CN217985011U - 功率放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够在抑制插入损耗的同时进行多个频带的信号的放大的功率放大电路。功率放大电路(10)具备：放大器(101)，对输入信号(RFin)进行放大；以及谐振电路(102)，与放大器的输出端(1012)连接，使对输入信号进行放大而得到的放大信号(RF1)的谐波衰减，谐振电路包含：电感器(1022)，设置在放大器与接地之间；电容元件(1021)，在放大器与接地之间与电感器(1022)串联连接；电感器(1023)，与电感器(1022)并联连接；开关(1024)，与电感器(1023)串联连接；以及开关(1025)，与开关(1024)并联连接，具有与开关(1024)的元件尺寸共同的元件尺寸。

Description

功率放大电路

技术领域

本实用新型涉及功率放大电路。

背景技术

在便携式电话等的移动通信中，为了发送信号的功率放大而使用功率放大电路。在功率放大电路中，为了使从放大器输出的放大信号的谐波衰减而使用谐振电路(谐波终止电路)。在专利文献1示出了一种功率放大模块，其中，即使在电路元件存在偏差的情况下，也可通过控制电路对设置于谐波终止电路的FET的寄生电容的电容值进行调整，由此抑制谐波终止电路的特性劣化。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-32951号公报

通过像专利文献1记载的那样使设置于谐波终止电路的多个FET的元件尺寸不同，从而多个FET各自的导通电阻的值成为不同的值。例如，在多个FET包含元件尺寸小的FET的情况下，元件尺寸小的FET的导通电阻的值变大。

在将这样的谐波终止电路设置于应对多个频段的功率放大电路而不是设置于像专利文献1记载的那样的进行谐振频率的微校正的功率放大电路的情况下，若用于谐振频率的切换的FET具有大的导通电阻的值，则使谐振电路的Q值下降。Q值的下降将导致使谐振电路想要使其衰减的谐波以外的波衰减。由此，功率放大电路中的信号的插入损耗会增加。

实用新型内容

实用新型要解决的问题

本实用新型是鉴于这样的情形而完成的，其目的在于，提供一种能够在抑制插入损耗的同时进行多个频带的信号的放大的功率放大电路。

用于解决问题的技术方案

本实用新型的一个方面涉及的功率放大电路具备：放大器，对输入信号进行放大；以及谐振电路，与所述放大器的输出端连接，使对所述输入信号进行放大而得到的放大信号的谐波衰减，所述谐振电路具有：第1电感元件，设置在所述放大器与接地之间；电容元件，在所述放大器与接地之间与所述第1电感元件串联连接；第2电感元件，与所述第1电感元件并联连接；第1开关，与所述第2电感元件串联连接；以及第2开关，与所述第1开关并联连接，具有与所述第1开关共同的元件尺寸。

实用新型效果

根据本实用新型，能够提供一种能够在抑制插入损耗的同时进行多个频带的信号的放大的功率放大电路。

附图说明

图1是第1实施方式涉及的功率放大电路的电路图。

图2是示出第2实施方式涉及的功率放大电路的变形例的电路图。

图3是第3实施方式涉及的功率放大电路的电路图。

图4是第4实施方式涉及的功率放大电路的电路图。

附图标记说明

10、10A、10B、10C：功率放大电路；

101：放大器；

102、102B：谐振电路；

1021：电容元件；

1022、1023：电感器；

1024、1025、402：开关；

103：控制电路；

P1、P2：信号路径。

具体实施方式

对第1实施方式进行说明。在图1示出第1实施方式涉及的功率放大电路10的电路图。功率放大电路10具有放大器101、谐振电路102、以及控制电路103、电感器104。

功率放大电路10通过放大器101对从输入端子1001输入的输入信号RFin进行放大，并从输出端子1002输出输出信号RFout，由此对功率进行放大。

放大器101具有输入端1011以及输出端1012。输入端1011与输入端子1001连接。输出端1012通过信号路径P1(第1信号路径)与电感器104以及谐振电路102连接。

放大器101例如通过异质结双极晶体管(HBT：Heterojunction BipolarTransistor)等双极晶体管或者MOSFET(Metal-oxide-semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等场效应晶体管对功率进行放大。

放大器101从输出端1012输出对输入信号RFin进行放大而得到的放大信号RF1。

谐振电路102设置在信号路径P1与接地之间。谐振电路102在连接点105处与信号路径P1连接。谐振电路102对从输出端1012观察输出端子1002侧时的阻抗进行调整，由此使得放大信号RF1的谐波不向输出端子1002传播。以下，也将对阻抗进行调整而使得谐波不向输出端子1002传播的情况称为“将谐波终止”。谐振电路102例如将放大信号RF1的基波的频率(基频)的二倍波终止。

谐振电路102具有电容元件1021(第1电容元件)、电感器1022(第1电感元件)、电感器1023(第2电感元件)、以及开关1024、1025。电容元件1021的一端与连接点105连接，另一端与电感器1022的一端以及电感器1023的一端连接。电感器1022的另一端与接地连接。

开关1024(第1开关)以及开关1025(第2开关)是被并联连接的开关。开关1024的输入以及开关1025的输入与电感器1023连接。开关1024的输出以及开关1025的输出与接地连接。

开关1024以及开关1025具有共同的元件尺寸。开关1024以及开关1025的元件尺寸作为开关1024以及开关1025的表面积而进行计测。开关1024以及开关1025的元件尺寸是共同的，因此开关1024以及开关1025成为接通状态的情况下的各自的导通电阻的值成为共同的值。另外，在此，元件尺寸“共同”的情况不仅包含元件尺寸完全相同的情况，还包含元件尺寸在元件间具有±15％以内的偏差的情况。

开关1024以及开关1025基于来自后述的控制电路103的控制信号SG1、SG2，对接通状态和断开状态进行切换。

开关1024以及开关1025例如是MOSFET，通过在各自的栅极被供给基于控制信号SG1、SG2的栅极电压，从而对动作进行控制。在开关1024以及开关1025是MOSFET的情况下，所谓导通电阻“成为共同的值”，意味着对开关1024以及开关1025施加了给定的栅极-源极间电压时的、基于MOSFET消耗的功率以及漏极电流进行计算的导通电阻的值是共同的。另外，在此，导通电阻“成为共同的值”的情况不仅包含导通电阻成为完全相同的值的情况，还包含导通电阻在元件间具有±15％以内的值的偏差的情况。

谐振电路102是如下的LC串联谐振电路，即，具有电容元件1021以及与电容元件1021串联地连接的电感器1022、1023，被控制为在放大信号RF1的二倍波的频率下进行谐振。谐振电路102在二倍波的频率下进行谐振，由此二倍波被短路。即，对二倍波的阻抗在连接点105处成为接近于零的值。

控制电路103与开关1024以及开关1025连接。控制电路103对开关1024供给控制信号SG1，并对开关1025供给控制信号SG2。控制电路103供给控制信号SG1、SG2，使得对开关1024以及开关1025均成为接通的状态(第1状态)和开关1024以及开关1025均成为断开的状态(第2状态)进行切换。

电感器104设置在放大器101的输出端1012与连接点105之间。电感器104以及谐振电路102作为使放大器101的输出端1012与输出端子1002之间的阻抗匹配的匹配电路而发挥功能。

在功率放大电路10中，根据输入信号RFin的频率对开关1024以及开关1025的接通和断开进行切换，从而对第1状态和第2状态进行切换。

在第1状态下，基于电感器1022以及电感器1023的电感值的合成电感值成为谐振电路102的电感值。在第2状态下，电感器1022的电感值成为谐振电路102的电感值。

例如，在输入信号RFin的频率比较低的情况下，需要将谐振电路102的电感值控制为比较大的值。在该情况下，控制电路103输出控制信号SG1、SG2，使得开关1024以及开关1025均成为断开。另一方面，在输入信号RFin的频率比较高的情况下，需要将谐振电路102的电感值控制为比较小的值。在该情况下，控制电路103输出控制信号SG1、SG2，使得开关1024以及开关1025均成为接通。

在功率放大电路10中，在将谐振电路102的电感值设为电感器1022、1023的电感值的合成电感值的情况下，开关1024以及开关1025均成为接通。通过将两个开关同时设为接通状态，从而与一个开关成为接通状态的情况相比，电感器1023与接地之间的电阻值下降。谐振电路的电阻值越小，串联谐振电路中的Q值成为越大的值。因此，与一个开关成为接通状态的情况下的Q值相比，谐振电路102的Q值变高。通过提高Q值，从而能够抑制谐振电路102想要使其衰减的二倍波以外的波的衰减。因此，能够抑制功率放大电路中的信号的插入损耗。

进而，开关1024以及开关1025的导通电阻的值是共同的。在此，假设被并联连接的两个开关中的一个开关具有与开关1024以及开关1025共同的导通电阻的值，另一个开关的元件尺寸小，且导通电阻的值大。在这样的两个开关同时被控制为接通状态或断开状态时，这两个开关同时成为接通状态的情况下的导通电阻的值与开关1024以及开关1025的导通电阻的值为共同的情况相比变大。在功率放大电路10中，通过将开关1024以及开关1025的导通电阻的值设为共同的值，从而能够进一步抑制导通电阻的值。

另外，虽然在功率放大电路10中，开关1024以及开关1025设置在电感器1023与接地之间，但是开关1024以及开关1025也可以设置在电容元件1021与电感器1023之间。

对第2实施方式进行说明。在第2实施方式以后，省略关于与第1实施方式共同的事项的记述，仅对不同点进行说明。特别是，关于基于同样的结构的同样的作用效果，将不在每个实施方式中逐次提及。

在图2示出第2实施方式涉及的功率放大电路10A的电路图。在功率放大电路10A中，与功率放大电路10的不同点在于，在信号路径P1与接地之间设置有谐振电路201。

谐振电路201(第2谐振电路)在连接点202处与信号路径P1连接，连接点202处于比谐振电路102(第1谐振电路)的连接点105靠输出端子1002侧。谐振电路201是将与谐振电路102终止的谐波不同的谐波终止的电路。另外，虽然未图示，但是也可以在信号路径P1中比谐振电路201靠输出端子1002侧设置其它谐振电路。

在功率放大电路10A中，谐振电路102在电学上比谐振电路201靠近放大器101的位置，与放大器101的输出端1012连接。从连接点105观察输出端子1002的情况下的阻抗成为小于从连接点202观察输出端子1002的情况下的阻抗的值。因此，谐振电路102将对小的阻抗值进行阻抗的调整。在由谐振电路102造成的导通电阻的值的下降量固定的情况下，在作为调整对象的阻抗值小的情况下，导通电阻的值的下降量对阻抗的调整的贡献更大。由此，在功率放大电路10A中，谐振电路102与在放大器101与谐振电路102之间设置其它谐振电路的情况下的谐振电路102相比，能够增大Q值。因此，通过增大Q值，从而可进一步降低插入损耗。

对第3实施方式进行说明。在图3示出第3实施方式涉及的功率放大电路10B的电路图。功率放大电路10B与功率放大电路10的不同点在于，谐振电路102中的电容元件1021被置换为可变电容元件301。

可变电容元件301是可控制电容值的数字控制电容(DTC：Digitally TunableCapacitor)。DTC根据被供给的控制信号来切换电容值。在本实施方式中，可变电容元件301根据输入信号RFin的频率来控制电容值。例如，在输入信号RFin的频率比较低的情况下，可变电容元件301的电容值被控制为比较大的值，在输入信号RFin的频率比较高的情况下，可变电容元件301的电容值被控制为比较小的值。另外，关于可变电容元件301，还能够使用变容二极管。

在功率放大电路10B中，通过在谐振电路102B中设置可变电容元件301，从而能够进行更宽带的谐振频率的调整。

对第4实施方式进行说明。在图4示出具有第4实施方式涉及的功率放大电路10C的功率放大装置40的电路图。

在功率放大电路10C中，通过信号路径P2(第2信号路径)对放大器101供给电源电压V。功率放大电路10C具有将信号路径P2和接地连接的电容元件401(第2电容元件)以及开关402(第3开关)。开关402与开关1024以及开关1025形成于共同的基板。开关402被控制电路(未图示)控制，使得在放大器101对输入信号RFin进行放大时，成为接通状态，在放大器101不对输入信号RFin进行放大时，成为断开状态。

功率放大装置40是如下的装置，即，具有功率放大电路10C以及功率放大电路403，根据所希望的功率放大方法，对用于放大的功率放大电路进行切换并进行信号的放大。功率放大电路403例如是进行包络线跟踪控制的功率放大电路。

在像功率放大装置40那样对被供给共同的电源电压的多个功率放大电路进行切换的情况下，优选在功率放大电路403进行动作时，电容元件401不与接地连接。因此，开关402仅在放大器101对输入信号RFin进行放大时被设为接通状态。像这样，通过将开关402与开关1024以及开关1025形成在共同的基板，从而无需为了对电容元件401的连接进行切换而在功率放大电路10C的外部设置另外的开关。因此，能够将包含功率放大电路10C的功率放大装置40小型化。

以上，对本实用新型的例示性的实施方式进行了说明。功率放大电路10具备：放大器101，对输入信号RFin进行放大；以及谐振电路102，与放大器101的输出端1012连接，使对输入信号RFin进行放大而得到的放大信号RF1的谐波衰减，谐振电路102包含：电感器1022，设置在放大器101与接地之间；电容元件1021，与电感器1022串联连接；电感器1023，与电感器1022并联连接；开关1024，与电感器1023串联连接；以及开关1025，与开关1024并联连接，具有与开关1024的元件尺寸共同的元件尺寸。

在功率放大电路10中，通过将开关1024以及开关1025的导通电阻的值设为共同的值，从而在开关1024以及开关1025成为接通的情况下，与将一个开关设为接通的情况相比，能够抑制导通电阻的值。由此，能够增大谐振电路102的Q值，在功率放大电路10中，插入损耗下降。此外，功率放大电路10根据输入信号RFin的频率来切换开关1024以及开关1025的接通或断开，由此能够对谐振电路102的谐振频率进行切换，能够在使谐波适当地衰减的同时进行功率的放大。因此，功率放大电路10是能够在抑制插入损耗的同时进行多个频带的信号的放大的电路。

此外，功率放大电路10还具备对开关1024以及开关1025供给控制信号的控制电路103，该控制信号对开关1024以及开关1025成为接通状态的第1状态和开关1024以及开关1025成为断开状态的第2状态进行切换。由此，功率放大电路10能够对开关1024以及开关1025的接通或断开同时进行切换。

此外，在功率放大电路10中，开关1024以及开关1025设置在电感器1023与接地之间。在开关1024以及开关1025为MOSFET的情况下，能够将MOSFET的地(ground)和漏极与接地连接。在作为开关1024以及开关1025的MOSFET被设置在电感器1023与电容元件1021之间的情况下，MOSFET的地需要与接地连接，漏极需要与电感器1023连接。与该情况相比，功率放大电路10能够减少所需的连接目的地，因此能够避免电路的连接变得复杂。

此外，在功率放大电路10A中，还具备谐振电路201，该谐振电路201与放大器101的输出端1012连接，并使放大信号RF1的谐波衰减，谐振电路102在电学上比谐振电路201靠近放大器101的位置，与放大器101的输出端1012连接。

由此，谐振电路102将对小于在放大器101与谐振电路102之间设置了其它谐振电路的情况下的谐振电路102的阻抗值进行阻抗的调整。在由谐振电路102造成的导通电阻的值的下降量固定的情况下，在阻抗值小的情况下，导通电阻的值的下降量对阻抗的调整的贡献更大。由此，在功率放大电路10A中，谐振电路102能够增大Q值，能够进一步降低插入损耗。

此外，功率放大电路10B具有电容值可变的可变电容元件301。由此，功率放大电路10B能够进行更宽带的谐振频率的调整，并且能够抑制插入损耗。

此外，功率放大电路10C具备：信号路径P1，将放大器101的输出端1012和谐振电路102连接；信号路径P2，对放大器101供给电源；电容元件401，设置在信号路径P2与接地之间；以及开关402，与电容元件401连接，在放大器101对输入信号RFin进行放大时，成为接通状态，在放大器101不对输入信号RFin进行放大时，成为断开状态，开关1024、开关1025以及开关402形成于共同的基板。

由此，无需为了对电路动作的稳定化所需的电容元件401的连接进行切换而在功率放大电路10C的外部设置另外的开关。因此，能够将包含功率放大电路10C的功率放大装置小型化。

此外，在功率放大电路10中，谐振电路102的谐振频率为放大信号RF1的二倍波的频率。二倍波具有比其它谐波大的功率，因此通过使Q值大的谐振电路102终止二倍波，从而能够进一步抑制插入损耗。

另外，以上说明的各实施方式用于使本实用新型容易理解，并非用于对本实用新型进行限定解释。本实用新型能够在不脱离其主旨的情况下进行变更/改良，并且本实用新型还包含其等价物。即，本领域技术人员对各实施方式适当地施加了设计变更的实施方式，只要具备本实用新型的特征，就也包含于本实用新型的范围。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸，能够适当地进行变更。此外，各实施方式为例示，能够进行在不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合，这是不言而喻的，它们只要包含本实用新型的特征，就也包含于本实用新型的范围。

Claims (7)

1.一种功率放大电路，其特征在于，具备：

放大器，对输入信号进行放大；以及

谐振电路，与所述放大器的输出端连接，使对所述输入信号进行放大而得到的放大信号的谐波衰减，

所述谐振电路具有：

第1电感元件，设置在所述放大器与接地之间；

电容元件，在所述放大器与接地之间与所述第1电感元件串联连接；

第2电感元件，与所述第1电感元件并联连接；

第1开关，与所述第2电感元件串联连接；以及

第2开关，与所述第1开关并联连接，具有与所述第1开关共同的元件尺寸。

2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，

还具备：控制电路，对所述第1开关以及所述第2开关供给控制信号，所述控制信号对所述第1开关以及所述第2开关成为接通状态的第1状态和所述第1开关以及所述第2开关成为断开状态的第2状态进行切换。

3.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，

所述第1开关以及所述第2开关设置在所述第2电感元件与接地之间。

4.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，

所述谐振电路是第1谐振电路，

所述功率放大电路还具备：与所述第1谐振电路不同的一个以上的第2谐振电路，与所述放大器的输出端连接，使所述放大信号的谐波衰减，

所述第1谐振电路在电学上比所述一个以上的第2谐振电路中的任一第2谐振电路都靠近所述放大器的位置，与所述放大器的输出端连接。

5.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，

所述电容元件是电容值可变的可变电容元件。

6.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，

所述电容元件是第1电容元件，

所述功率放大电路具备：

第1信号路径，将所述放大器的输出端和所述谐振电路连接；

第2信号路径，对所述放大器供给电源；

第2电容元件，设置在所述第2信号路径与接地之间；以及

第3开关，与所述第2电容元件连接，在所述放大器对所述输入信号进行放大时，成为接通状态，在所述放大器不对所述输入信号进行放大时，成为断开状态，

所述第1开关、所述第2开关以及所述第3开关形成在共同的基板。

7.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，

所述谐振电路的谐振频率是所述放大信号的二倍波的频率。

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