CN112688644A - 一种可重构高集成度射频放大器和芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可重构高集成度射频放大器和芯片；当信号源向输入放大电路发送射频信号时，控制电路根据射频信号的频率向输入放大电路发送第一控制信号，输入放大电路接收第一控制信号，并形成输入振荡回路，射频信号经输入振荡回路形成放大后的第一信号，输入放大电路将第一信号发送给输出放大电路；控制电路根据射频信号的频率，向输出放大电路输送第二控制信号，输出放大电路在第二控制信号的作用下形成了与第一信号匹配的输出振荡回路，第一信号经输出振荡回路放大形成发射信号，输出放大电路将发射信号输送给发射天线进行发射，进而提高了射频前端芯片封装的利用率。

Description

一种可重构高集成度射频放大器和芯片
技术领域
本发明实施例涉及可重构高集成度射频放大器技术领域，尤其涉及一种可重构高集成度射频放大器和芯片。
背景技术
射频前端系统中通常包括了功率放大的芯片，电源及逻辑控制芯片，射频开关芯片，无源网络（包含滤波器，耦合器等）。功率放大芯片用来把不同频率的信号放大，电源逻辑控制芯片用来控制功率放大芯片的工作状态，射频开关用来切换不同的信道，而无源网络用来提供滤波，阻抗匹配等功能。
移动终端产品小型化的趋势对射频前端芯片的封装尺寸和集成度提出了更高的要求，现有的射频前端设计方案一般由多路功率放大芯片，电源控制芯片，射频开关芯片和无源网络构成。由于多路功率放大芯片，电源控制芯片，射频开关芯片通常采用不同的工艺，并通过金丝键合互相连接，相当于做了不同频率的多路放大芯片。现有技术中，多路功率放大芯片，电源控制芯片，射频开关芯片同时贴在一个基板上，通过金丝键合进行连接形成射频前端芯片。但是多路功率放大芯片中设置了各自对应的放大器，所以将不同工艺的芯片连接后的射频前端芯片面积较大，射频前端芯片在固定的封装尺寸要求下难以封装。
发明内容
本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器和芯片，能够有效的减小射频前端芯片的面积，提高了射频前端芯片封装的利用率。
本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器，包括：信号源、控制电路、输入放大电路、输出放大电路和发射天线；
所述输入放大电路的第一端连接所述信号源，所述输入放大电路的第二端连接所述输出放大电路的第一端，所述控制电路的一端与所述输入放大电路的第三端和所述输出放大电路的第三端连接；
当所述信号源向所述输入放大电路输送射频信号时，所述控制电路根据所述射频信号的频率，向所述输入放大电路输送第一控制信号，所述输入放大电路在所述第一控制信号的作用下，形成与所述射频信号匹配的输入振荡回路，所述射频信号经所述输入振荡回路形成放大后的第一信号，所述输入放大电路将所述第一信号输送给所述输出放大电路；所述控制电路根据所述射频信号的频率，向所述输出放大电路输送第二控制信号，所述输出放大电路在所述第二控制信号的作用下，形成与所述第一信号匹配的输出振荡回路，所述第一信号经所述输出振荡回路放大形成发射信号，所述输出放大电路将所述发射信号输送给发射天线进行发射。
上述方案中，所述输入放大电路包括：输入匹配电路和中间放大电路；所述第一控制信号包括：输入控制信号和中间放大控制信号；所述输入匹配电路的第一端与所述信号源连接，所述输入匹配电路的第二端与所述中间放大电路的第一端连接，所述中间放大电路的第二端与所述输出放大电路的第一端连接；
所述控制电路的一端与所述输入匹配电路的第三端、所述中间放大电路的第三端连接；
当所述信号源向所述输入匹配电路输送射频信号时，所述控制电路获取所述可重构高集成度射频放大器的目标对象的行为信号，所述控制电路基于所述行为信号向所述输入匹配电路输送输入控制信号，所述输入匹配电路在所述输入控制信号的作用下，形成与所述射频信号匹配的所述输入振荡回路；
所述射频信号通过所述输入振荡回路形成振荡，进而形成第一匹配信号并输送给所述中间放大电路；
所述控制电路基于所述行为信号，向所述中间放大电路发送中间放大控制信号，所述中间放大电路在所述中间放大控制信号的作用下，将所述第一匹配信号放大形成所述第一信号，并输送给所述输出放大电路。
上述方案中，所述输入匹配电路包括：m个场效应管、m个电感和第一电容；m为大于1的正整数；
所述m个电感依次串联，所述m个场效应管的第一端均连接所述信号源，第i个场效应管的第二端连接第i个电感的第一端，第m个电感的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述中间放大电路的第一端；i为大于等于1小于等于m的正整数；
所述m个场效应管的第三端均与所述控制电路的一端连接；
当所述信号源向所述输入匹配电路输送射频信号时，所述控制电路向第n个场效应管输送输入控制信号；
所述第n个场效应管在所述输入控制信号的作用下导通，形成包括了第n个场效应管、m-n+1个电感和所述第一电容的所述输入振荡回路；
所述射频信号流经所述输入振荡回路，形成第一匹配信号并输送给所述中间放大电路；所述n为大于等于1小于等于m的正整数。
上述方案中，所述中间放大电路包括：中间放大器和反馈电路；
所述中间放大器的第一端接地，所述中间放大器的第三端与所述反馈电路的第一端连接后，与所述输入匹配电路的第二端连接，所述反馈电路的第二端连接所述中间放大器的第二端，所述中间放大器的第二端和所述输出放大电路的第一端连接；
所述反馈电路的第三端连接所述控制电路的一端；
所述第一匹配信号在所述中间放大器与所述反馈电路的连接处分流，形成了放大匹配信号和反馈匹配信号，所述放大匹配信号输送至所述中间放大器的第三端进行放大形成所述第一信号，并输送至所述输出放大电路，以及将所述反馈匹配信号输送至所述反馈电路的第一端；
所述控制电路输送所述中间放大控制信号至所述反馈电路的第三端，所述反馈电路在所述中间放大控制信号的作用下，将所述反馈匹配信号转化成负反馈信号，所述负反馈信号和所述第一匹配信号匹配抵消。
上述方案中，所述反馈电路包括：第二电容、h个电阻和2（h-1）个场效应管，h为大于1的正整数；
所述h个电阻并联，所述第二电容的第一端与所述输入匹配电路的第二端连接，所述第二电容的第二端均与所述h个电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与所述中间放大器的第二端连接，除了所述第一电阻的其他h-1个电阻的两端分别连接有一个场效应管；
通过所述中间放大器与所述反馈电路的连接处传输所述反馈匹配信号至所述第二电容的第一端，所述控制电路向所述反馈电路中的z个场效应管输送所述中间放大控制信号，所述z个场效应管在所述中间放大控制信号的作用下导通，形成了包括所述z个场效应管，及对应连接的z/2个电阻的负反馈电路，所述反馈匹配信号经所述负反馈电路转化成所述负反馈信号。
上述方案中，所述中间放大电路还包括：t级中间放大电路、t-1级中间匹配电路和t-1个电感，t为大于1的正整数；
所述输入匹配电路的第二端与第1级中间放大电路的第一端连接，所述第1级中间放大电路的第二端，与第1级中间匹配电路的第一端和第1个电感的第一端连接；
第k级中间放大电路的第一端连接第k-1级中间匹配电路的第二端，所述第k级中间放大电路的第二端连接第k级中间匹配电路的第一端，k为大于1，小于t的正整数；
第t级中间放大电路的第一端连接第t-1级中间匹配电路的第二端，所述第t级中间放大电路的第二端连接所述输出放大电路的第一端；
所述控制电路的一端与所述输入匹配电路的第三端、所述t级中间放大电路的第三端、所述t-1级中间匹配电路的第三端、所述t-1个电感的第二端连接；
所述射频信号经所述输入匹配电路、t级中间放大电路、t-1级中间匹配电路和所述t-1个电感转化成所述第一信号，并输送给所述输出放大电路。
上述方案中，所述第k级中间匹配电路包括：第三电容、第四电容、第一场效应管、a个场效应管和2a个电容；
所述第三电容的第一端与所述第四电容的第一端连接，所述第三电容的第一端与所述第k级中间放大电路的第二端连接，所述第三电容的第二端与所述第一场效应管的第一端连接，所述第一场效应管的第二端接地，所述a个场效应管并联后连接在所述第四电容的两端，所述2a个电容分别连接在所述a个场效应管的两端，每个场效应管的两端分别连接1个电容，第2a个电容的第二端连接第k+1级中间放大电路的第一端；
所述第一场效应管的第三端、所述a个场效应管的第三端与所述控制电路的一端连接；
k级信号在所述第三电容与所述第四电容的连接处分流，形成第一振荡信号和第二振荡信号，所述第一振荡信号输送至所述第三电容的第一端，所述控制电路向所述第一场效应管的第三端输送第k个中间匹配控制信号，所述第一场效应管在所述第k个中间匹配控制信号的作用下导通，所述第一振荡信号输送至接地线；
所述控制电路向所述a个场效应管中b个场效应管输送第k个中间匹配控制信号；
所述b个场效应管在所述第k个中间匹配控制信号的作用下导通，形成包括了b个场效应管、2b个电容、第三电容和第四电容的放大振荡回路；
所述k级信号通过所述放大振荡回路形成振荡，进而形成第k匹配信号并输送给第k+1级中间放大电路，直至将第t-1匹配信号输送给所述第t级中间放大电路。
上述方案中，所述输出放大电路包括：m个输出放大子电路；所述m个输出放大子电路的第一端连接所述中间放大电路的第二端；
所述控制电路基于所述行为信号，向所述m个输出放大子电路中的第n个输出放大子电路输送第二控制信号；
所述第n个输出放大子电路在所述第二控制信号的作用下导通，形成所述输出振荡回路，所述第一信号通过所述输出振荡回路形成振荡，进而形成发射信号并输送给所述发射天线。
上述方案中，所述第n个输出放大子电路包括:第二场效应管、第一线圈、第五电容和第n个放大电路；所述第二控制信号包括：m个输出控制信号；
所述第二场效应管的第一端与所述中间放大电路的第二端连接，所述第二场效应管的第二端与所述第一线圈的第一端连接，所述第一线圈的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端与所述第n个放大电路的第一端连接，所述放大电路的第二端与所述发射天线的一端连接；
所述控制电路与所述第二场效应管的第三端、所述第n个放大电路的第三端连接；
所述控制电路向所述第二场效应管输送第n输出控制信号，所述第二场效应管在所述第n输出控制信号的作用下导通，所述第一信号输送至所述第n个放大电路；
所述第n个放大电路在所述第n输出控制信号的作用下，将所述第一信号放大形成所述发射信号并输送给所述发射天线。
本发明实施例还提供了一种芯片，集成了如上所述的控制电路、输入放大电路和输出放大电路。
本发明实施例中，当信号源向输入放大电路发送射频信号时，控制电路根据射频信号的频率向输入放大电路发送第一控制信号，输入放大电路接收第一控制信号，响应第一控制信号，利用输入放大电路中的多个电子器件中的几个电子器件形成输入振荡回路，射频信号经输入振荡回路形成放大后的第一信号，输入放大电路将第一信号发送给输出放大电路；控制电路根据射频信号的频率，向输出放大电路输送第二控制信号，输出放大电路在第二控制信号的作用下形成了与第一信号匹配的输出振荡回路，第一信号经输出振荡回路放大形成发射信号，输出放大电路将发射信号输送给发射天线进行发射，由于当输入放大电路接收到其他频率的射频信号时，输入放大电路同样可以响应第一控制信号在多个电子器件中利用其他几个电子器件形成和其他频率的射频信号匹配的输入振荡回路，所以该可重构高集成度射频放大器可以通过控制电路根据射频信号的频率来控制形成对应该频率射频信号的振荡回路，进而放大射频信号；使得只需在射频前端芯片中集成一路包括了多个振荡回路的放大电路即可实现射频信号的放大，进而减小了射频前端芯片的面积，提高了射频前端芯片封装的利用率。
附图说明
图1为现有技术中的射频前端芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图一；
图3为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图二；
图4为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图三；
图5为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图四；
图6为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图五；
图7为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图六；
图8为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图七；
图9为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图八；
图10为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图九；
图11为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图十；
图12为本发明实施例提供的芯片的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图十一；
图14为本发明实施例提供的1级匹配电路的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
如果发明文件中出现“第一/第二”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
现有技术中，射频前端芯片的设计方案一般由多路功率放大芯片，电源控制芯片，射频开关芯片和无源网络构成。由于多路功率放大芯片中设置了各自对应的放大器，所以将不同工艺的芯片连接后的射频前端芯片面积较大，而且多路功率放大芯片通过金丝键合的方式结构复杂，容易出现连接异常。结合图1，为现有技术中的射频前端芯片300的结构示意图，其中包括：第一路放大芯片电路301、第二路放大芯片电路302、电源控制芯片303和射频开关芯片304。其中，第一路放大芯片电路301又包括了第一级放大器305、第二级放大器306和第三级放大器307。第二路放大芯片电路302与第一路放大芯片电路301的结构相同，也包括了多级的放大器。由于各个放大器的体积较大，所以第一路放大芯片电路301和第二路放大芯片电路302占用了射频前端芯片300较大的面积。
为了解决射频前端芯片300面积较大，本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器。请参阅图2，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图一。
本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器，包括：信号源1、控制电路5、输入放大电路2、输出放大电路3和发射天线4。输入放大电路2的第一端连接信号源1，输入放大电路2的第二端连接输出放大电路3的第一端。控制电路5的一端与输入放大电路2的第三端和输出放大电路3的第三端连接。
当信号源1向输入放大电路2输送射频信号时，控制电路5根据射频信号的频率向输入放大电路2输送第一控制信号。输入放大电路2在第一控制信号的作用下，形成与射频信号匹配的输入振荡回路。射频信号经输入振荡回路形成放大后的第一信号，输入放大电路2将第一信号输送给输出放大电路3。
控制电路5根据射频信号的频率，向输出放大电路3输送第二控制信号。输出放大电路3在第二控制信号的作用下，形成与第一信号匹配的输出振荡回路，第一信号经输出振荡回路放大形成发射信号，并通过发射天线4发射信号。
本发明实施例中，控制电路5可以包括：微控制单元（multi control unit，MCU）。控制电路5通过预先设定好的逻辑，根据射频信号的频率形成第一控制信号和第二控制信号。当信号源1向输入放大电路2输送射频信号时，控制电路5将第一控制信号输送给输入放大电路2的第三端，控制电路5将第二控制信号输送给输出放大电路3的第三端。控制电路5还可以为其他的具有相同功能的逻辑处理器或者逻辑电路。
本发明实施例中，信号源1可以为射频综合信号发生器。信号源1可以发出频率在10MHz~50GHz的射频信号。输入放大电路2中设置有中间放大电路和多个电子器件。当信号源1向输入放大电路2输送射频信号时，控制电路5根据射频信号的频率形成了第一控制信号。控制电路5将第一控制信号输送给输入放大电路2的第三端。输入放大电路2在第一控制信号的作用下利用多个电子器件中的n个电子器件形成了与射频信号的频率匹配的输入振荡回路。该振荡回路在射频信号的作用下形成振荡，再通过中间放大电路的放大进而形成了第一信号。信号放大器将第一信号输送给输出放大电路3。
结合图3，本发明实施例中，输入放大电路2可以包括：输入匹配电路6和多级中间放大电路7。当信号源1向输入放大电路2输送射频信号时，控制电路5根据射频信号的频率形成了第一控制信号。控制电路5将第一控制信号输送给输入匹配电路6的第三端。输入匹配电路6在第一控制信号的作用下形成了与射频信号的频率匹配的输入振荡回路。该输入振荡回路在射频信号的作用下形成振荡，再通过多级中间放大电路7的逐级放大，直到最后一级中间放大电路7形成了第一信号。最后一个中间放大电路7将第一信号输送给输出放大电路3。
控制电路5根据射频信号的频率形成了第二控制信号。控制电路5将第二控制信号输送给输出放大电路3的第三端。输出放大电路3在第二控制信号的作用下形成了与第一信号匹配的输出振荡回路。输出振荡回路在第一信号的作用下形成振荡，再通过信号放大器的放大进而形成了发射信号。输出放大电路3将发射信号输送给发射天线4，发射天线4将发射信号的能量变换成电磁波并发射出去。
需要说明的是，在本发明实施例中，控制电路5与输入放大电路2的第三端、输出放大电路3的第三端连接。为了简化图，下面实施例中的图示中不再显示控制电路5。
本发明实施例中，当信号源向输入放大电路发送射频信号时，控制电路根据射频信号的频率向输入放大电路发送第一控制信号，输入放大电路接收第一控制信号，并形成输入振荡回路，射频信号经输入振荡回路形成放大后的第一信号，输入放大电路将第一信号发送给输出放大电路，输入放大电路包括：分别与多个频率的射频信号匹配的多个输入振荡回路；控制电路根据射频信号的频率，向输出放大电路输送第二控制信号，输出放大电路在第二控制信号的作用下形成了与第一信号匹配的输出振荡回路，第一信号经输出振荡回路放大形成发射信号，输出放大电路将发射信号输送给发射天线进行发射，输出放大电路包括：分别与多个频率的射频信号匹配的多个输出振荡回路，由于将与不同频率的射频信号匹配的振荡回路集成在输入放大电路和输出放大电路中，通过控制电路根据射频信号的频率来控制形成对应该频率射频信号的振荡回路，进而放大射频信号；使得只需在射频前端的电路中集成一路包括了多个振荡回路的放大电路即可实现射频信号的放大，进而减小了射频前端芯片的面积，提高了射频前端芯片封装的利用率。
本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器。请参阅图3，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图二。本发明实施例中，输入放大电路2包括：输入匹配电路6和中间放大电路7。第一控制信号包括：输入控制信号和中间放大控制信号。输入匹配电路6的第一端与信号源1连接，输入匹配电路6的第二端与中间放大电路7的第一端连接，中间放大电路7的第二端与输出放大电路3的第一端连接。输出放大电路3的第二端与发射天线4连接。控制电路5的一端与输入匹配电路6的第三端、中间放大电路7的第三端连接。
当信号源1向输入匹配电路6输送射频信号时，控制电路5获取可重构高集成度射频放大器的目标对象的行为信号。控制电路5基于行为信号向输入匹配电路6输送输入控制信号。输入匹配电路6在输入控制信号的作用下，形成与射频信号匹配的输入振荡回路。
射频信号通过输入振荡回路形成振荡，进而形成第一匹配信号并输送给中间放大电路7。
控制电路5基于行为信号，向中间放大电路7发送中间放大控制信号。中间放大电路7在中间放大控制信号的作用下，将第一匹配信号放大形成第一信号，并输送给输出放大电路3。
进而，输出放大电路3接收到了第一信号。输出放大电路3在第二控制信号的作用下，形成了与第一信号匹配的输出振荡回路。第一信号通过输出振荡回路形成振荡，再通过输出放大电路3的信号放大器放大形成了发射信号。
本发明实施例中，当信号源1向输入匹配电路6输送射频信号时。可重构高集成度射频放大器的目标对象，也就是操作人员按下控制电路5对应该射频信号频率的按钮。控制电路5获取到了从该按钮传输的目标对象的行为信号。控制电路5响应行为信号根据预先设定好的程序形成了输入控制信号、中间放大控制信号和第二控制信号。控制电路5将输入控制信号输送给输入匹配电路6的第三端。控制电路5将中间放大控制信号输送给中间放大电路7的第三端。控制电路5将第二控制信号输送给输出放大电路3的第三端。
本发明实施例中，结合图5，输入振荡回路66在射频信号的作用下形成振荡，进而形成了第一匹配信号。输入振荡回路66内部在射频信号的作用下只发生电感线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，进而形成了第一匹配信号。
请参阅图4，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图三。
在本发明实施例中，输入匹配电路6包括：m个场效应管67、m个电感68和第一电容65；m为大于1的正整数。m个电感68依次串联。m个场效应管67的第一端均连接信号源1，第i个场效应管的第二端连接第i个电感的第一端。第m个电感的第二端连接第一电容65的第一端，第一电容65的第二端连接中间放大电路7的第一端。i为大于等于1小于等于m的正整数。m个场效应管67的第三端均与控制电路5的一端连接。
当信号源1向输入匹配电路6输送射频信号时，控制电路5向第n个场效应管输送输入控制信号。第n个场效应管在输入控制信号的作用下导通，形成包括了第n个场效应管、m-n+1个电感和第一电容的输入振荡回路66。射频信号流经输入振荡回路66，形成第一匹配信号输送给中间放大电路7。n为大于等于1小于等于m的正整数。
本发明实施例中，输入匹配电路6可以包括：1号场效应管61、2号场效应管62、第一电感63、第二电感64和第一电容65。请参阅图5，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图四。
本发明实施例中，第一电感63和第二电感64依次串联。1号场效应管61的第一端连接信号源1，2号场效应管62的第一端连接信号源1。1号场效应管61的第二端连接第一电感63的第一端。2号场效应管62的第二端连接第二电感64的第一端。第二电感64的第二端连接第一电容65的第一端，第一电容65的第二端连接中间放大电路7的第一端。1号场效应管61的第三端、2号场效应管62的第三端与控制电路5的一端连接。
本发明实施例中，当信号源1向输入匹配电路6输送射频信号时。可重构高集成度射频放大器的目标对象按下控制电路5对应该射频信号频率的按钮。控制电路5获取到了目标对象的行为信号。控制电路5响应行为信号根据预先设定好的程序形成了输入控制信号。控制电路5将输入控制信号输送给1号场效应管61或者2号场效应管62的第三端。1号场效应管61或者2号场效应管62导通。在1号场效应管61导通时，输入匹配电路6形成了包括：1号场效应管61、第一电感63、第二电感64和第一电容65的输入振荡回路66。
本发明实施例中，1号场效应管61可以为：结型场效应管和金属-氧化物半导体场效应管（metal-oxide semiconductor FET，简称MOS-FET），也就是MOS场效应管。当场效应管为MOS场效应管时，由于MOS场效应管具备最低导通电压。控制电路向MOS场效应管的第三端，也就是MOS场效应管的栅极输送了输入匹配信号，且该输入匹配信号的电压大于最低导通电压，所以MOS场效应管会导通。进而输入匹配电路6形成了输入振荡回路66。
本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器。请参阅图6，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图五。
本发明实施例提供的中间放大电路7包括：中间放大器72和反馈电路71。中间放大器72的第一端接地，中间放大器72的第三端与反馈电路71的第一端连接后，与输入匹配电路6的第二端连接。反馈电路71的第二端连接中间放大器72的第二端，中间放大器72的第二端和输出放大电路3的第一端连接。反馈电路71的第三端连接控制电路5的一端。
第一匹配信号在中间放大器72与反馈电路71的连接处分流，形成了放大匹配信号和反馈匹配信号。放大匹配信号被输入匹配电路6输送至中间放大器72的第三端进行放大形成所述第一信号，并输送至输出放大电路3。以及输入匹配电路6将反馈匹配信号输送至反馈电路71的第一端。
放大匹配信号经中间放大器72放大形成第一信号，中间放大器72将第一信号输送至输出放大电路3。
控制电路5输送中间放大控制信号至反馈电路71的第三端，反馈电路71在中间放大控制信号的作用下，将反馈匹配信号转化成负反馈信号，负反馈信号和第一匹配信号匹配抵消。由于第一信号是由第一匹配信号分流后放大形成的，所以负反馈信号和第一匹配信号匹配抵消增益之后，进而维持了第一信号的稳定。
本发明实施例中，反馈电路71包括：第二电容、h个电阻和2(h-1)个场效应管，h为大于1的正整数。
h个电阻相互并联。第二电容的第一端与输入匹配电路6的第二端连接，第二电容的第二端均与h个电阻的第一端连接。第一电阻的第二端与中间放大器72的第二端连接，除了第一电阻的其他h-1个电阻的两端分别连接有一个场效应管。
通过中间放大器72与反馈电路71的连接处传输反馈匹配信号至第二电容的第一端。控制电路5向反馈电路71中的z个场效应管输送中间放大控制信号。z个场效应管在中间放大控制信号的作用下导通，形成了包括z个场效应管，及对应连接的z/2个电阻的负反馈电路。反馈匹配信号经负反馈电路转化成负反馈信号。
本发明实施例中，反馈电路71包括：第二电容711、第一电阻714、第二电阻715、3号场效应管712和4号场效应管713。请参阅图7，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图六。
第一电阻714和第二电阻715并联。第二电容711的第一端与输入匹配电路6的第二端连接，第二电容711的第二端均与第一电阻714的第一端、第二电阻715的第二端连接。第一电阻714的第二端与中间放大器72的第二端连接。第二电阻715的两端分别连接3号场效应管和4号场效应管。
第二电容711的第一端从中间放大器72与反馈电路71的连接处，获取到反馈匹配信号。控制电路5向3号场效应管712和4号场效应管713输送中间放大控制信号。3号场效应管712和4号场效应管713在中间放大控制信号的作用下导通，形成了包括3号场效应管712、4号场效应管713、第一电阻714和第二电阻715的负反馈电路。反馈匹配信号经负反馈电路转化成负反馈信号。
本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器。请参阅图8，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图七。
本发明实施例中，中间放大电路7还包括： t级中间放大电路86、t-1级中间匹配电路87和t-1个电感88，t为大于1的正整数。输入匹配电路的6第二端与第1级中间放大电路73的第一端连接，第1级中间放大电路73的第二端，与第1级中间匹配电路74的第一端和第1个电感84的第一端连接。
第k级中间放大电路82的第一端连接第k-1级中间匹配电路81的第二端，所述第k级中间放大电路82的第二端连接第k级中间匹配电路83的第一端和第k个电感85的第一端，k为大于1，小于t的正整数；
第t级中间放大电路76的第一端连接第t-1级中间匹配电路75的第二端，第t级中间放大电路76的第二端连接输出放大电路3的第一端。
控制电路5的一端与输入匹配电路6的第三端、t级中间放大电路86的第三端、t-1级中间匹配电路87的第三端、t-1个电感88的第二端连接。本发明实施例中，为了简化图纸，未画出控制电路5。图中的虚线表示省略的中间放大电路及中间匹配电路。
射频信号经输入匹配电路6、t级中间放大电路86、t-1级中间匹配电路87和t-1个电感88转化成第一信号，并输送给输出放大电路3。
本发明实施例中，输入匹配电路6在输入控制信号的作用下，形成输入振荡回路66。射频信号流经输入振荡回路66，输入振荡回路66在射频信号的作用下形成振荡，进而形成第一匹配信号。输入振荡回路66将第一匹配信号输送给第1级中间放大电路73。
第k级中间放大电路82从第k-1级中间匹配控制电路81获取第k-1匹配信号，在第k个中间放大控制信号的作用下将第k-1匹配信号放大形成k级信号。第k级中间放大电路82将k级信号输送给第k级中间匹配电路83。第t级中间放大电路76接收第t-1匹配信号，在第t个中间放大控制信号的作用下将第t-1匹配信号放大形成第一信号。第t级中间放大电路76将第一信号输送给输出放大电路3。
结合图9，本发明实施例中，第k级中间匹配电路83包括：第三电容772、第四电容773、第一场效应管771、a个场效应管和2a个电容。
第三电容772的第一端与第四电容773的第一端连接，第三电容772的第一端与第k级中间放大电路82的第二端连接。第三电容772的第二端与第一场效应管771的第一端连接，第一场效应管771的第二端接地。a个场效应管并联后连接在第四电容773的两端，2a个电容分别连接在a个场效应管的两端，每个场效应管的两端分别连接1个电容。第2a个电容的第二端连接第k+1级中间放大电路79的第一端。第一场效应管771的第三端、a个场效应管的第三端与控制电路5的一端连接。
k级信号在第三电容772与第四电容773的连接处分流，形成第一振荡信号和第二振荡信号。第一振荡信号输送至第三电容772的第一端。控制电路5向第一场效应管771的第三端输送第k个中间匹配控制信号。第一场效应管771在中间匹配控制信号的作用下导通，第一振荡信号输送至接地线。
控制电路5向a个场效应管中b个场效应管输送第k个中间匹配控制信号。b个场效应管在第k个中间匹配控制信号的作用下导通，形成包括了b个场效应管、2b个电容、第三电容772和第四电容773的放大振荡回路。
k级信号通过放大振荡回路形成振荡，进而形成第k匹配信号，并输送给第k+1级中间放大电路79，直至将第t-1匹配信号输送给第t级中间放大电路76。
本发明实施例中第k级中间匹配83电路包括：第三电容772、第四电容773、1号电容774、2号电容775、3号电容776、4号电容777、第一场效应管771、5号场效应管778和6号场效应管779。请参阅图9，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图八。
第三电容772的第一端与第四电容773的第一端连接，第三电容772的第一端与第k级中间放大电路82的第二端连接。第三电容772的第二端与第一场效应管771的第一端连接，第一场效应管771的第二端接地。5号场效应管778和6号场效应管779并联后连接在第四电容773的两端。1号电容774、2号电容775分别连接在5号场效应管778的两端。3号电容776、4号电容777分别连接在6号场效应管779的两端。4号电容777的第二端连接第k+1级中间放大电路79的第一端。
第一场效应管771的第三端、5号场效应管778和6号场效应管779的第三端与控制电路5的一端连接。
k级信号在第三电容773与第四电容773的连接处分流，形成第一振荡信号和第二振荡信号。第一振荡信号输送至第三电容772的第一端。控制电路5向第一场效应管771的第三端输送第k个中间匹配控制信号，第一场效应管771在中间匹配控制信号的作用下导通，第一振荡信号输送至接地线。控制电路5向5号场效应管778输送第k个中间匹配控制信号。5号场效应管在第k个中间匹配控制信号的作用下导通，形成包括了5号场效应管、1号电容774、2号电容775、第三电容772和第四电容773的放大振荡回路。
k级信号流经放大振荡回路，放大振荡回路在k级信号的作用下形成振荡，进而形成第k匹配信号，放大振荡回路将第k匹配信号输送给第k+1级中间放大电路79。
本发明实施例提供了一种可重构高集成度射频放大器。结合图10和图11本发明实施例中的输出放大电路3包括：m个输出放大子电路33。
m个输出放大子电路33的第一端连接中间放大电路7的第二端。控制电路5基于行为信号，向m个输出放大子电路33中的第n个输出放大子电路30输送第二控制信号。第n个输出放大子电路30在第二控制信号的作用下导通，形成输出振荡回路，第一信号通过输出振荡回路形成振荡，进而形成发射信号并输送给发射天线4。
请参阅图10，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图九。
本发明实施例中，输出放大电路3包括：第1个输出放大电路31至第m个输出放大电路32。第1个输出放大电路31至第m个输出放大电路32的第一端连接中间放大电路7的第二端。第1个输出放大电路31至第m个输出放大电路32的第二端连接发射天线4。
请参阅图11，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图十。
本发明实施例中，第n个输出放大子电路30包括:第二场效应管311、第一线圈312、第五电容313和第n个放大电路314。第二控制信号包括：m个输出控制信号。
第二场效应管311的第一端与中间放大电路7的第二端连接，第二场效应管311的第二端与第一线圈312的第一端连接。第一线圈312的第二端与第五电容313的第一端连接，第五电容313的第二端与第n个放大电路314的第一端连接，第n个放大电路314的第二端与发射天线4的一端连接。控制电路5的一端与第二场效应管311的第三端、第n个放大电路314的第三端连接。
控制电路5向第二场效应管311输送第n输出控制信号，第二场效应管311在第n输出控制信号的作用下导通，第一信号输送至第n个放大电路314。第n个放大电路314在第n输出控制信号的作用下，将第一信号放大形成发射信号并输送给发射天线4。
本发明实施例中第n个放大电路314的结构和图6中的中间放大电路7的电路结构相同，在此不一一赘述。
请参阅图11，为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构图十。
本发明实施例中，当信号源1向输入匹配电路6输送射频信号时，控制电路5获取可重构高集成度射频放大器的目标对象的行为信号。控制电路5基于行为信号向输入匹配电路6输送输入控制信号。输入匹配电路6在输入控制信号的作用下，形成与射频信号匹配的输入振荡回路66。射频信号流经输入振荡回路66，输入振荡回路66在射频信号的作用下形成振荡，进而形成第一匹配信号。输入振荡回路66将第一匹配信号输送给中间放大电路7。
控制电路5基于行为信号，向中间放大电路7中的多级放大电路分别发送中间放大控制信号。多级放大电路在中间放大控制信号的作用下，将第一匹配信号逐级放大形成第一信号，中间放大电路7将第一信号输送给输出放大电路3。
控制电路5基于行为信号，向输出放大电路3中的第n个输出放大子电路30输送第二控制信号。第n个输出放大子电路30在第二控制信号的作用下导通，形成输出振荡回路，第一信号流经输出振荡回路，输出振荡回路在第一信号的作用下形成振荡，再经过第n个输出放大子电路30中的第n放大电路314放大进而形成发射信号，第n放大电路314将发射信号输送给发射天线进行发射。
本发明实施例中，由于将与不同频率的射频信号匹配的振荡回路集成在输入放大电路和输出放大电路中，通过控制电路根据射频信号的频率来控制形成对应该频率射频信号的振荡回路，进而放大射频信号；使得只需在射频前端芯片中集成一路包括了多个振荡回路的放大电路即可实现射频信号的放大，进而减小了射频前端芯片的面积，提高了射频前端芯片封装的利用率。
图12为本发明实施例提供的芯片的结构示意图。
本发明实施例中，芯片100集成了控制电路5、输入放大电路2和输出放大电路3。由于芯片100中的不同频率的射频信号匹配的振荡回路集成在一个输入放大电路2中，通过控制电路5根据不同的频率来控制输入放大电路2形成对应不同频率的振荡回路，进而放大射频信号。无需在芯片100中集成不同频率对应的放大器，所以减小芯片100的面积。
图13为本发明实施例提供的可重构高集成度射频放大器的结构示意图十一。
本发明实施例中，可重构高集成度射频放大器包括了电源控制芯片303和射频开关芯片304。信号源1和1级低频匹配40的第一端、1级高频匹配41的第一端连接。1级低频匹配40的第二端、1级高频匹配41的第二端和第一级放大电路42的第一端连接。第一级放大电路42的第二端和2级低频匹配43的第一端、2级高频匹配44的第一端连接。2级低频匹配43的第二端、2级高频匹配44的第二端和第二级放大电路45的第一端连接。第二级放大电路45的第二端和3级低频匹配46图中未示出的第一端、3级高频匹配47的第一端连接。3级低频匹配46的第二端和第一输出放大子电路48的第一端连接。3级高频匹配47的第二端和第二输出放大子电路49的第一端连接。第一输出放大子电路48的第二端、第二输出放大子电路49的第二端和射频开关芯片304的第二端连接。
当信号源1发出低频射频信号，电源控制芯片303根据低频射频信号的频率分别向1级低频匹配40、2级低频匹配43和3级低频匹配46发出控制信号。1级低频匹配40、2级低频匹配43和3级低频匹配46响应控制信号分别和第一级放大电路42、第二级放大电路45和第一输出放大子电路48连接导通连接。第一级放大电路42、第二级放大电路45和第一输出放大子电路48将低频射频信号逐级放大，进而可以实现低频射频信号的放大。并且由于该可重构高集成度射频放大器中对应不同频率的射频信号只设置了一路多级放大电路，所以该可重构高集成度射频放大器的占用面积较小，进而提高了该芯片的封装利用率。
请结合图14，为本发明实施例提供的1级匹配电路结构图。
本发明实施例提供的1级匹配电路包括电感L0、电感L1、电感L2、场效应管M1、场效应管M2、场效应管T1、场效应管T2、电容器C0、电容器C1和电容器C2。
电感L0、电感L1和电感L2依次串联。电感L0的第一端连接信号源的一端，电感L2的第二端连接第一级放大电路42的第一端。场效应管M1与电感L1并联，场效应管M2与电感L2并联。电容器C0、电容器C1和电容器C2依次并联，且电容器C0、电容器C1和电容器C2的第一端连接在电感L2的第二端和第一级放大电路42的连接处。场效应管T1和电容器C1并联，场效应管T2和电容器C2并联。
结合图13，场效应管M1、场效应管M2、场效应管T1和场效应管T2的第三端连接电源控制芯片303。
当信号源1发出低频射频信号，电源控制芯片303根据低频射频信号的频率分别向场效应管M2的第三端和场效应管T1的第三端发出控制信号。场效应管M2导通，场效应管T1导通。进而形成了包括电感L0、电感L1、电容器C0和电容器C1的振荡回路。低频射频信号通过该振荡回路形成振荡，进而形成了匹配信号，匹配信号输送至第一级放大电路42进行第一级放大。
以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可重构高集成度射频放大器，其特征在于，包括：信号源、控制电路、输入放大电路、输出放大电路和发射天线；
所述输入放大电路的第一端连接所述信号源，所述输入放大电路的第二端连接所述输出放大电路的第一端，所述控制电路的一端与所述输入放大电路的第三端和所述输出放大电路的第三端连接；
当所述信号源向所述输入放大电路输送射频信号时，所述控制电路根据所述射频信号的频率，向所述输入放大电路输送第一控制信号，所述输入放大电路在所述第一控制信号的作用下，形成与所述射频信号匹配的输入振荡回路，所述射频信号经所述输入振荡回路形成放大后的第一信号，所述输入放大电路将所述第一信号输送给所述输出放大电路；
所述控制电路根据所述射频信号的频率，向所述输出放大电路输送第二控制信号，所述输出放大电路在所述第二控制信号的作用下，形成与所述第一信号匹配的输出振荡回路，所述第一信号经所述输出振荡回路放大形成发射信号，并通过发射天线发射所述发射信号。
2.根据权利要求1所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述输入放大电路包括：输入匹配电路和中间放大电路；所述第一控制信号包括：输入控制信号和中间放大控制信号；所述输入匹配电路的第一端与所述信号源连接，所述输入匹配电路的第二端与所述中间放大电路的第一端连接，所述中间放大电路的第二端与所述输出放大电路的第一端连接；
所述控制电路的一端与所述输入匹配电路的第三端、所述中间放大电路的第三端连接；
当所述信号源向所述输入匹配电路输送射频信号时，所述控制电路获取所述可重构高集成度射频放大器的目标对象的行为信号，所述控制电路基于所述行为信号向所述输入匹配电路输送输入控制信号，所述输入匹配电路在所述输入控制信号的作用下，形成与所述射频信号匹配的所述输入振荡回路；
所述射频信号通过所述输入振荡回路形成振荡，进而形成第一匹配信号并输送给所述中间放大电路；
所述控制电路基于所述行为信号，向所述中间放大电路发送中间放大控制信号，所述中间放大电路在所述中间放大控制信号的作用下，将所述第一匹配信号放大形成所述第一信号，并输送给所述输出放大电路。
3.根据权利要求2所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述输入匹配电路包括：m个场效应管、m个电感和第一电容；m为大于1的正整数；
所述m个电感依次串联，所述m个场效应管的第一端均连接所述信号源，第i个场效应管的第二端连接第i个电感的第一端，第m个电感的第二端连接所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端连接所述中间放大电路的第一端；i为大于等于1小于等于m的正整数；
所述m个场效应管的第三端均与所述控制电路的一端连接；
当所述信号源向所述输入匹配电路输送射频信号时，所述控制电路向第n个场效应管输送输入控制信号；
所述第n个场效应管在所述输入控制信号的作用下导通，形成包括了第n个场效应管、m-n+1个电感和所述第一电容的所述输入振荡回路；
所述射频信号流经所述输入振荡回路，形成第一匹配信号并输送给所述中间放大电路；所述n为大于等于1小于等于m的正整数。
4.根据权利要求2或3所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述中间放大电路包括：中间放大器和反馈电路；
所述中间放大器的第一端接地，所述中间放大器的第三端与所述反馈电路的第一端连接后，与所述输入匹配电路的第二端连接，所述反馈电路的第二端连接所述中间放大器的第二端，所述中间放大器的第二端和所述输出放大电路的第一端连接；
所述反馈电路的第三端连接所述控制电路的一端；
所述第一匹配信号在所述中间放大器与所述反馈电路的连接处分流，形成了放大匹配信号和反馈匹配信号，所述放大匹配信号输送至所述中间放大器的第三端进行放大形成所述第一信号，并输送至所述输出放大电路，以及将所述反馈匹配信号输送至所述反馈电路的第一端；
所述控制电路输送所述中间放大控制信号至所述反馈电路的第三端，所述反馈电路在所述中间放大控制信号的作用下，将所述反馈匹配信号转化成负反馈信号，所述负反馈信号和所述第一匹配信号匹配抵消。
5.根据权利要求4所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述反馈电路包括：第二电容、h个电阻和2（h-1）个场效应管，h为大于1的正整数；
所述h个电阻并联，所述第二电容的第一端与所述输入匹配电路的第二端连接，所述第二电容的第二端均与所述h个电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与所述中间放大器的第二端连接，除了所述第一电阻的其他h-1个电阻的两端分别连接有一个场效应管；
通过所述中间放大器与所述反馈电路的连接处传输所述反馈匹配信号至所述第二电容的第一端，所述控制电路向所述反馈电路中的z个场效应管输送所述中间放大控制信号，所述z个场效应管在所述中间放大控制信号的作用下导通，形成了包括所述z个场效应管，及对应连接的z/2个电阻的负反馈电路，所述反馈匹配信号经所述负反馈电路转化成所述负反馈信号。
6.根据权利要求5所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述中间放大电路还包括：t级中间放大电路、t-1级中间匹配电路和t-1个电感，t为大于1的正整数；
所述输入匹配电路的第二端与第1级中间放大电路的第一端连接，所述第1级中间放大电路的第二端，与第1级中间匹配电路的第一端和第1个电感的第一端连接；
第k级中间放大电路的第一端连接第k-1级中间匹配电路的第二端，所述第k级中间放大电路的第二端连接第k级中间匹配电路的第一端和第k个电感的第一端，k为大于1，小于t的正整数；
第t级中间放大电路的第一端连接第t-1级中间匹配电路的第二端，所述第t级中间放大电路的第二端连接所述输出放大电路的第一端；
所述控制电路的一端与所述输入匹配电路的第三端、所述t级中间放大电路的第三端、所述t-1级中间匹配电路的第三端、所述t-1个电感的第二端连接；
所述射频信号经所述输入匹配电路、t级中间放大电路、t-1级中间匹配电路和所述t-1个电感转化成所述第一信号，并输送给所述输出放大电路。
7.根据权利要求6所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述第k级中间匹配电路包括：第三电容、第四电容、第一场效应管、a个场效应管和2a个电容；
所述第三电容的第一端与所述第四电容的第一端连接，所述第三电容的第一端与所述第k级中间放大电路的第二端连接，所述第三电容的第二端与所述第一场效应管的第一端连接，所述第一场效应管的第二端接地，所述a个场效应管并联后连接在所述第四电容的两端，所述2a个电容分别连接在所述a个场效应管的两端，每个场效应管的两端分别连接1个电容，第2a个电容的第二端连接第k+1级中间放大电路的第一端；
所述第一场效应管的第三端、所述a个场效应管的第三端与所述控制电路的一端连接；
k级信号在所述第三电容与所述第四电容的连接处分流，形成第一振荡信号和第二振荡信号，所述第一振荡信号输送至所述第三电容的第一端，所述控制电路向所述第一场效应管的第三端输送第k个中间匹配控制信号，所述第一场效应管在所述第k个中间匹配控制信号的作用下导通，所述第一振荡信号输送至接地线；
所述控制电路向所述a个场效应管中b个场效应管输送第k个中间匹配控制信号；
所述b个场效应管在所述第k个中间匹配控制信号的作用下导通，形成包括了b个场效应管、2b个电容、第三电容和第四电容的放大振荡回路；
所述k级信号通过所述放大振荡回路形成振荡，进而形成第k匹配信号并输送给第k+1级中间放大电路，直至将第t-1匹配信号输送给所述第t级中间放大电路。
8.根据权利要求7所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述输出放大电路包括：m个输出放大子电路；所述m个输出放大子电路的第一端连接所述中间放大电路的第二端；
所述控制电路基于所述行为信号，向所述m个输出放大子电路中的第n个输出放大子电路输送第二控制信号；
所述第n个输出放大子电路在所述第二控制信号的作用下导通，形成所述输出振荡回路，所述第一信号通过所述输出振荡回路形成振荡，进而形成发射信号并输送给所述发射天线。
9.根据权利要求8所述的可重构高集成度射频放大器，其特征在于，所述第n个输出放大子电路包括:第二场效应管、第一线圈、第五电容和第n个放大电路；所述第二控制信号包括：m个输出控制信号；
所述第二场效应管的第一端与所述中间放大电路的第二端连接，所述第二场效应管的第二端与所述第一线圈的第一端连接，所述第一线圈的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端与所述第n个放大电路的第一端连接，所述放大电路的第二端与所述发射天线的一端连接；
所述控制电路与所述第二场效应管的第三端、所述第n个放大电路的第三端连接；
所述控制电路向所述第二场效应管输送第n输出控制信号，所述第二场效应管在所述第n输出控制信号的作用下导通，所述第一信号输送至所述第n个放大电路；
所述第n个放大电路在所述第n输出控制信号的作用下，将所述第一信号放大形成所述发射信号并输送给所述发射天线。
10.一种芯片，其特征在于，集成了如权利要求1-9任一项所述的控制电路、输入放大电路和输出放大电路。
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