CN201789471U

CN201789471U - 射频功率放大器

Info

Publication number: CN201789471U
Application number: CN2010201659668U
Authority: CN
Inventors: 陈智圣; 彭天云; 黄韦渊; 王文斌
Original assignee: HUAXIN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUAXIN SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; Walsin Technology Corp
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-03-26

Abstract

本实用新型关于一种射频功率放大器，包括一输入匹配单元、一射频功率放大单元、一输出匹配单元及一功率放大控制器等；该射频功率放大单元由数个放大器组成，其在功率放大控制器的控制下，分别产生一高频带射频放大路径及一低频带射频放大路径，并依序执行前级、次级及后级放大，而在功率放大控制器的切换控制下，两射频放大路径共享同一组放大器以执行后级放大，借此可减少一组放大器，以大幅缩小放大器晶体管的布局面积及制造成本，且符合小型化的趋势。

Description

射频功率放大器

技术领域

本实用新型关于一种射频功率放大器，尤指一种利用特殊线路设计与控制技术使高、低频带射功率放大单元得以共享一后级放大器，借以减少放大器晶体管的布局面积及制造成本，并符合小型化趋势的射频功率放大器。

背景技术

如图7所示一种既有的射频功率放大器，其运用行动设备上，以便在GSM/DCS双频模式下分别提供低频带射频功率放大或高频带射频功率功大，该射频功率放大器大致包括两个输入匹配电路71、72、数个放大器AMP1～AMP6、两个输出匹配电路73、74及一功率放大控制器(PACONTROLLER)70等；其中：

一输入匹配电路71、放大器AMP1～AMP3及一输出匹配电路73构成一功率放大路径，另一匹配电路72、放大器AMP4～AMP6及一输出匹配电路74则构成另一功率放大路径，其在功率放大控制器70的控制下分别工作在低频带射频放大模式(GSM)及高频带射频放大模式(DCS)。而各个放大器AMP1～AMP6是由布局在一起的多数晶体管所分别构成，该等放大器AMP1～AMP6并分别由功率放大控制器70控制其开关、偏压及电流，使其分别工作在低频带射频放大或高频带射频放大。

而为使射频功率放大器具有高功率输出，两个功率放大路径的第三级放大器AMP3、AMP6必须由数量较大的晶体管组成，如放大器AMP3需要40颗晶体管，放大器AMP6则需要60颗晶体管，才能符合系统规格的需求。然而，晶体管的需求量大意味着需要比较大的布局面积，但大的布局面积不仅使制造成本提高，亦不符合行动设备小型化的趋势。故如何在符合高功率输出的前提下，减少晶体管使用数量、缩小布局面积，是既有射频功率放大器可进一步检讨并谋求可行解决方案的重要课题。

发明内容

因此，本实用新型主要目的在提供一种射频功率放大器，其可在符合高功率输出的前提下，有效减少放大器的晶体管数量，缩小布局面积，进而可降低制造成本，并符合小型化趋势。

为达成前述目的采取的主要技术手段令前述射频功率放大器包括有：

一输入匹配单元，具有一高频带射频信号输入端、一低频带射频信号输入端及至少一输出端；

一射频功率放大单元，至少一输入端及至少一输出端，主要由数个放大器相互连接所组成，并分别构成一高频带功率放大路径及一低频带功率放大路径，该高、低频带功率放大路径上分别由数个放大器执行前级、次级与后级放大，又高、低频带功率放大路径的后级放大共享同一组放大器；

一输出匹配单元，具有至少一输入端、一高频带射频输出端及一低频带射频输出端，其输入端与射频功率放大单元的输出端连接；

一功率放大控制器，分别与射频功率放大单元中的各个放大器连接，以控制其开关、偏压与电流，并分别启动高频带功率放大路径及低频带功率放大路径，进而使其一组放大器共享于高、低频带功率放大路径的后级放大；

利用前述设计的射频功率放大器可减少一组放大器，借此可大幅缩小放大器晶体管的布局面积及制造成本，且符合小型化的趋势。

附图说明

图1是本实用新型第一较佳实施例的电路图；

图2是本实用新型第二较佳实施例的电路图；

图3是本实用新型第三较佳实施例的电路图；

图4是本实用新型第四较佳实施例的电路图；

图5是本实用新型第五较佳实施例的电路图；

图6是本实用新型第六较佳实施例的电路图；以及

图7是传统射频功率放大器的电路图。

具体实施方式

关于本实用新型第一较佳实施例的电路构造，如图1所示，包括有一输入匹配单元10A、一射频功率放大单元20A、一输出匹配单元30A及一功率放大控制器40；其中，于本实施例中，该输入匹配单元10包括两输入匹配电路11A、11B，其中一输入匹配电路11A具有一高频带射频信号输入端(DCS RFIN)及一输出端，另一输入匹配电路11B则具有一低频带射频信号输入端(GSM RFIN)及一输出端；又

该射频功率放大单元20A是由六个相互连接的放大器AMP1～AMP6所组成，其中，放大器AMP1～AMP3依序串接以提供一高频带功率放大路径，该等放大器AMP1～AMP3的晶体管颗数(m)依序为2，5，40，其依序分别执行前级放大、次级放大及后级放大；

又放大器AMP4～AMP6、AMP3则提供一低频带功率放大路径，其中放大器AMP4～AMP6依序串接，且放大器AMP4(m＝2)、AMP5(m＝5)分别执行前级放大与次级放大，而放大器AMP6(m＝20)又与放大器AMP3(m＝40)并联，以共同在低频带功率放大路径上提供后级放大，其意味着低频带功率放大路径的后级放大共享了高频带功率放大路径的后级放大器AMP3(m＝40)，而两放大器AMP6、AMP3(m＝20+40)共同用于执行后级放大，符合了高功率输出的要求，相较于传统射频功率放大器上低频带功率放大路径的后级放大器(m＝60)，大幅减少40颗晶体管。又本实施例中，两后级放大器AMP6、AMP3的输出端合并为单一输出端；

又该输出匹配单元30A是由一三讯耦合器(Triplexer)构成，其具有一输入端、一高频带射频输出端(DCS RFOUT)及一低频带射频输出端(GSMRFOUT)，其输入端与射频功率放大单元20A的输出端连接；

再者，该功率放大控制器40分别与射频功率放大单元中的各个放大器AMP1～AMP6连接，以控制其开关、偏压与电流，进而据以分别启动高频带功率放大路径及低频带功率放大路径，并使其中一放大器AMP3共享于高、低频带功率放大路径的后级放大。

根据上述电路设计可知，该射频功率放大单元20A在功率放大控制器40控制下而提供高频带功率放大路径时，高频带射频信号是由输入匹配电路11A的高频带射频信号输入端(DCS RFIN)输入，并通过射频功率放大单元20A的放大器AMP1～AMP3依序执行前级、次级与后级放大后，经由输出匹配单元30A的高频带射频信号输出端(DCS RFOUT)送出。

该射频功率放大单元20A在功率放大控制器40控制下而启动低频带功率放大路径时，低频带射频信号是由输入匹配电路11B的低频带射频信号输入端(GSM RFIN)输入，并通过射频功率放大单元20A的放大器AMP4、AMP5、(AMP6+AMP3)依序执行前级、次级与后级放大后，经由输出匹配单元30A的低频带射频信号输出端(GSM RFOUT)送出。

又请参阅图2所示，是本实用新型第二较佳实施例的电路构造，主要仍由一输入匹配单元10A、一射频功率放大单元20A、一输出匹配单元30B及一功率放大控制器40所组成；不同处在：该射频功率放大单元20A的两后级放大器AMP3、AMP6的输出端未合并，而个别地与输出匹配单元30B连接，该输出匹配单元30B具有三个输入端、一高频带射频信号输出端(DCSRFOUT)及一低频带射频信号输出端(GSM RFOUT)，其中两输入端共同连接至前述共享的后级放大器AMP3的输出端，另一输入端则连接另一后级放大器AMP6的输出端，由该输出匹配单元30B执行信号耦合。

如图3所示，是本实用新型第三较佳实施例的电路构造，包括有一输入匹配单元10A、一射频功率放大单元20B、一输出匹配单元30A及一功率放大控制器40；其中，该输入匹配单元10、输出匹配单元30A及功率放大控制器40与第一较佳实施例相同，不同处在于该射频功率放大单元20B的构造，该射频功率放大单元20B是由五个相互连接的放大器AMP1～AMP4、AMP6所组成，其中，放大器AMP1～AMP3依序串接以提供一高频带功率放大路径，该等放大器AMP1～AMP3的晶体管颗数(m)依序为2，5，40，其依序分别执行前级放大、次级放大及后级放大；

又放大器AMP4、AMP2、AMP6亦依序串接，其中放大器AMP6又与放大器AMP3并联，以提供一低频带功率放大路径。与第一较佳实施例相较，低频带功率放大路径除后级放大共享了高低频带功率放大路径上的后级放大器AMP3外，进一步共享了放大器AMP2。因此本实施例中，除了低频带功率放大路径上的后级放大器AMP6(m＝20)减少了40颗晶体管，又进一步省略了一个次级放大器(m＝5)，共减少了45颗晶体管。

该射频功率放大单元20B在功率放大控制器40控制下而提供高频带功率放大路径时，高频带射频信号是由输入匹配电路11A的高频带射频信号输入端(DCS RFIN)输入，并通过射频功率放大单元20B的放大器AMP1～AMP3依序执行前级、次级与后级放大后，经由输出匹配单元30A的高频带射频信号输出端(DCS RFOUT)送出。

该射频功率放大单元20B在功率放大控制器40控制下而启动低频带功率放大路径时，低频带射频信号是由输入匹配电路11B的低频带射频信号输入端(GSM RFIN)输入，并通过射频功率放大单元20B的放大器AMP4、AMP2、(AMP6+AMP3)依序执行前级、次级与后级放大后，经由输出匹配单元30A的低频带射频信号输出端(GSM RFOUT)送出。

再请参阅图4所示，是本实用新型第四较佳实施例的电路构造，其与第三较佳实施例大致相同，主要仍由一输入匹配单元10A、一射频功率放大单元20B、一输出匹配单元30B及一功率放大控制器40所组成；不同处在：该射频功率放大单元20B的两后级放大器AMP3、AMP6的输出端未合并，而个别地与输出匹配单元30B连接，该输出匹配单元30B具有三个输入端、一高频带射频信号输出端(DCS RFOUT)及一低频带射频信号输出端(GSMRFOUT)，其中两输入端共同连接至前述共享之后级放大器AMP3的输出端，另一输入端则连接另一后级放大器AMP6的输出端，由该输出匹配单元30B执行信号耦合。

如图5所示，是本实用新型第五较佳实施例的电路构造，包括有一输入匹配单元10B、一射频功率放大单元20C、一输出匹配单元30A及一功率放大控制器40；其中，该输出匹配单元30A及功率放大控制器40与第一较佳实施例相同，不同处在于该输入匹配单元10B与射频功率放大单元20B具有变化设计：

于本实施例中，该输入匹配单元10是由一双工器(Diplexer)构成，其具有一高频带射频信号输入端(DCS RFIN)、一低频带射频信号输入端(GSMRFIN)及一输出端，透过切换选择输入高频带或低频带射频信号；

该射频功率放大单元20C是由四个相互连接的放大器AMP1～AMP3、AMP6所组成，其中，放大器AMP1～AMP3仍依序串接以提供一高频带功率放大路径，该等放大器AMP1～AMP3的晶体管颗数(m)依序为2，5，40，并依序分别执行前级放大、次级放大及后级放大；

又放大器AMP1、AMP2、AMP6依序串接，其中放大器AMP6又与放大器AMP3并联，以提供一低频带功率放大路径。与第三较佳实施例相较，低频带功率放大路径除后级放大共享了高低频带功率放大路径上的次级、后级放大器AMP2、AMP3外，进一步在初级放大时共享了放大器AMP1。因此本实施例除了低频带功率放大路径上的后级放大器AMP6(m＝20)减少了40颗晶体管，又省略了一个初级放大器(m＝2)及一个次级放大器(m＝5)，共减少了47颗晶体管。

该射频功率放大单元20C在功率放大控制器40控制下而提供高频带功率放大路径时，高频带射频信号是由输入匹配单元10B的高频带射频信号输入端(DCS RFIN)输入，并通过射频功率放大单元20C的放大器AMP1～AMP3依序执行前级、次级与后级放大后，经由输出匹配单元30A的高频带射频信号输出端(DCS RFOUT)送出。

又射频功率放大单元20C在功率放大控制器40控制下而启动低频带功率放大路径时，低频带射频信号是由输入匹配单元10B的低频带射频信号输入端(GSM RFIN)输入，并通过射频功率放大单元20C的放大器AMP1、AMP2、(AMP6+AMP3)依序执行前级、次级与后级放大后，经由输出匹配单元30A的低频带射频信号输出端(GSM RFOUT)送出。

另请参阅图6所示，是本实用新型第六较佳实施例的电路构造，其与第五较佳实施例大致相同，主要仍由一输入匹配单元10B、一射频功率放大单元20C、一输出匹配单元30B及一功率放大控制器40所组成；不同处在：该射频功率放大单元20C的两后级放大器AMP3、AMP6的输出端未合并，而个别地与输出匹配单元30B连接，该输出匹配单元30B具有三个输入端、一高频带射频信号输出端(DCS RFOUT)及一低频带射频信号输出端(GSMRFOUT)，其中两输入端共同连接至前述共享之后级放大器AMP3的输出端，另一输入端则连接另一后级放大器AMP6的输出端，由该输出匹配单元30B执行信号耦合。

由上述可知，本实用新型利用特殊的线路设计使射频功率放大器可在高频带及低频带功率放大路径上共享一后级放大器，甚至可进一步共享前级与次级放大器，如此一来可有效减少晶体管数量与布局面积，进而降低射频功率放大器的芯片成本，并符合小型化趋势。

Claims

1.一种射频功率放大器，其特征在于包括有：

一功率放大控制器，分别与射频功率放大单元中的各个放大器连接，以控制其开关、偏压与电流，并分别启动高频带功率放大路径及低频带功率放大路径，进而使其中一组放大器共享于高、低频带功率放大路径的后级放大。

2.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于该射频功率放大单元由六个相互连接的放大器AMP1～AMP6所组成，其中，放大器AMP1～AMP3依序串接以提供一高频带功率放大路径，其依序分别执行前级放大、次级放大及后级放大；

又放大器AMP4～AMP6依序串接，其中放大器AMP6又与放大器AMP3并接，以提供一低频带功率放大路径，进而在低频带功率放大路径上共享该放大器AMP3。

3.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于该射频功率放大单元是由五个相互连接的放大器AMP1～AMP4、AMP6所组成，其中，放大器AMP1～AMP3依序串接以提供一高频带功率放大路径，其依序分别执行前级放大、次级放大及后级放大；

又放大器AMP4、AMP2、AMP6依序串接其中放大器AMP6、AMP3且相互并联，以提供一低频带功率放大路径，借此在低频带功率放大路径上共享高频带功率放大路径上的次级放大器AMP2与后级放大器AMP3。

4.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于该射频功率放大单元是由四个相互连接的放大器AMP1～AMP3、AMP6所组成，其中，放大器AMP1～AMP3依序串接以提供一高频带功率放大路径，其依序分别执行前级放大、次级放大及后级放大；

又放大器AMP1、AMP2、AMP6依序串接，其中放大器AMP6又与放大器AMP3相互并联，以提供一低频带功率放大路径，借此在低频带功率放大路径上共享高频带功率放大路径上的放大器AMP1～AMP3。

5.如权利要求2或3所述的射频功率放大器，其特征在于该输入匹配单元包括两输入匹配电路，其中一输入匹配电路具有一高频带射频信号输入端及一输出端，另一输入匹配电路则具有一低频带射频信号输入端及一输出端。

6.如权利要求4所述的射频功率放大器，其特征在于该输入匹配单元是由一双工器构成，其具有一高频带射频信号输入端、一低频带射频信号输入端及一输出端。

7.如权利要求2至4中任一项所述的射频功率放大器，其特征在于该输出匹配单元是由一三讯耦合器构成，其具有一输入端、一高频带射频输出端及一低频带射频输出端；该射频功率放大单元的后级放大器AMP3、AMP6的输出端共接，并进一步与输出匹配单元的输入端连接。

8.如权利要求5所述的射频功率放大器，其特征在于该输出匹配单元是由一三讯耦合器构成，其具有一输入端、一高频带射频输出端及一低频带射频输出端；该射频功率放大单元的后级放大器AMP3、AMP6的输出端共接，并进一步与输出匹配单元的输入端连接。

9.如权利要求6所述的射频功率放大器，其特征在于该输出匹配单元是由一三讯耦合器构成，其具有一输入端、一高频带射频输出端及一低频带射频输出端；该射频功率放大单元的后级放大器AMP3、AMP6的输出端共接，并进一步与输出匹配单元的输入端连接。

10.如权利要求2至4中任一项所述的射频功率放大器，其特征在于该输出匹配单元是由一三讯耦合器构成，其具有三输入端、一高频带射频输出端及一低频带射频输出端，其中两输入端共同连接至射频功率放大单元的放大器AMP3输出端，另一输入端连接至射频功率放大单元的放大器AMP6输出端。

11.如权利要求5所述的射频功率放大器，其特征在于该输出匹配单元是由一三讯耦合器构成，其具有三输入端、一高频带射频输出端及一低频带射频输出端，其中两输入端共同连接至射频功率放大单元的放大器AMP3输出端，另一输入端连接至射频功率放大单元的放大器AMP6输出端。

12.如权利要求6所述的射频功率放大器，其特征在于该输出匹配单元是由一三讯耦合器构成，其具有三输入端、一高频带射频输出端及一低频带射频输出端，其中两输入端共同连接至射频功率放大单元的放大器AMP3输出端，另一输入端连接至射频功率放大单元的放大器AMP6输出端。