CN113824464A - 天线双讯器电路、功率放大器发射模组及移动通信设备 - Google Patents

天线双讯器电路、功率放大器发射模组及移动通信设备 Download PDF

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CN113824464A CN202110952978.8A CN202110952978A CN113824464A CN 113824464 A CN113824464 A CN 113824464A CN 202110952978 A CN202110952978 A CN 202110952978A CN 113824464 A CN113824464 A CN 113824464A
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Abstract

本申请提供一种天线双讯器电路、功率放大器发射模组及移动通信设备。其中天线双讯器电路包括：第一端口，用于连接第一处理电路，所述第一处理电路处理第一信号；第三端口，用于连接第二处理电路，所述第二处理电路处理第二信号，所述第二信号的工作频率低于所述第一信号工作频率；第二端口，用于连接天线，所述第一信号和所述第二信号共用所述天线；第一滤波器，设置于所述第一端口和所述第二端口之间；第一阻抗匹配器，连接于所述第一滤波器和所述第二端口之间；第二滤波器，设置于所述第三端口和所述第二端口之间；第二阻抗匹配器，连接于所述第二滤波器和所述第二端口之间；第三滤波器，跨接于所述第二端口与地之间。

Description

天线双讯器电路、功率放大器发射模组及移动通信设备
技术领域
本申请属于移动通信领域，特别涉及一种天线双讯器电路、一种功率放大器PA发射模组以及一种移动通信设备。
背景技术
在手机通讯中，为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求，一种最直接的办法就是增加系统传输带宽。因此LTE-Advanced系统引入一项增加传输带宽的技术，也就是CA。为了实现多频带载波聚合，在手机射频前端模块中，一般会采用天线双讯器电路，以更好的频带分离。现有的天线双讯器电路在高频和低频的相互抑制能力不足，难以适应实际需求。
发明内容
基于此，本申请提供了一种天线双讯器电路，包括：第一端口，用于连接第一处理电路，所述第一处理电路处理第一信号；第三端口，用于连接第二处理电路，所述第二处理电路处理第二信号，所述第二信号的工作频率低于所述第一信号工作频率；第二端口，用于连接天线，所述第一信号和所述第二信号共用所述天线；第一滤波器，设置于所述第一端口和所述第二端口之间；第一阻抗匹配器，连接于所述第一滤波器和所述第二端口之间；第二滤波器，设置于所述第三端口和所述第二端口之间；第二阻抗匹配器，连接于所述第二滤波器和所述第二端口之间；第三滤波器，跨接于所第二端口与地之间。
可选地，所述第一滤波器跨接于所述第一阻抗匹配器和地之间；所述第一滤波器包括：串联连接的第一谐振器和第二谐振器；所述第一谐振器包括并联连接的第一电感器和第一电容器；所述第二谐振器包括串联连接的第二电感器和第二电容器。
可选地，所述第一谐振器谐振于与所述第二谐振器串联谐振于第二信号工作频率和第一信号的第一谐振频率。
可选地，所述第二滤波器跨接于所述第二阻抗匹配器和地之间；所述第二滤波器包括串联连接的第三电感器和第三电容器。
可选地，所述第三电感器和所述第三电容器谐振于所述第二信号的工作频率的二倍频。
可选地，所述第三滤波器跨接于所述第二端口和地之间；所述第三滤波器包括串联连接的第四电感器和第四电容器。
可选地，第四电感器和第四电容器谐振于第二谐波频率。
可选地，所述第一阻抗匹配器包括：串联连接的第五电感器和第五电容器；所述第二阻抗匹配器包括串联连接的第六电感器和第六电容器；所述第二阻抗匹配器还包括第七电感器，跨接于所述第二端口与地之间。
可选地，该电路还可以包括第八电感器，连接于所述第一端口与所述第一滤波器之间；第九电感器，连接于所述第三端口与所述第二滤波器之间。
可选地，所述第一信号的工作频率为：1.7-2.7GHz；所述第二信号的工作频率为：700-960MHz。
本申请还提供了一种功率放大器PA发射模组，包括前述任意一种天线双讯器电路。
本申请还提供了一种移动通信设备，包括前述任意一种天线双讯器电路，或者前述任意一种功率放大器PA发射模组。
本申请还提供了一种芯片，包括前述任意一种天线双讯器电路，或者前述任意一种功率放大器PA发射模组。
利用上述天线双讯器电路、发射模组和移动通信设备。可以在天线双讯器电路中设置至少两个匹配电路，以及每个匹配可以各自包含滤波电路和阻抗匹配电路。可以分别匹配通过自身射频信号和阻隔其他匹配电路的射频信号。
比如天线双讯器电路可以通过不同的通信端口通过不同频率信号，使得该不同频率信号可以共用相同的天线。该不同频率通信信号可以包括1.710GHz-2.7GHz信号和700MHz-960MHz信号，。天线双讯器电路、发射模组和移动通信设备可以很好地同时匹配上述信号，并可以有效的阻隔同时接入不同频段的至少两种信号，比如同时通过低频信号和中频信号或者同时通过低频和高频信号。实现可以实现同时传输不同信号而互不干扰。从而可以实现载波聚合。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1示出了本申请的一个实施例天线双讯器电路的拓扑结构示意图。
图2示出了图1所示匹配电路中滤波器11的传输增益曲线。
图3示出了图1所示天线双讯器电路的端口1至端口2的传输增益曲线示意图。
图4示出了图1所示天线双讯器电路的端口1的史密斯圆图示意图。
图5示出了图1所示天线双讯器电路从端口3至端口2的传输增益曲线示意图。
图6示出了图1所示天线双讯器电路在端口3的史密斯圆图示意图。
图7示出了图1所示电路的端口1至端口3的传输增益曲线示意图。
图8示出了本申请的另一实施例功率放大器PA发射模组的组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1示出了本申请的一个实施例天线双讯器电路的拓扑结构示意图。
如图1所示，天线双讯器电路1000可以用于实现第一信号和第二信号共用天线ANT。其中第一信号的工作频率可以大于第二信号的工作频率。例如第一信号可以包括LTEBand3(1.710GHz-1.785GHz)信号和/或LTE Band 5(1.850GHz-1.910GHz)信号。第二信号可以包括LTE Band 28(703MHz-748MHz)信号。天线双讯器电路1000用于分别匹配第一信号和第二信号。并可以用于隔离第一信号和第二信号，使之不相互干扰。
如图1所示，天线双讯器电路1000可以包括端口1、端口2和端口3。其中，端口2可以用于连接天线ANT。第一信号和第二信号可以共用天线ANT。端口1可以用于连接第一处理电路(未示出)。第一处理电路可以用于处理第一信号。端口3可以用于连接第二处理电路(未示出)。第二处理电路可以用于处理第二信号。
端口1和端口2之间可以设置第一信号匹配电路(未示出)。第一信号匹配电路可以用于匹配第一信号，并可以用于抑制第一信号的谐波和抑制第二信号。可选地，第一信号匹配电路可以包括滤波器11(第一滤波器)和阻抗匹配器12(第一阻抗匹配器)。
如图1所示的示例实施例所示，阻抗匹配器12在图1中的右端可以与端口2连接，阻抗匹配器12可以用于匹配天线双讯器电路1000与天线ANT之间的阻抗。假定第一频率为第一信号的中心频率。可选地，阻抗匹配器12在第一频率下的阻抗可以为第一预设阻抗。可选地，第一预设阻抗可以为50Ω。如示例实施例所示，阻抗匹配器12可以包括串联连接的电感器L5(第五电感器)和电容器C5(第五电容器)。可选地，电感器L5和电容器C5可以谐振于第一频率附近。
如图1所示的示例实施例所示，滤波器11可以跨接于阻抗匹配器12在图1中的左端与地之间。可选地，滤波器11可以包括串联连接的第一谐振器(未示出)和第二谐振器(未示出)。可选地，第一谐振器可以包括并联连接电感器L1(第一电感器)和电容器C1(第一电容器)。第二谐振器可以包括串联连接的电感器L2(第二电感器)和电容器C2(第二电容器)。假定第二频率为第二信号的中心频率。
可选地，第一谐振器可以谐振于第一谐波频率与第二频率之间的一个频率。其中第一谐波频率可以是第一频率的第一预设整数倍。可选地，第一谐波频率可以是第一频率的三倍。可选地，第一谐波频率也可以是第一频率的其他整数倍，比如：可以是第一频率的二倍、四倍、五倍。
可选地，第一谐波器可以谐振于第一频率。可选地，第二谐振器也可以谐振于第一谐波频率与第二频率之间的一个频率。可选地，第二谐波器可以谐振于第一频率。可选地，第一谐振器和第二谐振器可以谐振于同一频率。可选地，第一谐振器和第二谐振器可以串联谐振于第二频率和第一谐振频率。
可选地，第一谐振器可以谐振于第二频率和第一谐波频率之间的频率，其中第一谐波频率可以是第一频率的三倍频。比如第一谐振器可以谐振于第一频率。第二谐振器也可以谐振于第二频率和第一谐波频率之间的频率。第二谐振器也可以谐振于第一频率。可选地，第一谐振器和第二谐振器可以谐振于同一频率。可选地，第一谐振器和第二谐振器可以串联谐振于第二频率和第一谐波频率。例如，第一谐振器的阻抗可以表示为：
Figure BDA0003219255490000051
第二谐振器的阻抗可以表示为：
Figure BDA0003219255490000052
令
Figure BDA0003219255490000053
Figure BDA0003219255490000054
由式(1)可知第一谐振器的阻抗Z111谐振于ωα。在ω＜ωα时，第一谐振器的阻抗Z111呈容性，在ω＞ωα时，第一谐振器的阻抗Z111呈感性。由式(2)可知第二谐振器的阻抗Z112谐振于ωβ。在ω＜ωβ时，第一谐振器的阻抗Z111呈感性，在ω＞ωβ时，第一谐振器的阻抗Z111呈容性。
滤波器11的阻抗可以表示为：
Figure BDA0003219255490000055
显然方程ω4L1L1C1C2-ω2(L1C1+L1C2+L2C2)+1＝0存在四个根。该四个根可以分为两对，每对根互为相反数。可以通过合理配置电容器C1、C2和电感器L1、L2。的参数，使得上述两对根分别对应第二频率和第一谐波频率。即使得，滤波器11在第二频率附近和第一谐波频率附近时滤波器11的阻抗Z11非常小，接近于零。从而使得滤波器11对第二频率和第一谐波频率有较大衰减。
如图2所示，11A1为以第一谐振器单独作为滤波器的传输增益曲线。11A2为以第二谐振器单独作为滤波器的传输增益曲线。11A为滤波器11的传输增益曲线。由图2可以看到，滤波器11在频率为m6＝800MHz(第二频率附近)的传输增益为-20.598dB。即滤波器11对800MHz频率有超过20dB的衰减。滤波器11在频率为m10＝4.93GHz处的传输增益为-16.705dB，在频率为m11＝5.67GHz处的传输增益为-14.45dB。即滤波器11在频率范围4.93～5.67GHz(第一谐波频率附近)内的衰减大于14dB。显然滤波器11对第二频率附近和第一谐波频率附近存在明显的衰减作用。
可选地，第一信号匹配电路还可以包括：电感器L8(第八电感器)。电感器L8可以设置于滤波器11与端口1之间。可选地，电感器L8可以用于匹配第一处理电路与天线双讯器电路1000之间的阻抗。可选地，电感器L8在第一频率下的阻抗为前述第一预设阻抗。
端口2和端口3之间可以设置第二匹配电路(未示出)。第二匹配电路可以用于匹配第二信号，并可以用于抑制第一信号。可选地，第二匹配电路可以包括滤波器13(第二滤波器)和阻抗匹配器14(第二阻抗匹配器)。
如图1所示的示例实施例所示，其中阻抗匹配器14在图1中的左端可以与端口2连接。阻抗匹配器14可以用于第二匹配电路与天线ANT之间的阻抗匹配。阻抗匹配器14在第二频率下的阻抗可以为前述第一预设阻抗。可选地，阻抗匹配器14可以包括串联连接的电感器L6(第六电感器)和电容器C6(第六电容器)。可选地，电感器L6和电容器C6可谐振于第二频率附近。
如图1所示，滤波器13可以跨接于阻抗匹配器14在图1中的右端和地之间。可选地，滤波器13可以包括串联连接的电感器L3(第三电感器)和电容器C3(第三电容器)。可选地，电感器L3和电容器C3可以谐振于第一频率附近。
如图1所示，可选地，阻抗匹配器14还可以包括电感器L7(第七电感器)。电感器L7可以跨接于阻抗匹配器14在图1中的左端与地之间。电感器L7可以用于辅助阻抗匹配器14做阻抗匹配。
如图1所示，可选地，第二匹配电路还可以包括电感器L9(第九电感)。电感器L9可以连接于滤波器13与端口3之间。可选地，电感器L9可以用于第二匹配电路与第二处理电路之间的阻抗匹配。可选地，电感器L9在第二频率下的阻抗为前述第一预设阻抗。
如图1所示，可选地，天线双讯器电路1000还可以包括滤波器15。滤波器15可以跨接于端口2与地之间。可选地，滤波器15可以用于滤除第一信号的谐波和第二信号的谐波中的至少一项。可选地，滤波器15可以包括串联连接的电感器L4(第四电感器)和电容器C4(第四电容器)。可选地，电感器L4和电容器C4可以谐振于第二谐波频率。可选地，第二谐波频率可以是第一频率的第二预设整数倍频和/或第二频率的第三预设整数倍附近。例如电感器L4和电容器C4可以谐振于9.3GHz附近，其中9.3GHz同时邻近于第一频率的5倍频和第二频率的10倍频。
图3示出了图1所示电路的端口1至端口2的传输增益曲线示意图。
如图3所示，在频率为m3＝1.710GHz处，端口1至端口2的传输增益为-0.572dB；在频率为m4＝2.000GHz处，端口1至端口2的传输增益为-0.460dB；在频率为m5＝2.700GHz处，端口1至端口2的传输增益为-0.562dB。可见在频率范围1.71-2.7GHz内，端口1至端口2的传输损耗仅为0.5dB左右。有着比较高的传输效率。
如图3所示，在频率为m1＝920MHz处，端口1至端口2的传输增益为-28.436dB，在频率为m2＝700MHz处，端口1至端口2的传输增益为-22.636dB。端口1至端口2可以对包括第二信号的工作频率范围在内的频率范围700-920MHz有至少有22dB的衰减。端口1至端口2对第二信号工作频率范围的干扰有着较好的抑制作用。
如图3所示，在频率为m6＝5.360GHz处，端口1至端口2的传输增益为-39.516dB。在频率为m7＝9.320GHz处，端口1至端口2的传输增益为-52.627dB。可见在第一信号的三次谐波和五次谐波的有着非常不错的抑制作用。
图4示出了图1所示电路的端口1的史密斯圆图示意图。
如图4所示，在频率为m14＝1.710GHz处，端口1的输入阻抗为52.961+j6.445。在频率为m15＝2.000GHz处，端口1的输入阻抗为50.462-j1.605。在频率为m16＝2.700GHz处，端口1的输入阻抗为43.514-j8.716。在包括第一信号的工作频率范围在内的频率范围1.71-2.7GHz内端口1的输入阻抗为50Ω附近。可见天线双讯器电路1000的端口1对第一信号有着良好的阻抗匹配。
图5示出了图1所示电路从端口3至端口2的传输增益曲线示意图。
如图5所示，在频率m18＝660MHz处，端口3至端口2的传输增益为-0.298dB。在频率m17＝920MHz处，端口3至端口2的传输增益为-0.420dB。在频率m19＝960MHz处，端口3至端口2的传输增益为-0.474dB。因而在包括第二信号的工作频率范围在内的频率范围660-960MHz内，端口3至端口2的损耗小于0.5dB。可见对于第二信号，端口3至端口2的传输效率较高，有着良好的匹配特性。
如图5所示，在频率为m20＝1.690GHz处，端口3至端口2的传输增益为-27.466dB；在频率为m21＝2.000GHz处，端口3至端口2的传输增益为-26.153dB；在频率为m22＝2.700GHz处，端口3至端口2的传输增益为-22.062dB。可以看出，对包括第一频率的工作范围和第二信号的二次谐波频率范围在内的频率范围1.69-2.7GHz，端口3至端口2均有22dB以上的抑制作用。即对第一信号的工作频率范围有22dB以上的抑制作用。
如图5所示，在频率为m26＝9.320GHz处，端口3至端口2的传输增益为-60.585dB。可见，对第一信号的高次谐波和第二信号的高次谐波，端口3至端口2也有很好的抑制作用。
图6示出了图1所示电路在端口3的史密斯圆图示意图。
如图6所示，在频率为m29＝660MHz处，端口3的阻抗为52.124+j2.900；在频率为m29＝920MHz处，端口3的阻抗为53.071+j2.257。可以看出对包括第二信号的工作频率在内的频率范围700-920MHz，端口3的输入阻抗在50Ω附近。可见端口3对频率范围700-920MHz具有良好的阻抗匹配。
如图1和图所示，电感器L1、L2和电容器C1、C2在参与电路匹配的同时，提供了一个带通滤波器。该带通滤波器产生了低频900MHz和高频5.3GHz两个谐振点。低频900MHz谐振可以用于对第二信号的抑制，高频5.3GHz谐振可以用于对第一信号的三次谐波的抑制。
如图1和图3所示，电感器L4和电容器C4在做电路匹配的同时，可以对第一信号和/或第二信号的高次谐波产生抑制作用。如示例实施例所示电感器L4和电容器C4可以谐振于9.3GHz。
如图1和图5所示，电感器L3、L4和电容器C3、C4做匹配的同时，可以谐振于1.8GHz附近，不仅对端口1的第一信号有一定的抑制效果，同时也抑制端口3的第二信号的二次谐波有良好的抑制效果。
图7示出了图1所示电路的端口1至端口3的传输增益曲线示意图。
如图7所示，在频率为m8＝700MHz处，端口1至端口3的传输增益为-23.226dB；在频率为m9＝920MHz处，端口1至端口3的传输增益为-29.237dB。可见在包括第二信号的工作频率在内的频率范围700-920MHz内，端口1与端口3的隔离度可以达到23dB以上。
如图7所示，在频率为m10＝1.710GHz处，端口1至端口3的传输增益为-29.430dB；在频率为m11＝2.700MHz处，端口1至端口3的传输增益为-21.963dB。可见在包括第一信号的工作频率在内的频率范围1.71-2.7GHz内，端口1与端口3的隔离度可以达到21.9dB以上。
从图7可以看到，当端口1接入第一信号，端口3接入第二信号，并同时向连接于端口2的天线ANT发送信号时，端口1和端口3之间的隔离度可以达到21.9dB。因而天线双讯器电路1000具备良好的隔离效果。可以实现同时传输不同信号而互不干扰。从而可以实现载波聚合。
图8示出了本申请的另一实施例功率放大器PA发射模组的组成示意图。
如8所示，发射模组2000可以包括天线双讯器DP1。天线双讯器DP1可以包括前述任意一种天线双讯器DP1电路。天线双讯器DP1电路可以包括端口1、端口2和端口3。其中端口1用于接入第一信号，端口2用于接入第二信号。第一信号和第二信号共用连接于端口2的天线ANT。天线双讯器DP1分别匹配第一信号和第二信号，并做二者的信号隔离。可选地，第一信号可以包括1.710GHz-2.7GHz信号。第二信号可以包括700MHz-960MHz信号。
发射模组2000还可以包括天线ANT。天线ANT可以与天线双讯器DP1的端口2连接。天线ANT用于发射第一信号和第二信号。
发射模组2000还可以包括功率放大电路PA1和功率放大器PA2。功率放大电路PA1可以用于功率放大第一信号；功率放大电路PA2可以用于功率放大第二信号。
本申请还提供一种移动通信设备。该移动通信设备可以包括前述任意一种天线双讯器电路，或者可以包括前述任意一种功率放大器PA发射模组。可选地，该移动通信设备可以包括手机、平板和笔记本电脑中的至少一种。
本申请还提供了一种芯片，包括前述任意一种天线双讯器电路，或者前述任意一种功率放大器PA发射模组。
利用上述天线双讯器电路、发射模组和移动通信设备。可以在天线双讯器电路中设置至少两个匹配电路，以及每个匹配可以各自包含滤波电路和阻抗匹配电路。可以分别匹配通过自身射频信号和阻隔其他匹配电路的射频信号。
比如天线双讯器电路可以通过不同的通信端口通过不同频率信号，使得该不同频率信号可以共用相同的天线。该不同频率通信信号可以包括1.710GHz-2.7GHz信号和700MHz-960MHz信号，。天线双讯器电路、发射模组和移动通信设备可以很好地同时匹配上述信号，并可以有效的阻隔同时接入的至少两种信号。实现可以实现同时传输不同信号而互不干扰。从而可以实现载波聚合。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (13)

1.一种天线双讯器电路，其特征在于，包括：
第一端口，用于连接第一处理电路，所述第一处理电路处理第一信号；
第二端口，用于连接天线；
第三端口，用于连接第二处理电路，所述第二处理电路处理第二信号，所述第二信号的工作频率低于所述第一信号工作频率；
所述第一信号和所述第二信号共用所述天线；
第一滤波器，设置于所述第一端口和所述第二端口之间；
第一阻抗匹配器，连接于所述第一滤波器和所述第二端口之间；
第二滤波器，设置于所述第三端口和所述第二端口之间；
第二阻抗匹配器，连接于所述第二滤波器和所述第二端口之间；
第三滤波器，跨接于所第二端口与地之间。
2.根据权利要求1所述的天线双讯器电路，其特征在于，所述第一滤波器跨接于所述第一阻抗匹配器和地之间；
所述第一滤波器包括：串联连接的第一谐振器和第二谐振器；
所述第一谐振器包括并联连接的第一电感器和第一电容器；
所述第二谐振器包括串联连接的第二电感器和第二电容器。
3.根据权利要求2所述的天线双讯器电路，其特征在于，
所述第一谐振器谐振于所述第二谐振器串联谐振于第二信号工作频率和第一信号的第一谐振频率。
4.根据权利要求1所述的天线双讯器电路，其特征在于，
所述第二滤波器跨接于所述第二阻抗匹配器和地之间；
所述第二滤波器包括串联连接的第三电感器和第三电容器。
5.根据权利要求4所述的天线双讯器电路，其特征在于，所述第三电感器和所述第三电容器谐振于所述第二信号的工作频率的二倍频。
6.根据权利要求1所述的天线双讯器电路，其特征在于，
所述第三滤波器跨接于所述第二端口和地之间；
所述第三滤波器包括串联连接的第四电感器和第四电容器。
7.根据权利要求6所述的天线双讯器电路，其特征在于，第四电感器和第四电容器谐振于第二谐波频率。
8.根据权利要求1所述的天线双讯器电路，其特征在于，
所述第一阻抗匹配器包括：串联连接的第五电感器和第五电容器；
所述第二阻抗匹配器包括串联连接的第六电感器和第六电容器；
所述第二阻抗匹配器还包括第七电感器，跨接于所述第二端口与地之间。
9.根据权利要求1所述的天线双讯器电路，其特征在于，还包括：
第八电感器，连接于所述第一端口与所述第一滤波器之间；
第九电感器，连接于所述第三端口与所述第二滤波器之间。
10.根据权利要求1所述的天线双讯器电路，其特征在于，
所述第一信号的工作频率为：1.7-2.7GHz；
所述第二信号的工作频率为：700-920MHz。
11.一种功率放大器PA发射模组，其特征在于，包括权利要求1-10中任意一项所述的天线双讯器电路。
12.一种移动通信设备，其特征在于，包括权利要求1-10中任意一项所述的天线双讯器电路，或者
权利要求11所述的功率放大器PA发射模组。
13.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1-10中任意一项所述的天线双讯器电路，或者
权利要求11所述的功率放大器PA发射模组。
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