CN207070029U - 一种滤波电路、射频功率放大器及通信终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滤波电路，包括：至少一个电容器和串联在输入端和输出端之间的至少一个电阻；所述电容器一端与所述电阻的输出端连接，另一端与接地端连接；其中，所述电容器的输出电压信号随所述电容器的电容量调整，所述电容器的电容量根据所述滤波电路的输入电压信号对所述电容器两端电压的调整而变化，所述电容器两端的电压与所述电容器的电容量成正比。本实用新型还同时公开了一种射频功率放大器和通信终端。

Description

一种滤波电路、射频功率放大器及通信终端

技术领域

本实用新型涉及滤波技术领域，尤其涉及一种滤波电路、射频功率放大器及通信终端。

背景技术

通常，采用全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communication)进行通信时，通信终端需要适时调整输出功率，即要求通信终端中射频(RF，RadioFrequency)功率放大器(PA，Power Amplifier)适时调整输出功率，来满足通信的需求。通信终端中RF PA的功率控制一般是通过调整外部控制电压，即调整Vramp电压信号来完成的。图1为传统的RF PA的结构示意图，参照图1所示，首先，滤波电路对Vramp电压信号进行滤波，获得滤波后的Vramp电压信号；然后，控制信号转换电路将滤波后的Vramp电压信号转换成控制信号；最后，该控制信号会控制RF PA中驱动级和放大级对射频输入信号进行放大，以获得满足通信终端进行通信的射频输出信号。可见，滤波电路的滤波性能会直接影响到RF PA或通信终端的射频输出信号。

现有技术中，采用固定容值的电容组成的电阻电容RC低通滤波器作为RF PA中固定带宽的滤波电路。然而，在实际应用中，固定带宽的滤波电路并不能同时满足GSM通信协议中通信终端高低射频输出信号的功率对时间(PVT，Power Verus Time)指标和开关谱要求，例如，如果将滤波电路的3dB带宽设计在比较低的频率，则当RF PA输出小功率时，会使射频输出信号变化过缓，而难以满足GSM通信协议中的PVT指标要求；如果将滤波电路的3dB带宽设计在比较高的频率，则当RF PA输出大功率时，射频输出信号将会混入滤波后的Vramp电压信号的低频分量，而难以满足GSM通信协议中的开关谱要求。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型实施例期望提供一种滤波电路、射频功率放大器及通信终端，能够根据输入电压信号调整滤波电路的带宽，进而同时满足采用GSM通信的通信终端中RF PA不同输出功率下的PVT指标和开关谱要求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种滤波电路，所述滤波电路包括：至少一个电容器和串联在输入端和输出端之间的至少一个电阻；所述电容器一端与所述电阻的输出端连接，另一端与接地端连接；其中，

所述电容器的输出电压信号随所述电容器的电容量调整，所述电容器的电容量根据所述滤波电路的输入电压信号对所述电容器两端电压的调整而变化，所述电容器两端的电压与所述电容器的电容量成正比。

上述方案中，所述电阻和电容器一一对应。

上述方案中，所述电容器为PN结电容器。

上述方案中，所述PN结电容器为可变电容。

上述方案中，所述PN结电容器包括P型衬底。

上述方案中，所述PN结电容器包括N型衬底。

本实施例还提供了一种射频功率放大器，所述射频功率放大器包括：功率控制电路和功率放大电路；其中，

所述功率控制电路包括：控制信号转换电路和上述方案的滤波电路；其中，所述滤波电路，用于对输入电压信号进行滤波整形，输出滤波整形后的电压信号；所述控制信号转换电路，用于将所述滤波整形后的电压信号转换为控制信号；

所述功率放大电路，用于根据所述控制信号，对射频输入信号进行放大，获得射频输出信号。

上述方案中，所述功率放大电路包括：驱动电路和放大电路；其中，

所述驱动电路，用于根据所述控制信号，对射频输入信号进行放大，输出驱动信号；

所述放大电路，用于根据所述控制信号，对所述驱动信号进行放大，获得射频输出信号。

本实施例还提供了一种通信终端，所述通信终端包括：处理电路和上述方案的射频功率放大器；其中，

所述处理电路，用于对输入信号进行处理，获得射频输入信号；

所述射频功率放大器，用于对输入电压信号进行滤波整形及转换，获得控制信号，并根据所述控制信号，对所述射频输入信号进行放大，获得射频输出信号。

上述方案中，所述通信终端为用户设备或网络侧设备。

可见，本实用新型实施例的滤波电路中电容器两端的电压跟随滤波电路的输入电压信号变化；所述电容器的电容量进而根据所述电容器两端的电压变化而变化；从而能够调整滤波电路带宽，调整所述电容器的输出电压信号；如此，可使滤波电路的滤波整形后的电压信号满足RF PA的要求，且满足采用GSM通信的通信终端中RF PA不同输出功率下的PVT指标和开关谱要求。

附图说明

图1为传统的RF PA的结构示意图；

图2为本实用新型滤波电路实施例一的结构示意图之一；

图3为本实用新型滤波电路实施例一的结构示意图之二；

图4为本实用新型滤波电路实施例一的结构示意图之三；

图5为输出电压信号随输入电压信号变化的示意图；

图6为PN结电容器的电容量随PN结电容器两端电压的变化曲线图；

图7为P型衬底的PN结电容器示意图；

图8为N型衬底的PN结电容器示意图；

图9为本实用新型射频功率放大器实施例一的结构示意图；

图10为本实用新型通信终端实施例一的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供的滤波电路，主要应用于RF PA中，该滤波电路中电容器两端的电压跟随滤波电路的输入电压信号变化；所述电容器的电容量进而根据所述电容器两端的电压变化而变化；从而能够调整滤波电路带宽进而调整所述电容器的输出电压信号；如此，可使滤波电路输出的滤波整形后的电压信号满足RF PA的要求，且满足采用GSM通信的通信终端中RF PA不同输出功率下的PVT指标和开关谱要求。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型滤波电路实施例一中，将详细介绍该滤波电路的具体结构。本实施例中的滤波电路包括至少一个电容器和串联在输入端和输出端之间的至少一个电阻；所述电容器一端与所述电阻的输出端连接，另一端与接地端连接；其中，

所述电容器的输出电压信号随所述电容器的电容量调整，所述电容器的电容量根据所述滤波电路的输入电压信号对所述电容器两端电压的调整而变化，所述电容器两端的电压与所述电容器的电容量成正比。

这里，本实施例的滤波电路有多种结构，可以根据该滤波电路中电阻和电容器的对应关系进行区分。图2为本实用新型滤波电路实施例一的结构示意图之一，参照图2所示，该滤波电路中电阻和电容器是多对一的关系；图3为本实用新型滤波电路实施例一的结构示意图之二，参照图3所示，该滤波电路中电阻和电容器是一对多的关系；图4为本实用新型滤波电路实施例一的结构示意图之三，参照图4所示，该滤波电路中电阻和电容器是一对一的关系。

从图2、图3和图4可以看出，本实施例的滤波电路本质上是由电阻和电容构成的n阶RC低通滤波器，n为正整数；可以根据电阻和电容器的对应关系，确定该滤波电路的延时参数。

以一阶RC低通滤波器为例，结合图2所示，当电阻和电容器为二对一的关系时，该滤波电路的延时参数与电阻R11、电阻R12的和与电容C1的乘积，即(R11+R12)*C1成正比；结合图3所示，当电阻和电容器为一对二的关系时，该滤波电路的延时参数与电阻R1与电容C11、电容C12的和的乘积，即R1*(C11+C12)成正比；结合图4所示，当电阻和电容器为一一对应的关系时，该滤波电路的延时参数与电阻R1与电容C1的乘积，即R1*C1成正比。

应当说明的是，可以根据实际需要来选择滤波电路的结构；本实施例中，为了根据滤波电路的输入电压信号灵敏地调整滤波电路的输出电压信号，可以选择如图3所示结构的滤波电路，该滤波电路通过输入电压信号调整多个电容器的电容量，从而可以灵活地调整延时参数，进而可以调整所述滤波电路带宽，灵敏地调整所述滤波电路的输出电压信号；为了根据滤波电路的输入电压信号微微调整滤波电路的输出电压信号，可以选择如图2所示结构的滤波电路，该滤波电路通过多个电阻对输入电压信号进行分压，使分到电容器两端的电压减小，进而使电容器的电容量变化也减少，从而只能微微调整该滤波电路的延时参数，进而只能微微调整所述滤波电路的输出电压信号，因此只能微微调整所述滤波电路的带宽；为了节省滤波电路的成本开销，可以选择如图4所示结构的滤波电路，该滤波电路简单，不需要额外的电阻和电容器成本开销。

进一步地，采用GSM通信时，为了实现不同的输出功率等级，通信终端需要适时调整输出功率，即要求通信终端中RF PA适时调整输出功率；如此，当需要调整RF PA的输出功率时，就需要相应调整控制RF PA输出功率的输入电压信号，以满足通信的需求。当输入电压信号变化时，由于所述电容器连接在输出端与接地端之间，因此，所述电容器两端的电压也相应变化；也就是说，本实施例的滤波电路可以根据输入电压信号的变化对滤波电路中电容器两端的电压进行调整。

另外，所述电容器可以利用集成电路中的压变电容特性，使所述电容器的电容量与所述电容器两端的电压成正比关系，即所述电容器的电容量随所述电容器两端的电压增大而增大，随所述电容器两端的电压减小而减小。进一步地，由于该滤波电路的延时参数与电阻和电容的乘积成正比，因此，在电阻不变的条件下，通过调整该滤波电路中电容器的电容量，可以调整该滤波电路的延时参数；而该滤波电路的延时参数可以决定该滤波电路的输出电压信号，因此，通过调整所述电容器的电容量，可以调整所述滤波电路的带宽。

应当说明的是，所述滤波电路的带宽可以是所述滤波电路的3dB带宽，所述3dB带宽指的是所述输出电压信号的功率下降到峰值功率的1/2倍时对应的频带宽度；由于，功率定义为幅度的平方，因此，所述滤波电路的3dB带宽也可以指所述输出电压信号的幅值下降到最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。

图5为输出电压信号随输入电压信号变化的示意图，参照图5所示，当输入电压信号由小变大时，由于所述电容器的压变电容特性，使所述电容器的电容量也相应变大，从而使所述滤波电路的延时参数变大，所述滤波电路的3dB带宽变窄；如此，会使所述输出电压信号的上升波形或者下降波形由抖变缓。

可以理解的是，通过调整滤波电路的3dB带宽，就能够使所述滤波电路的输出电压信号满足采用GSM通信的通信终端中RF PA不同功率等级的PVT指标和开关谱要求，是因为：一方面，当输入电压信号较小时，所述电容器的电容量较小，相应的，所述滤波电路的延时参数也较小，所述滤波电路的3dB带宽变宽，使所述滤波电路的输出电压信号的上升波形或者下降波形较抖；如此，可克服当RF PA输出小功率时，射频输出信号变化过缓的问题，使RFPA的射频输出信号能够很好的满足GSM通信协议中PVT指标要求。另一方面，当输入电压信号较大时，所述电容器的电容量较大，相应的，所述滤波电路的延时参数也较大，所述滤波电路的3dB带宽偏向较低频率处，使所述滤波电路的输出电压信号的上升波形或者下降波形较缓；如此，可避免射频输出信号混入滤波整形后的输入电压信号的低频分量，使RF PA的射频输出信号能够很好的满足GSM通信协议中的开关谱要求。

进一步地，在本实用新型滤波电路实施例二中，将详细介绍本实用新型滤波电路中电容器的具体结构以及特性。

所述滤波电路中电容器可以是PN结电容器，当所述PN结电容器两端外加正向电压时，电压大小的变化，会引起空间电荷区宽窄的变化，即空间电荷区正负电荷多少的变化，该变化类似于电容充放电时极板电荷的变化，这种电容效应为势垒电容。另外，当所述PN结电容器外加正向电压时，电压大小的变化，也会引起耗尽层载流子浓度及数量的变化，这种电容效应为扩散电容。该PN结电容器的电容量为势垒电容与扩散电容的叠加，并且势垒电容和扩散电容都为可变电容，因此，所述PN结电容器为可变电容；图6为PN结电容器的电容量随PN结电容器两端电压的变化曲线图，参照图6所示，所述PN结电容器的电容量是可变的，跟随着所述PN结电容器两端的电压变化而变化，并且所述PN结电容器的电容量与所述PN结电容器两端的电压成正比关系。

进一步地，该PN结电容器可以有两种结构，一种为如图7所示的P型衬底的PN结电容器，该P型衬底的PN结电容器中的主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体。另一种为如图8所示的N型衬底的PN结电容器，该N型衬底的PN结电容器中的主杂质是N型半导体，另一部分掺有施主杂质是P型半导体。

进一步地，结合图7和图8，简要介绍一下所述PN结电容器两端在所述滤波电路中的连接关系；所述PN结电容器的P区即P型半导体端与所述电阻的输出端连接，N区即N型半导体端与接地端连接。

应当说明的是，P(P指Positive，带正电的)型半导体由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴；N(N指Negative，带负电的)型半导体由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。

上述详细介绍了本实用新型滤波电路的组成结构以及本实用新型滤波电路中电容器的具体结构和特性，在本实用新型滤波电路实施例三中，基于电路实施例一中的滤波电路以及电路实施例二中的PN结电容器，将详细介绍该滤波电路的工作原理。

以下结合图4中滤波电路，对该滤波电路的工作原理进行详细说明。

这里，针对RF PA中不同的模式或者功率，可以通过调整输入电压信号Vi，来调整所述滤波电路中的PN结电容器的电容量，以得到所述滤波电路不同的低通特性，最终达到调整输出电压信号Vo的目的。

具体地，当RF PA需要输出小功率时，可以调整输入电压信号Vi，使所述输入电压信号Vi变小，相应的，所述PN结电容器两端的电压也变小。由于PN结电容器的压变电容特性，所述PN结电容器的电容量也相应变小，使所述滤波电路的延时参数变小，从而使所述输出电压信号Vo的上升波形和下降波形变抖；克服当RF PA输出小功率时，射频输出信号变化过缓的问题，使RF PA的射频输出信号能够很好的满足GSM通信协议中PVT指标要求。

当RF PA需要输出大功率时，可以调整输入电压信号Vi，使所述输入电压信号Vi变大，相应的，所述PN结电容器两端的电压也变大。由于PN结电容器的压变电容特性，所述PN结电容器的电容量也相应变大，使所述滤波电路的延时参数变大，从而使所述输出电压信号Vo的上升波形和下降波形变缓；避免射频输出信号混入滤波整形后的输入电压信号Vi的低频分量，使RF PA的射频输出信号能够很好的满足GSM通信协议中的开关谱要求。

进一步地，本实用新型还提供了一种RF PA，图9为本实用新型射频功率放大器实施例一的结构示意图，参照图9所示，所述射频功率放大器2包括功率控制电路21和功率放大电路22；其中，

所述功率控制电路21包括：上述电路实施例中的滤波电路211和控制信号转换电路212；其中，所述滤波电路211，用于对输入电压信号进行滤波整形，输出滤波整形后的电压信号；所述控制信号转换电路212，用于将所述滤波整形后的电压信号转换为控制信号；

这里，为了使输入电压信号满足GSM通信协议中的PVT指标要求和开关谱要求，首先，输入电平信号需要先经过一个滤波电路，利用滤波电路的滤波特性和衰减特性来实现对输入电压信号的滤波整形处理，然后，对滤波整形后的电压信号进行转换获得控制信号，以控制功率放大电路对射频输入信号进行放大。

该滤波电路211的作用是滤除输入电压信号中的干扰信号，同时使输入电压信号较为平滑。

该控制信号转换电路212的作用是将滤波整形后的电压信号转换成控制信号，该控制信号对功率放大电路直接进行控制，以得到想到的输出功率。

所述功率放大电路22，用于根据所述控制信号，对射频输入信号进行放大，获得射频输出信号。

进一步地，所述功率放大电路22包括：驱动电路221和放大电路222；其中，

所述驱动电路221，用于根据所述控制信号，对射频输入信号进行放大，输出驱动信号；

所述放大电路222，用于根据所述控制信号，对所述驱动信号进行放大，获得射频输出信号。

进一步地，本实用新型还提供了一种通信终端，图10为本实用新型通信终端实施例一的结构示意图，参照图10所示，所述通信终端3包括处理电路31和上述实施例中的射频功率放大器32；其中，

所述处理电路31，用于对输入信号进行处理，获得射频输入信号；

所述射频功率放大器32，用于对输入电压信号进行滤波整形及转换，获得控制信号，并根据所述控制信号，对所述射频输入信号进行放大，获得射频输出信号。

这里，所述通信终端3为用户设备或网络侧设备；所述用户设备可以为手机和平板电脑等设备，所述网络侧设备可以为基站等设备。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滤波电路，其特征在于，所述滤波电路包括：至少一个电容器和串联在输入端和输出端之间的至少一个电阻；所述电容器一端与所述电阻的输出端连接，另一端与接地端连接；其中，

所述电容器的输出电压信号随所述电容器的电容量调整，所述电容器的电容量根据所述滤波电路的输入电压信号对所述电容器两端电压的调整而变化，所述电容器两端的电压与所述电容器的电容量成正比。

2.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，所述电阻和电容器一一对应。

3.根据权利要求1或2所述的滤波电路，其特征在于，所述电容器为PN结电容器。

4.根据权利要求3所述的滤波电路，其特征在于，所述PN结电容器为可变电容。

5.根据权利要求4所述的滤波电路，其特征在于，所述PN结电容器包括P型衬底。

6.根据权利要求4所述的滤波电路，其特征在于，所述PN结电容器包括N型衬底。

7.一种射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器包括：功率控制电路和功率放大电路；其中，

所述功率控制电路包括：控制信号转换电路和权利要求1至6任一项所述的滤波电路；其中，所述滤波电路，用于对输入电压信号进行滤波整形，输出滤波整形后的电压信号；所述控制信号转换电路，用于将所述滤波整形后的电压信号转换为控制信号；

所述功率放大电路，用于根据所述控制信号，对射频输入信号进行放大，获得射频输出信号。

8.根据权利要求7所述的射频功率放大器，其特征在于，所述功率放大电路包括：驱动电路和放大电路；其中，

所述驱动电路，用于根据所述控制信号，对射频输入信号进行放大，输出驱动信号；

所述放大电路，用于根据所述控制信号，对所述驱动信号进行放大，获得射频输出信号。

9.一种通信终端，其特征在于，所述通信终端包括处理电路和权利要求7或8所述的射频功率放大器；其中，

所述处理电路，用于对输入信号进行处理，获得射频输入信号；

所述射频功率放大器，用于对输入电压信号进行滤波整形及转换，获得控制信号，并根据所述控制信号，对所述射频输入信号进行放大，获得射频输出信号。

10.根据权利要求9所述的通信终端，其特征在于，所述通信终端为用户设备或网络侧设备。