CN111049482A

CN111049482A - 一种支持非独立组网的5g功率放大器架构

Info

Publication number: CN111049482A
Application number: CN201911301485.7A
Authority: CN
Inventors: 曹原; 胡自洁; 倪楠; 倪建兴
Original assignee: Ruishi Chuangxin Chongqing Technology Co Ltd
Current assignee: Ruishi Chuangxin Chongqing Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-04-21
Also published as: WO2021120243A1

Abstract

本发明公开了一种支持非独立组网的5G功率放大器架构，该放大器包括：第一放大组，用于支持5G频段和4G频段；第二放大组，用于支持4G频段；以及第三放大组，用于支持4G频段；所述第一放大组、所述第二放大组和所述第三放大组所支持的4G频段的频段相同或不同。本发明集成了支持4G频段和5G频段的放大组，实现了5G非独立组网的4G频段和5G频段同时工作，减小了功率放大器芯片和模块的面积，易于集成；减低了射频电路设计复杂度及成本；使用本发明提供的功率放大器时，不需要额外配备5G N41 PA模块。

Description

一种支持非独立组网的5G功率放大器架构

技术领域

本发明属于电子元器件领域，尤其涉及一种支持非独立组网的5G功率放大器架构。

背景技术

射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。射频功率放大器的工作频率很高，但相对频带较窄，射频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。

5G标准中定义了两种工作模式：非独立组网模式，独立组网模式。其中非独立组网模式作为4G网络和5G网络之间的桥梁，将会率先应用并将长期存在。非独立组网模式下要求终端设备支持N41+B1/B3同时工作，这也增大了射频前端功率放大器（PA）模块的设计难度。目前行业内采用的主要解决方案是应用两个独立的PA模块分别用作N41和B3/B39，这一方案在实现基础功能的同时也极大增加了射频PA模块的成本。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的技术问题，本发明在此的目的在于提供一种能够实现5G非独立组网的4G频段和5G频段同时工作的支持非独立组网的5G功率放大器架构。

为实现本发明的目的，在此提供的支持非独立组网的5G功率放大器架构包括：

第一放大组，用于支持5G频段和4G频段；

第二放大组，用于支持4G频段；以及，

第三放大组，用于支持4G频段；

所述第一放大组、所述第二放大组和所述第三放大组所支持的4G频段的频段相同或不同。

进一步的，本发明提供的放大器架构还包括第一电源引脚、第二电源引脚、第三电源引脚和第四电源引脚，所述第一放大组使用所述第一电源引脚和所述第二电源引脚；所述第二放大组和所述第三放大组共用所述第三电源引脚和所述第四电源引脚。

进一步的，所述第一电源引脚和所述第二电源引脚由一个电源供电，所述第三电源引脚和所述第四电源引脚由另一个电源供电。

进一步的，本发明提供的功率放大器架构还包括为所述第一放大组、所述第二放大组和所述第三放大组提供偏置电流的控制器。

进一步的，所述控制器包括第一偏置电路和第二偏置电路，所述第一偏置电路为所述第一放大组提供偏置信号；所述第二偏置电路分别为所述第二放大组和所述第三放大组提供偏置信号。

本发明的有益效果包括：

1.本发明集成了支持4G频段和5G频段的放大组，实现了5G非独立组网的4G频段和5G频段同时工作，减小了功率放大器芯片和模块的面积，易于集成；减低了射频电路设计复杂度及成本；使用本发明提供的功率放大器时，不需要额外配备5G PA模块。

2.设计四个电源引脚，第一放大组单独使用两个，第二放大组和第三放大组共用两个，提高了各放大组之间的隔离度，减低了干扰。

3.采用两组偏置电路分别向放大组提供偏置电流，实现了4G和5G的任意组合。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1示出了本发明提供的功率放大器架构的电路结构示意图之一；

图2示出了本发明提供的功率放大器架构的电路结构示意图之二；

图3示出了本发明提供的功率放大器架构的放大组的电路结构示意图；

图4示出了本发明提供的功率放大器架构的偏置电路的电路结构示意图；

图5示出了本发明提供的偏置电路与放大组之间的电路连接图；

图中：1-第一放大组，2-第二放大组，3-第三放大组，4-控制器，5-输入匹配电路，6-第一级放大器，7-中间匹配电路，8-第二级放大器，9-输出匹配电路，10-开关，41-第一偏置电路，42-第二偏置电路，43-第三偏置电路。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、元件等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法或者操作以避免模糊本公开的各方面。

首先，介绍本公开中使用的英语术语。

HB=High Band（高频段），MB=Mid Band（中频段），LB=Low Band（低频段），PA=poweramplifier（功率放大器），N41为5G频段。

下面将详细介绍根据本文公开的支持非独立网组的5G功率放大器。

图1、图2示出了支持非独立组网的5G功率放大器架构的示例性结构，在本文中，以第一放大组1支持N41 5G频段和4G HB频段，第二放大组2支持4G MB频段，第三放大组3支持4G LB频段为例介绍本公开实施例的功率放大器架构，但是本领域技术人员将了解，以第一放大组1支持N41 5G频段和4G HB频段，第二放大组2支持4G MB频段，第三放大组3支持4GLB频段仅是示例性的，并不作为本公开实施例的功率放大器架构的限制。

实施例一

本实施例提供的支持非独立网组的5G功率放大器架构包括了第一放大组1、第二放大组2和第三放大组3，第一放大组1用于支持N41 5G频段和4G HB频段，第二放大组2用于支持4G MB频段，第三放大组3用于支持4G LB频段。第一放大组1、第二放大组2和第三放大组3分别为独立的HB/N41 PA模块、MB PA模块和LB PA模块，HB/N41 PA模块的输入引脚为HB/N41-IN，输出引脚为HB/N41-OUT；MB PA模块的输入引脚为MB-IN，输出引脚为MB-OUT；LB PA模块的输入引脚为LB-IN，输出引脚为LB-OUT。

其中，N41 5G频段范围为2496 MHz -2690MHz，4G HB频段范围为2300MHz-2690MHz；4G MB频段范围为1710MHz-1980MHz；4G LB频段范围为663MHz -915MHz。

本实施例提供的支持非独立网组的5G功率放大器架构的工作模式包括：N41 /HB和MB，N41 /HB和LB。第一放大组1同时支持5G N41频段和4G HB频段，不需要额外配备5GN41 PA模块。

本实施例提供的支持非独立网组的5G功率放大器架构的工作原理是：待放大信号由HB/N41-IN引脚、MB-IN引脚、LB-IN引脚输入对应的HB/N41 PA模块、MB PA模块和LB PA模块，经HB/N41 PA模块、MB PA模块和LB PA模块对待放大信号进行处理后从HB/N41-OUT引脚、MB-OUT引脚、LB-OUT引脚输出。

本专利PA模块支持的工作模式有：

1）N41 + MB 两颗PA同时工作；

2）N41 + LB 两颗PA同时工作；

3）N41单独工作；

4）HB 单独工作；

5）MB 单独工作；

6）LB 单独工作。

实施例二

本实施例提供的支持非独立网组的5G功率放大器架构包括了实施例一提供的支持非独立网组的5G功率放大器架构的所有技术特征，还包括第一电源引脚N41_HB_VCC1、第二电源引脚N41_HB_VCC2、第三电源引脚MB_LB_VCC1和第四电源引脚MB_LB_VCC2，第一放大组使用第一电源引脚N41_HB_VCC1和第二电源引脚N41_HB_VCC2；第二放大组和第三放大组共用第三电源引脚MB_LB_VCC1和第四电源引脚MB_LB_VCC2，如图1-图2所示。

第一电源引脚N41_HB_VCC1、第二电源引脚N41_HB_VCC2、第三电源引脚MB_LB_VCC1和第四电源引脚MB_LB_VCC2可以通过单电源供电，在此第一电源引脚N41_HB_VCC1和第二电源引脚N41_HB_VCC2由DC-DC电源2供电，第三电源引脚MB_LB_VCC1和第四电源引脚MB_LB_VCC2分别由DC-DC电源1供电；双电源供电，进一步提高了各放大组之间的隔离度，减低了干扰。

实施例三

本实施例提供的支持非独立网组的5G功率放大器架构包括了实施例一、实施例二提供的支持非独立网组的5G功率放大器架构的所有技术特征，还包括为第一放大组1、第二放大组2、第三放大组3提供偏置电流的控制器4。

该控制器4包括了以下两种结构：

如图1所示，第一种：包括第一偏置电路41和第二偏置电路42，第一偏置电路41与第一放大组1电连接，为第一放大组1提供偏置电流；第二偏置电路42分别与第二放大组2和第三放大组3电连接，分别为第二放大组2和第三放大组3提供偏置电流。通过第一偏置电路41控制第一放大组1的工作，第二偏置电路42控制第二放大组2和第三放大组3同时工作，或者仅控制第二放大组2或第三放大组3工作。

第一偏置电路41、第二偏置电路42可以是仅一路偏置，也可以是多路偏置，在此采用三路偏置，即第一偏置电路41、第二偏置电路42分别包括三路偏置，如图4所示。

当第一偏置电路41和第二偏置电路42为三路偏置时，与第一放大组1、第二放大组2和第三放大组3之间的电路连接关系如图5所示，第一偏置电路41的三路偏置直接加载于第一放大组1上，第二偏置电路42的三路偏置分别经开关10加载于第二放大组2、第三放大组3上。

多路偏置和开关10的设计实现了频段选择的可控性，开关10可以是单刀双掷开关，或单刀多掷开关。

如图2所示，第二种：包括分别为第一放大组1、第二放大组2和第三放大组3提供偏置信号的第一偏置电路41、第二偏置电路42和第三偏置电路43。第一偏置电路41、第二偏置电路42、第三偏置电路43可以同时控制第一放大组1、第二放大组2和第三放大组3工作，也可以仅控制第一放大组1、第二放大组2和第三放大组3中的一个或两个工作。

第一偏置电路41、第二偏置电路42、第三偏置电路43可以是仅一路偏置，也可以是多路偏置，本实施例中采用三路偏置，即第一偏置电路41、第二偏置电路42、第三偏置电路43分别包括三路偏置，如图4所示；或是第一偏置电路41、第二偏置电路42、第三偏置电路43中的一个或两个包括三路偏置，其余为一路或两路偏置。

第一偏置电路41、第二偏置电路42、第三偏置电路43的输出直接加载于第一放大组1、第二放大组2和第三放大组3上。

第一种、第二种控制器中的第一偏置电路41、第二偏置电路42、第三偏置电路43可以采用任何一种，在此采用一个或多个COM电流源构成的偏置电路，如图4、图5所示。

图3示出了实施例一、实施例二、实施例三中记载的第一放大组1、第二放大组2和/或第三放大组3的具体的电路结构，包括输入匹配电路5、第一级放大器6、中间匹配电路7、第二级放大器8和输出匹配电路9。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims

1.一种支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于，该放大器架构包括：

第一放大组，用于支持5G频段和4G频段；

第二放大组，用于支持4G频段；以及，

第三放大组，用于支持4G频段；

2.根据权利要求1所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述第一放大组、所述第二放大组和/或所述第三放大组包括输入匹配电路、第一级放大器、中间匹配电路、第二级放大器和输出匹配电路。

3.根据权利要求1或2所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：还包括第一电源引脚、第二电源引脚、第三电源引脚和第四电源引脚，所述第一放大组使用所述第一电源引脚和所述第二电源引脚；所述第二放大组和所述第三放大组共用所述第三电源引脚和所述第四电源引脚。

4.根据权利要求3所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述第一电源引脚和所述第二电源引脚由一个电源供电，所述第三电源引脚和所述第四电源引脚由另一个电源供电。

5.根据权利要求1或2所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：还包括为所述第一放大组、所述第二放大组和所述第三放大组提供偏置电流的控制器。

6.根据权利要求5所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述控制器包括第一偏置电路和第二偏置电路，所述第一偏置电路为所述第一放大组提供偏置电流；所述第二偏置电路分别为所述第二放大组和所述第三放大组提供偏置电流。

7.根据权利要求6所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述第一偏置电路包括三路偏置。

8.根据权利要求6或7所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述第二偏置电路包括三路偏置，每路偏置分别经单刀双掷开关或单刀多掷开关输出加载于所述第二放大组和所述第三放大组上。

9.根据权利要求5所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述控制器包括分别为所述第一放大组、所述第二放大组和所述第三放大组提供偏置信号的第一偏置电路、第二偏置电路和第三偏置电路。

10.根据权利要求9所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述第一偏置电路、所述第二偏置电路和/或所述第三偏置电路包括三路偏置。

11.根据权利要求1所述的支持非独立组网的5G功率放大器架构，其特征在于：所述第一放大组支持的5G频段范围为2496 MHz -2690MHz，4G频段范围为2300MHz-2690MHz；所述第二放大组支持的4G频段范围为1710MHz-1980MHz；所述第三放大组支持的4G频段范围为663 MHz -915MHz。