连接到所述第十三放大器的控制输入端及所述第十四放大器的控制输入端。
11.根据权利要求1所述的发送器，其特征在于，所述功率放大器在所述第一功率放大器与所述第二功率放大器均以接通状态进行动作的情况下，以高功率模式进行运作，
所述功率放大器在所述第一功率放大器以接通状态进行动作，但所述第二功率放大器以断开状态进行动作的情况下，以低功率模式进行运作。
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