CN118017951A - 射频放大器、射频前端模组 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种射频放大器、射频前端模组，射频放大器包括：巴伦、第一射频放大电路、第二射频放大电路、第一谐振电路和第二谐振电路；巴伦包括第一线圈、第二线圈和第三线圈；第一射频放大电路与第二线圈连接，第二射频放大电路与第三线圈连接；第一线圈的第一端通过第一谐振电路接地，第一线圈的第二端通过第二谐振电路接地；第一射频放大电路输出第一频段的射频信号时，第一线圈的第一端输出第一输出信号，第一线圈的第二端通过第二谐振电路短接到地；第二射频放大电路输出第二频段的射频信号时，第一线圈的第二端输出第二输出信号，第一线圈的第一端通过第一谐振电路短接到地。能够降低射频放大器占用的面积，利于射频前端模组的小型化。

Description

射频放大器、射频前端模组

技术领域

本申请涉及射频技术领域，尤其涉及一种射频放大器、射频前端模组。

背景技术

随着现代通信技术的发展，射频前端模组等射频芯片被广泛应用在手机等无线通信设备中。巴伦(balance-unbalance transformer，Balun)，又名平衡-不平衡转换器，是射频前端模组的射频放大器中的关键部件。

射频前端模组可以支持多个不同频段射频信号的处理，相关技术通常对每个频段均设置独立的巴伦，多个频段需要设置多组巴伦，在射频前端模组占用的面积过大。

发明内容

本申请提供了一种射频放大器、射频前端模组，能够降低射频放大器占用的面积，利于射频前端模组的小型化。

第一方面，本申请实施例提供了一种射频放大器，所述射频放大器包括：

巴伦，所述巴伦包括第一线圈、第二线圈和第三线圈；所述第一线圈与所述第二线圈耦合，且所述第一线圈与所述第三线圈耦合；

第一射频放大电路和第二射频放大电路，所述第一射频放大电路与所述第二线圈连接，所述第二射频放大电路与所述第三线圈连接；所述第一射频放大电路用于输出第一频段的射频信号，所述第二射频放大电路用于输出第二频段的射频信号，所述第一频段与所述第二频段互不交叠；

第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路包括串联的电感和电容，所述第二谐振电路包括串联的电感和电容，所述第一谐振电路的谐振频率处于所述第二频段，所述第二谐振电路的谐振频率处于所述第一频段；所述第一线圈的第一端通过所述第一谐振电路接地，所述第一线圈的第二端通过所述第二谐振电路接地；

所述第一射频放大电路输出第一频段的射频信号时，所述第一线圈产生与所述第一频段的射频信号对应的第一输出信号，所述第一线圈的第一端输出所述第一输出信号，所述第一线圈的第二端通过所述第二谐振电路短接到地；所述第二射频放大电路输出第二频段的射频信号时，所述第一线圈产生与所述第二频段的射频信号对应的第二输出信号，所述第一线圈的第二端输出所述第二输出信号，所述第一线圈的第一端通过所述第一谐振电路短接到地。

第二方面，本申请实施例提供了一种射频前端模组，包括：前述的射频放大器。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括前述的射频放大器和/或射频前端模组。

本申请实施例提供的射频放大器、射频前端模组，射频放大器包括：巴伦、第一射频放大电路、第二射频放大电路、第一谐振电路和第二谐振电路。其中巴伦包括第一线圈、第二线圈和第三线圈；第一线圈与第二线圈耦合，且第一线圈与第三线圈耦合；第一射频放大电路与第二线圈连接，第二射频放大电路与第三线圈连接；第一射频放大电路用于输出第一频段的射频信号，第二射频放大电路用于输出第二频段的射频信号，第一频段与第二频段互不交叠；第一谐振电路包括串联的电感和电容，第二谐振电路包括串联的电感和电容，第一谐振电路的谐振频率处于第二频段，第二谐振电路的谐振频率处于第一频段；第一线圈的第一端通过第一谐振电路接地，第一线圈的第二端通过第二谐振电路接地；第一射频放大电路输出第一频段的射频信号时，第一线圈产生与第一频段的射频信号对应的第一输出信号，第一线圈的第一端输出第一输出信号，第一线圈的第二端通过第二谐振电路短接到地；第二射频放大电路输出第二频段的射频信号时，第一线圈产生与第二频段的射频信号对应的第二输出信号，第一线圈的第二端输出第二输出信号，第一线圈的第一端通过第一谐振电路短接到地。能够降低射频放大器占用的面积，利于射频前端模组的小型化。

而且本申请实施例的射频放大器在不同的频段工作时，可以不需要通过开关切换不同的主级线圈与次级线圈耦合，即射频放大器可以不用设置开关器件，可以降低射频放大器的制造难度，简化射频放大器和射频前端模组的工艺流程。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请实施例的公开内容。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。

图1是本申请实施例提供的一种射频放大器的结构示意图；

图2是本申请一实施方式中射频放大器的电路示意图；

图3a至图3b是图2中射频放大器不同状态下的等效示意图；

图4是本申请另一实施方式中射频放大器的电路示意图；

图5是本申请又一实施方式中射频放大器的电路示意图；

图6a至图6d是本申请一些实施方式中调谐电路的示意图；

图7a至图7b是本申请一些实施方式中巴伦的示意图；

图8是本申请实施例提供的一种射频前端模组的示意性框图。

附图标记说明：

10、巴伦；11、第一线圈；12、第二线圈；13、第三线圈；20、第一射频放大电路；21、第一放大器；22、第二放大器；30、第二射频放大电路；31、第三放大器；32、第四放大器；40、第一谐振电路；50、第二谐振电路；60、第三射频放大电路；71、第三谐振电路；72、第一开关；81、调谐电路；81a、第一调谐电路；81b、第二调谐电路；82、第二开关；90、容性器件。

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他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本申请提出的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，本申请实施例提供了一种射频放大器。

本申请实施例的射频放大器可以应用于射频前端模组。射频前端模组是一种将低噪声放大器、耦合器、滤波器、双工器、射频放大器等两种或者两种以上的分立器件集成为一个独立模组的元件，从而提高集成度和硬件性能，并使体积小型化。具体地，射频前端模组可以应用于智能手机、平板电脑、智能手表等通信设备。该射频前端模组例如为应用于LTE(Long Term Evolution，长期演进，简称LTE)、及5G（5th Generation MobileCommunication Technology，第五代移动通信技术）等通信设备的射频前端模组。

如图1所示，本申请实施例提供的射频放大器，包括巴伦10、第一射频放大电路20、第二射频放大电路30以及第一谐振电路40和第二谐振电路50。

其中，巴伦10包括第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13；第一线圈11与第二线圈12耦合，且第一线圈11与第三线圈13耦合。示例性的，在第二线圈12的两端施加射频信号，第二线圈12产生的交变磁场可以在第一线圈11的两端产生电动势，在第三线圈13的两端施加射频信号，第三线圈13产生的交变磁场可以在第一线圈11的两端产生电动势。

第一射频放大电路20与第二线圈12连接，第二射频放大电路30与第三线圈13连接；第一射频放大电路20用于输出第一频段的射频信号，第二射频放大电路30用于输出第二频段的射频信号，第一频段与第二频段互不交叠。

在一些实施方式中，第一频段为N77频段，第二频段为N79频段；或者第一频段为N79频段，第二频段为N77频段。举例而言，第一频段的射频信号为N77频段的第五代移动通信技术的射频信号，第二频段的射频信号为N79频段的第五代移动通信技术的射频信号。

在另一些实施方式中，第一频段为2.4GHz频段，第二频段为5GHz频段；或者第一频段为5GHz频段，第二频段为2.4GHz频段。举例而言，第一频段的射频信号为2.4GHz频段的wifi射频信号，第二频段的射频信号为5GHz频段的wifi射频信号。

在其他一些实施方式中，第一频段为28GHz频段，第二频段为39GHz频段；或者第一频段为39GHz频段，第二频段为28GHz频段。举例而言，第一频段的射频信号为28GHz频段的毫米波射频信号，第二频段的射频信号为39GHz频段的毫米波射频信号。

需要说明的是，以上列举的第一频段、第二频段仅为举例，可以在应用于本申请实施例的射频放大器时具有较好的效果，如提高巴伦10的效率，减小损耗；其他未提及的第一频段、第二频段也可以应用于本申请实施例的射频放大器。

示例性的，所述第一频段中的任意频率均小于所述第二频段的下限频率，或者所述第二频段中的任意频率均小于所述第一频段的下限频率；举例而言，所述第一频段的上限频率小于所述第二频段的下限频率，且所述第二频段的下限频率与所述第一频段的上限频率之间的差值大于或等于预设频率差值阈值，该预设频率差值阈值大于或等于100MHz。

示例性的，所述第一频段的带宽、所述第二频段的带宽较小，例如均小于或等于预设带宽阈值，该预设带宽阈值可以根据频段的频率范围确定，对于频率越高的频段，该预设带宽阈值可以越高。示例性地，对于2G Hz附近的频段，预设带宽阈值可以是60MHz；对于5G毫米波n257频段,预设带宽阈值可以是3GHz。

在一些实施方式中，如图2所示，第一射频放大电路20包括第一放大器21和第二放大器22，第一放大器21的输入端和第二放大器22的输入端用于输入第一频段的差分射频信号，第一放大器21的输出端连接第二线圈12的第一端，第二放大器22的输出端连接第二线圈12的第二端。举例而言，第一放大器21的输入端和第二放大器22的输入端输入的信号相差180度，第一放大器21放大的信号和第二放大器22放大的信号也相差180度，即第一射频放大电路20可以实现对第一频段的差分射频信号的差分放大。

在一些实施方式中，如图2所示，第二射频放大电路30包括第三放大器31和第四放大器32，第三放大器31的输入端和第四放大器32的输入端用于输入第二频段的差分射频信号，第三放大器31的输出端连接第三线圈13的第一端，第四放大器32的输出端连接第三线圈13的第二端。举例而言，第三放大器31的输入端和第四放大器32的输入端输入的信号相差180度，第三放大器31放大的信号和第四放大器32放大的信号也相差180度，即第二射频放大电路30可以实现对第二频段的差分射频信号的差分放大。

在其他一些实施方式中，第一射频放大电路20、第二射频放大电路30中的至少一者可以为单端信号的射频放大电路。举例而言，第一射频放大电路20包括一个放大器，该放大器的输入端用于输入待放大的射频信号，该放大器的输出端连接第二线圈12的第一端，第二线圈12的第二端接地。举例而言，第二射频放大电路30包括一个放大器，该放大器的输入端用于输入待放大的射频信号，该放大器的输出端连接第三线圈13的第一端，第三线圈13的第二端接地。

第一射频放大电路20输出第一频段的射频信号时，第一线圈11产生与第一频段的射频信号对应的第一输出信号。第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号时，第一线圈11产生与第二频段的射频信号对应的第二输出信号。在一些实施方式中，第二线圈12可以称为第一主级线圈，第三线圈13可以称为第二主级线圈，第一线圈11可以称为次级线圈。

在一些实施方式中，第一射频放大电路20输出第一频段的射频信号的时间，与第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号的时间互不交叠；例如第一射频放大电路20输出第一频段的射频信号，与第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号交替进行。

如图1所示，第一谐振电路40、第二谐振电路50各自包括LC串联谐振电路，例如第一谐振电路40包括串联的电感L1和电容C1，第二谐振电路50包括串联的电感L2和电容C2。第一谐振电路40对在其谐振频率附近的信号相当于短路或者仅具有较小的阻抗；第二谐振电路50对在其谐振频率附近的信号相当于短路或者仅具有较小的阻抗。

第一线圈11的第一端OUT1通过第一谐振电路40接地，当第一线圈11上的信号频率与第一谐振电路40的谐振频率相同或接近时，第一谐振电路40处于谐振状态，相当于将第一线圈11的第一端OUT1短接接地；第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50接地；当第一线圈11上的信号频率与第二谐振电路50的谐振频率相同或接近时，第二谐振电路50处于谐振状态，相当于将第一线圈11的第二端OUT2短接接地。

具体的，第一谐振电路40的谐振频率处于第二频段，可以通过设置电感L1和电容C1的参数使得第一谐振电路40的谐振频率处于第二频段。第二谐振电路50的谐振频率处于第一频段，可以通过设置电感L2和电容C2的参数使得第二谐振电路50的谐振频率处于第一频段。

其中，频段是一个频率范围，具有对应的带宽。谐振频率处于某一频段，是指谐振频率在该频段对应的频率范围内，例如大于或等于该频率范围的下限频率且小于或等于该频率范围的上限频率。示例性的，第一谐振电路40的谐振频率为第二频段的中心频率，可以等于第二频段下限频率与上限频率之和的一半；第二谐振电路50的谐振频率为第一频段的中心频率，可以等于第一频段下限频率与上限频率之和的一半。

请结合图2参阅图3a，第一射频放大电路20输出第一频段的射频信号时，第一线圈11产生与第一频段的射频信号对应的第一输出信号，第一输出信号的频率在第一频段内；第一线圈11的第一端OUT1输出第一输出信号，第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50短接到地。

由于第二谐振电路50的谐振频率处于第一频段，第一射频放大电路20输出第一频段的射频信号时，第二谐振电路50处于谐振状态可以相当于短路，使得第一线圈11的第二端OUT2短接接地。

在第一射频放大电路20包括第一放大器21和第二放大器22的情况下，第一线圈11和第二线圈12可以实现平衡-不平衡转换，对于第一射频放大电路20输出的第一频段的差分射频信号，第一线圈11产生与第一频段的射频信号对应的第一输出信号，第一输出信号通过第一线圈11的第一端OUT1单端输出；在一些实施方式中，该巴伦10还可以实现对第一射频放大电路20输出的第一频段的射频信号进行阻抗转换。

请结合图2参阅图3b，第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号时，第一线圈11产生与第二频段的射频信号对应的第二输出信号，第一线圈11的第二端OUT2输出第二输出信号，第一线圈11的第一端OUT1通过第一谐振电路40短接到地。

第一谐振电路40的谐振频率处于第二频段，第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号时，第一谐振电路40处于谐振状态可以相当于短路，使得第一线圈11的第一端OUT1短接接地。

在第二射频放大电路30包括第三放大器31和第四放大器32的情况下，第一线圈11和第三线圈13可以实现平衡-不平衡转换，对于第二射频放大电路30输出的第二频段的差分射频信号，第一线圈11产生与第二频段的射频信号对应的第二输出信号，第二输出信号通过第一线圈11的第二端OUT2单端输出。在一些实施方式中，该巴伦10还可以实现对第一射频放大电路20输出的第一频段的射频信号进行阻抗转换。

通过在第一线圈11的第一端OUT1设置谐振频率处于第二频段的第一谐振电路40，第二端设置谐振频率处于第一频段的第二谐振电路50，使得与第一线圈11耦合的第二线圈12输入第一频段的射频信号时，第一线圈11的第二端OUT2通过所述第二谐振电路50短接到地，以及在第一线圈11的第一端OUT1输出第一频段的第一输出信号；而在与第一线圈11耦合的第三线圈13输入第二频段的射频信号时，第一线圈11的第一端OUT1通过所述第一谐振电路40短接到地，以及在第一线圈11的第二端OUT2输出第二频段的第二输出信号；可以实现在不同的主级线圈输入各自频段的射频信号时，将第一线圈11的其中一个输出端选择性接地，而将第一线圈11的另一输出端作为对应频段输出信号的输出端，以对射频信号进行阻抗转换。

相较于相关技术中对每个频段均设置独立的巴伦10，多个频段需要设置多组巴伦10，本申请实施例的射频放大器能够降低射频放大器占用的面积，利于射频前端模组的小型化。而且本申请实施例的射频放大器在不同的频段工作时，可以不需要通过开关切换不同的主级线圈（如第二线圈12和第三线圈13）与次级线圈（如第一线圈11）耦合，即射频放大器的负载电路和匹配电路可以不用设置开关器件，可以降低射频放大器的设计难度，简化射频放大器和射频前端模组的工艺流程。例如，整个射频放大器的所有电路都可以集成在基于HBT（异质结双极型晶体管，Heterojunction bipolar transisto）工艺的GaAs芯片内或就近设置在基板上，实现更高的集成度，而无需额外设置需通过其他芯片（例如SOI芯片）实现的射频开关。利用HBT工艺制作射频放大器，有利于射频放大器的效率、线性度、增益等各方面的性能提升。

在一些实施方式中，请参阅图2，射频放大器还包括容性器件90。以第二谐振电路50的谐振频率小于第二频段中的频率为例，第一线圈11的第二端OUT2还通过容性器件90接地。示例性的，在第二线圈12还连接第三射频放大电路60的情况下，第二谐振电路50的谐振频率还小于第三射频放大电路60对应的第三频段中的频率。

请结合图2参阅图3b，第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号时，第一谐振电路40相当于短路，第一线圈11的第一端OUT1通过第一谐振电路40短接到地。由于第一线圈11的第二端OUT2连接的第二谐振电路50的谐振频率处于第一频段，小于第二频段中的频率，对于第二频段的射频信号，第二谐振电路50的等效阻抗为感性，相当于会出现第一线圈11的第二端OUT2通过感性阻抗接地的情况；本申请实施例通过在第一线圈11的第二端OUT2连接容性器件90接地，可以拓展巴伦10的带宽和优化射频放大器输出阻抗的位置，改善第一线圈11的第二端OUT2的输出特性，提高第二输出信号的质量。

示例性的，第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号时，第二谐振电路50和容性器件90的整体阻抗为阻性或容性；可以更好的拓展巴伦10的带宽和优化射频放大器输出阻抗的位置，更好的改善第一线圈11的第二端OUT2的输出特性，提高第二输出信号的质量。

请结合图2参阅图3a，第一射频放大电路20输出第一频段的射频信号时，第二谐振电路50相当于短路，第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50短接到地。由于第一线圈11的第一端OUT1连接的第一谐振电路40的谐振频率处于第二频段，大于第一频段中的频率，对于第一频段的射频信号，第一谐振电路40的等效阻抗为容性，相当于第一线圈11的第一端OUT1通过容性阻抗接地，可以拓展巴伦10的带宽和优化射频放大器输出阻抗的位置，改善第一线圈11的第二端OUT2的输出特性，提高第二输出信号的质量。可以理解的，第一线圈11的第一端OUT1可以不用连接额外的容性器件90。

在一些实施方式中，如图4所示，射频放大器还包括：第三射频放大电路60、第三谐振电路71以及第一开关72。

其中，第三射频放大电路60与第二线圈12连接，第三射频放大电路60用于输出第三频段的射频信号。可选的，第三射频放大电路60为差分放大电路或者也可以为单端信号的射频放大电路；当第三射频放大电路60为差分放大电路时，可以包括第五放大器和第六放大器，第五放大器的输入端和第六放大器的输入端用于输入第三频段的差分射频信号，第五放大器的输出端连接第二线圈12的第一端，第六放大器的输出端连接第二线圈12的第二端，第五放大器和第六放大器可以实现对第三频段的差分射频信号的差分放大。

如图4所示，第三谐振电路71包括串联的电感L3和电容C3，第三谐振电路71的谐振频率处于第三频段；示例性的，第三频段与第二频段互不交叠，可选的，第三频段与第一频段也互不交叠。

如图4所示，第一开关72的第一端连接第一线圈11的第二端OUT2，第一开关72的第二端连接第二谐振电路50，第一开关72的第三端连接第三谐振电路71；第一开关72例如可以为单刀双掷开关。第一开关72能够切换第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50接地，或者通过第三谐振电路71接地。

第一开关72切换第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50接地时，图4所示的电路的原理和工作过程可以参阅前述对图2的说明，此处不再赘述。

请参阅图4，第一开关72切换第一线圈11的第二端OUT2通过第三谐振电路71接地。当第三射频放大电路60输出第三频段的射频信号，且第一开关72切换第一线圈11的第二端OUT2通过第三谐振电路71接地时，第一线圈11产生与第三频段的射频信号对应的第三输出信号，第一线圈11的第一端OUT1输出第三输出信号，第一线圈11的第二端OUT2通过第三谐振电路71短接到地。

第三谐振电路71的谐振频率处于第三频段，第三射频放大电路60输出第三频段的射频信号时，第三谐振电路71处于谐振状态可以相当于短路，使得第一线圈11的第二端OUT2短接接地。通过本申请实施例的巴伦10还可以实现对三种频段射频信号进行处理，能够降低射频放大器占用的面积，利于射频前端模组的小型化。

第三射频放大电路60为差分放大电路的情况下，第一线圈11和第二线圈12可以实现平衡-不平衡转换。对于第三射频放大电路60输出的第三频段的差分射频信号，第一线圈11产生的与第三频段的射频信号对应的第三输出信号，通过第一线圈11的第一端OUT1单端输出；在一些实施方式中，该巴伦10还可以实现对第一射频放大电路20输出的第一频段的射频信号进行阻抗转换。

在其他一些实施方式中，本申请实施例的巴伦10还可以实现对四种或者四种以上频段射频信号进行处理。例如第二线圈12还连接第四射频放大电路，第一开关72还能够切换第一线圈11的第二端OUT2通过第四谐振电路接地，第四谐振电路的谐振频率处于第四射频放大电路对应的第四频段；或者第二线圈12还连接第四射频放大电路和第五射频放大电路，第一开关72还能够切换第一线圈11的第二端OUT2通过第五谐振电路接地或者第六谐振电路接地。或者可以在第三线圈13连接多个射频放大电路，以及第一线圈11的第一端OUT1能够通过开关切换通过不同谐振频率的谐振电路接地。

示例性的，巴伦10、第一谐振电路40、第二谐振电路50、第三谐振电路71，以及第一射频放大电路20、第二射频放大电路30、第三射频放大电路60集成于第一芯片，第一开关72设置在第二芯片，第一芯片与第二芯片连接。

举例而言，第一芯片和第二芯片可以采用不同的工艺。例如，第一芯片采用HBT工艺，可以称为HBT芯片；第二芯片采用CMOS工艺，可以称为CMOS芯片；可选的，第二芯片可以为SOI（silicon-on-insulator，绝缘体上硅）芯片。在集成射频放大电路的工艺不适合制作开关器件的情况下，通过将第一开关72设置在第二芯片，可以简化射频链路的复杂度，提高射频放大器的性能。

在另一些实施方式中，如图5所示，射频放大器还包括第三射频放大电路60、调谐电路81和第二开关82。

第三射频放大电路60与第二线圈12连接，第三射频放大电路60用于输出第三频段的射频信号。可选的，第三射频放大电路60为差分放大电路或者也可以为单端信号的射频放大电路。

第二开关82用于切换调谐电路81与第二谐振电路50连接或断开，以调整第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第三频段或第二频段。例如在第二开关82切换调谐电路81与第二谐振电路50断开的情况下，第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第二频段，图5所示的电路的原理和工作过程可以参阅前述对图2的说明，此处不再赘述。

请参阅图5，第二开关82切换调谐电路81与第二谐振电路50连接，第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第三频段。当第三射频放大电路60输出第三频段的射频信号，且第二开关82切换以调整第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第三频段谐振电路时，第一线圈11产生与第三频段的射频信号对应的第三输出信号，第一线圈11的第一端OUT1输出第三输出信号，第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50和调谐电路81短接到地。

第三谐振电路71的谐振频率处于第三频段，第三射频放大电路60输出第三频段的射频信号时，第二谐振电路50和调谐电路81整体处于谐振状态可以相当于短路，使得第一线圈11的第二端OUT2短接接地；通过本申请实施例的巴伦10还可以实现对三种频段射频信号进行处理，能够降低射频放大器占用的面积，利于射频前端模组的小型化。

第三射频放大电路60为差分放大电路的情况下，第一线圈11和第二线圈12可以实现平衡-不平衡转换。对于第三射频放大电路60输出的第三频段的差分射频信号，第一线圈11产生的与第三频段的射频信号对应的第三输出信号，通过第一线圈11的第一端OUT1单端输出；在一些实施方式中，该巴伦10还可以实现对第一射频放大电路20输出的第一频段的射频信号进行阻抗转换。

示例性的，请参阅图6a和图6b，调谐电路81包括电感LL1和/或电容CC1，第二开关82用于将调谐电路81与第二谐振电路50串联。举例而言，当第二开关82用于切换调谐电路81与第二谐振电路50断开，如切换第二谐振电路50直接接地时，第二谐振电路50的谐振频率处于第二频段；当第二开关82切换第二谐振电路50通过调谐电路81接地时，第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第三频段。

示例性的，请参阅图6c和图6d，调谐电路81包括电感LL2和/或电容CC2，第二开关82用于将调谐电路81与第二谐振电路50中的至少部分器件并联。如图6c所示，第二谐振电路50包括串联的电容C2以及电感L21和电感L22，第二开关82用于将调谐电路81中的电感LL2与第二谐振电路50中的电感L22并联；如图6d所示，第二谐振电路50包括串联的电容C2以及电感L21和电感L22，调谐电路81包括第二调谐电路81b，第二调谐电路81b对应的第二开关82用于将第二调谐电路81b中的电容CC2与和电感L22并联。举例而言，当该第二开关82将调谐电路81和第二谐振电路50中的至少部分器件并联时，第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第三频段；当第二开关82断开调谐电路81和第二谐振电路50的连接时，第二谐振电路50的谐振频率处于第二频段。

示例性的，请参阅图6d，调谐电路81包括第一调谐电路81a，第一调谐电路81a包括接地线路，第一调谐电路81a对应的第二开关82的第一端连接在第二谐振电路50中相邻两器件之间，第二开关82的第二端连接接地线路；第二开关82连通时接地线路将第二谐振电路50中的至少部分器件短路。如图6d所示，第二谐振电路50包括串联的电容C2以及电感L21和电感L22，第二开关82连通时接地线路将电感L22短路。举例而言，当第二开关82断开该接地线路和第二谐振电路50的连接时，第二谐振电路50的谐振频率处于第二频段；当第二开关82将接地线路和第二谐振电路50连接时，第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第三频段。

在其他一些实施方式中，本申请实施例的巴伦10还可以实现对四种或者四种以上频段射频信号进行处理。例如第二线圈12还连接第四射频放大电路，如图6d所示，射频放大器包括多个调谐电路81（如第一调谐电路81a和第二调谐电路81b），第二开关82可以切换不同的调谐电路81与第二谐振电路50连接，以使得第二谐振电路50和调谐电路81整体的谐振频率处于第三频段或者第四射频放大电路对应的第四频段。或者可以在第三线圈13连接多个射频放大电路，以及第二谐振电路50能够通过开关切换连接不同的调谐电路81。

示例性的，巴伦10、第一谐振电路40、第二谐振电路50，以及第一射频放大电路20、第二射频放大电路30、第三射频放大电路60集成于第一芯片，第二开关82集成于第二芯片，第一芯片与第二芯片可以设置于同一基板，并通过引线或基板上的线路实现连接。

举例而言，第一芯片和第二芯片可以采用不同的工艺。例如，第一芯片采用HBT工艺，可以称为HBT芯片；第二芯片采用CMOS工艺，可以称为CMOS芯片；可选的，第二芯片可以为SOI（silicon-on-insulator，绝缘体上硅）芯片。在集成射频放大电路的工艺不适合制作开关器件的情况下，通过将第二开关82设置在第二芯片，可以简化射频链路的复杂度，提高射频放大器的性能。

调谐电路81可以集成于第一芯片，或者调谐电路81可以设置在第一芯片外。调谐电路81设置在第一芯片外，可以简化第一芯片的布线。示例性地，调谐电路81中的电容和电感可采用贴片元件实现，各贴片元件与第一芯片、第二芯片设置于同一基板，并通过基板上的线路实现连接，从而可以简化第一芯片与第二芯片之间的连接线路。

在一些实施方式中，请参阅图7a，射频放大器包括多个平行间隔设置的金属层，如包括至少三个平行间隔设置的金属层A1、金属层A2、金属层A3。可选的，各金属层形成于射频基板或者形成于半导体芯片。

第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13形成于不同金属层，第一线圈11所在的金属层位于第二线圈12所在的金属层和第三线圈13所在的金属层之间。举例而言，第一线圈11所在的金属层A2位于第二线圈12所在的金属层A1和第三线圈13所在的金属层A3之间，使得第一线圈11既能与第二线圈12耦合，也可以与第三线圈13耦合；还可以简化布线。

示例性的，如图7a所示，在第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13形成于不同金属层的情况下，沿垂直于金属层的方向Z，第二线圈12的投影与第一线圈11的投影至少部分重合，第三线圈13的投影与第一线圈11的投影至少部分重合。能够提高第一线圈11与第二线圈12的耦合效果，也可以提高第一线圈11与第三线圈13的耦合效果，提高巴伦10效率，减小损耗。

在另一些实施方式中，请参阅图7b，射频放大器包括平行间隔设置的第一金属层B1和第二金属层B2；第一线圈11形成于第一金属层B1，第二线圈12和第三线圈13形成于第二金属层B2，且第二线圈12和第三线圈13间隔设置。使得第一线圈11既能与第二线圈12耦合，也可以与第三线圈13耦合；而且占用的金属层层数较少，利于射频放大器和射频前端模组的小型化。

可选的，各金属层形成于射频基板或者形成于半导体芯片。

示例性的，在第一线圈11形成于第一金属层B1，第二线圈12和第三线圈13形成于第二金属层B2的情况下，沿垂直于第一金属层B1的方向Z，第二线圈12的投影与第一线圈11的投影至少部分重合，第三线圈13的投影与第一线圈11的投影至少部分重合。能够提高第一线圈11与第二线圈12的耦合效果，也可以提高第一线圈11与第三线圈13的耦合效果，提高巴伦10效率，减小损耗。

本申请实施例的射频放大器，包括：巴伦10、第一射频放大电路20、第二射频放大电路30、第一谐振电路40和第二谐振电路50。其中巴伦10包括第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13；第一线圈11与第二线圈12耦合，且第一线圈11与第三线圈13耦合；第一射频放大电路20与第二线圈12连接，第二射频放大电路30与第三线圈13连接；第一射频放大电路20用于输出第一频段的射频信号，第二射频放大电路30用于输出第二频段的射频信号，第一频段与第二频段互不交叠；第一谐振电路40包括串联的电感和电容，第二谐振电路50包括串联的电感和电容，第一谐振电路40的谐振频率处于第二频段，第二谐振电路50的谐振频率处于第一频段；第一线圈11的第一端OUT1通过第一谐振电路40接地，第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50接地；第一射频放大电路20输出第一频段的射频信号时，第一线圈11产生与第一频段的射频信号对应的第一输出信号，第一线圈11的第一端OUT1输出第一输出信号，第一线圈11的第二端OUT2通过第二谐振电路50短接到地；第二射频放大电路30输出第二频段的射频信号时，第一线圈11产生与第二频段的射频信号对应的第二输出信号，第一线圈11的第二端OUT2输出第二输出信号，第一线圈11的第一端OUT1通过第一谐振电路40短接到地。相较于相关技术中对每个频段均设置独立的巴伦10，多个频段需要设置多组巴伦10，本申请实施例的射频放大器能够降低射频放大器占用的面积，利于射频前端模组的小型化。

而且本申请实施例的射频放大器在不同的频段工作时，可以不需要通过开关切换不同的主级线圈（如第二线圈12和第三线圈13）与次级线圈（如第一线圈11）耦合，即射频放大器可以不用设置开关器件，可以降低射频放大器的制造难度，简化射频放大器和射频前端模组的工艺流程。

请结合前述实施例参阅图8，本申请实施例还提供了一种射频前端模组，该射频前端模组包括前述的射频放大器。

作为一种实施方式，射频前端模组可以包括第一芯片和第二芯片，第一芯片内集成有前述射频放大器的至少部分电路；第二芯片可以集成前述射频放大器的控制电路和/或前述射频放大器的第一开关72或第二开关82。第二芯片与第一芯片电连接。示例性地，第一芯片和第二芯片可以采用不同的工艺，例如，第一芯片采用HBT工艺，可以称为HBT芯片，第二芯片采用CMOS工艺，可以称为CMOS芯片。

在一些实施方式中，射频前端模组还可以包括射频开关、低噪声放大器、滤波器、双工器等，可以集成为一个模组，从而提高集成度和性能，并使体积小型化。

本申请实施例提供的射频前端模组的具体原理和实现方式均与前述实施例的射频放大器类似，此处不再赘述。

应当理解，在此本申请中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种射频放大器，其特征在于，所述射频放大器包括：

巴伦，所述巴伦包括第一线圈、第二线圈和第三线圈；所述第一线圈与所述第二线圈耦合，且所述第一线圈与所述第三线圈耦合；

第一射频放大电路和第二射频放大电路，所述第一射频放大电路与所述第二线圈连接，所述第二射频放大电路与所述第三线圈连接；所述第一射频放大电路用于输出第一频段的射频信号，所述第二射频放大电路用于输出第二频段的射频信号，所述第一频段与所述第二频段互不交叠；

第一谐振电路和第二谐振电路，所述第一谐振电路包括串联的电感和电容，所述第二谐振电路包括串联的电感和电容，所述第一谐振电路的谐振频率处于所述第二频段，所述第二谐振电路的谐振频率处于所述第一频段；所述第一线圈的第一端通过所述第一谐振电路接地，所述第一线圈的第二端通过所述第二谐振电路接地；

所述第一射频放大电路输出第一频段的射频信号时，所述第一线圈产生与所述第一频段的射频信号对应的第一输出信号，所述第一线圈的第一端输出所述第一输出信号，所述第一线圈的第二端通过所述第二谐振电路短接到地；所述第二射频放大电路输出第二频段的射频信号时，所述第一线圈产生与所述第二频段的射频信号对应的第二输出信号，所述第一线圈的第二端输出所述第二输出信号，所述第一线圈的第一端通过所述第一谐振电路短接到地。

2.根据权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，所述射频放大器还包括：

第三射频放大电路，所述第三射频放大电路与所述第二线圈连接，所述第三射频放大电路用于输出第三频段的射频信号；

第三谐振电路，所述第三谐振电路包括串联的电感和电容，所述第三谐振电路的谐振频率处于所述第三频段；

第一开关，所述第一开关的第一端连接所述第一线圈的第二端，所述第一开关的第二端连接所述第二谐振电路，所述第一开关的第三端连接所述第三谐振电路；所述第一开关能够切换所述第一线圈的第二端通过所述第二谐振电路接地，或者通过所述第三谐振电路接地；

所述第三射频放大电路输出第三频段的射频信号，且所述第一开关切换所述第一线圈的第二端通过所述第三谐振电路接地时，所述第一线圈产生与所述第三频段的射频信号对应的第三输出信号，所述第一线圈的第一端输出所述第三输出信号，所述第一线圈的第二端通过所述第三谐振电路短接到地。

3.根据权利要求2所述的射频放大器，其特征在于，所述巴伦、所述第一谐振电路、所述第二谐振电路、所述第三谐振电路，以及所述第一射频放大电路、所述第二射频放大电路、所述第三射频放大电路集成于第一芯片，所述第一开关设置在第二芯片，所述第一芯片与所述第二芯片连接。

4.根据权利要求1所述的射频放大器，其特征在于，所述射频放大器还包括：

第三射频放大电路，所述第三射频放大电路与所述第二线圈连接，所述第三射频放大电路用于输出第三频段的射频信号；

调谐电路和第二开关，所述第二开关用于切换所述调谐电路与所述第二谐振电路连接或断开，以调整所述第二谐振电路和所述调谐电路整体的谐振频率处于所述第三频段或所述第二频段；

所述第三射频放大电路输出第三频段的射频信号，且所述第二开关切换以调整所述第二谐振电路和所述调谐电路整体的谐振频率处于所述第三频段谐振电路时，所述第一线圈产生与所述第三频段的射频信号对应的第三输出信号，所述第一线圈的第一端输出所述第三输出信号，所述第一线圈的第二端通过所述第二谐振电路和所述调谐电路短接到地。

5.根据权利要求4所述的射频放大器，其特征在于，所述巴伦、所述第一谐振电路、所述第二谐振电路，以及所述第一射频放大电路、所述第二射频放大电路、所述第三射频放大电路集成于第一芯片，所述第二开关设置第二芯片，所述第一芯片与所述第二芯片连接；

所述调谐电路集成于所述第一芯片，或者所述调谐电路设置在所述第一芯片外。

6.根据权利要求4所述的射频放大器，其特征在于，所述调谐电路包括电容和/或电感，所述第二开关用于将所述调谐电路与所述第二谐振电路串联，或者用于将所述调谐电路与所述第二谐振电路中的至少部分器件并联；或者

所述调谐电路包括接地线路，所述第二开关的第一端连接在所述第二谐振电路中相邻两器件之间，所述第二开关的第二端连接所述接地线路；所述第二开关连通时所述接地线路将所述第二谐振电路中的至少部分器件短路。

7.根据权利要求1-6中任一项所述射频放大器，其特征在于，所述射频放大器还包括容性器件；

所述第二谐振电路的谐振频率，小于所述第二频段中的频率，所述第一线圈的第二端还通过所述容性器件接地。

8.根据权利要求7所述的射频放大器，其特征在于，所述第二射频放大电路输出第二频段的射频信号时，所述第二谐振电路和所述容性器件的整体阻抗为阻性或容性。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的射频放大器，其特征在于，所述第一频段为N77频段，所述第二频段为N79频段；或者所述第一频段为N79频段，所述第二频段为N77频段；或者

所述第一频段为2.4GHz频段，所述第二频段为5GHz频段；或者所述第一频段为5GHz频段，所述第二频段为2.4GHz频段；或者

所述第一频段为28GHz频段，所述第二频段为39GHz频段；或者所述第一频段为39GHz频段，所述第二频段为28GHz频段。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的射频放大器，其特征在于，所述第一射频放大电路包括第一放大器和第二放大器，所述第一放大器的输入端和所述第二放大器的输入端用于输入第一频段的差分射频信号，所述第一放大器的输出端连接所述第二线圈的第一端，所述第二放大器的输出端连接所述第二线圈的第二端；和/或

所述第二射频放大电路包括第三放大器和第四放大器，所述第三放大器的输入端和所述第四放大器的输入端用于输入第二频段的差分射频信号，所述第三放大器的输出端连接所述第三线圈的第一端，所述第四放大器的输出端连接所述第三线圈的第二端。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的射频放大器，其特征在于，所述射频放大器包括多个平行间隔设置的金属层；

所述第一线圈、所述第二线圈和所述第三线圈形成于不同金属层，所述第一线圈所在的金属层位于所述第二线圈所在的金属层和所述第三线圈所在的金属层之间。

12.根据权利要求11所述的射频放大器，其特征在于，沿垂直于所述金属层的方向，所述第二线圈的投影与所述第一线圈的投影至少部分重合，所述第三线圈的投影与所述第一线圈的投影至少部分重合。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的射频放大器，其特征在于，所述射频放大器包括平行间隔设置的第一金属层和第二金属层；

所述第一线圈形成于所述第一金属层，所述第二线圈和所述第三线圈形成于所述第二金属层，且所述第二线圈和所述第三线圈间隔设置。

14.根据权利要求13所述的射频放大器，其特征在于，沿垂直于所述第一金属层的方向，所述第二线圈的投影与所述第一线圈的投影至少部分重合，所述第三线圈的投影与所述第一线圈的投影至少部分重合。

15.一种射频前端模组，其特征在于，包括：权利要求1至14中任一项所述的射频放大器。