[發明專利]定向耦合器及包含該定向耦合器的射頻功率放大器

有效

• 申請號: 201010239985.5
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN101908881A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 趙冬末;黃清華
• 申請（專利權）人: 銳迪科創微電子（北京）有限公司
• 主分類號: H03K19/14
• 分類號: H03K19/14;H03F3/20
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司 11111
• 代理人: 楊穎;張一軍

技術領域

本發明涉及移動終端射頻領域，尤其是定向耦合器及包含該定向耦合器的射頻功率放大器。

背景技術

在現代無線通信系統中，射頻功率放大器是實現射頻信號無線傳輸的關鍵部件。射頻功率放大器的主要功能為將已調制的射頻信號放大到所需的功率值，送到天線端進行發射，保證在一定區域內的接收機可以收到足夠大的信號電平。為了提高整個移動通信終端的效率，通常需要對射頻功率放大器的輸出頻率進行檢測，并將檢測結果反饋到通信終端中的基帶控制控制芯片，實現對射頻功率放大器輸出功率的動態調整。對射頻功率放大器輸出功率進行檢測的最常用方法之一是使用定向耦合器，將射頻功率放大器輸出功率耦合一部分出來，并經過檢波器將這部分功率轉換為直流電壓信號，如圖1所示。圖1中，基帶控制芯片109輸出信號到前端芯片(射頻收發器)103，射頻收發器處理后將射頻信號輸入射頻功率放大器101，射頻功率放大器101包括射頻放大器管芯107、輸出匹配網絡113、定向耦合器115和端接電阻111。射頻放大器管芯107將射頻信號放大后輸入輸出匹配網絡113，然后經定向耦合器115將具有大部分射頻功率的射頻信號發送至天線105；定向耦合器115還將其余部分射頻功率的射頻信號耦合至檢波器117，檢波器117將這部分功率轉換成直流電壓信號。檢波器117輸出的直流信號電平與射頻功率放大器管芯107的輸出功率成正比，因此，根據該直流信號電平值即可得知射頻功率放大器所輸出的射頻功率高低。

傳統的定向耦合器采用四分之一波長50歐姆傳輸線結構，將占用較大的芯片面積；采用添加耦合電容的方法，可以有效減小定向耦合器所占面積，如圖3所示。輸出匹配網絡將射頻功率放大器的輸出阻抗匹配到50歐姆，并通過50歐姆傳輸線301將射頻功率傳輸到天線；50歐姆傳輸線302及耦合電容303將50歐姆傳輸線301上所傳輸射頻功率耦合一部分輸出到檢波器中；50歐姆傳輸線302的另外一端則采用端接電阻111進行端接。如圖3所示，50歐姆傳輸線301、50歐姆傳輸線302及耦合電容303，組成了定向耦合器。該方案相比傳統定向耦合器方案，由于加入了耦合電容，從而可以將兩條50歐姆傳輸線的長度縮短到四分之一波長以下。然而，這種基于傳輸線耦合機制的定向耦合器，仍然需要占用較大的芯片面積。在現代無線通信終端不斷小型化的趨勢下，設計一種緊湊的新型定向耦合器結構變得非常必要。

發明內容

本發明為了克服現有定向耦合器面積大的缺陷，提供了定向耦合器及包含該定向耦合器的射頻功率放大器。

根據本發明的一個方面，提供了一種定向耦合器403、503、603，包括端接電阻111，還包括互感耦合的至少兩個電感L1、L2、L3和若干電容C1、C2、C3、C4、C5、C6，電容C1、C2、C3、C4、C5、C6與電感L1、L3組成射頻功率放大器管芯401、501、601、505、605的輸出阻抗匹配電路，電容C2、C5與電感L2組成功率耦合電路，功率耦合電路將從射頻功率放大器管芯401、501、601、505、605的輸出功率中所耦合的功率輸出至檢波器117。

根據本發明的一個方面，射頻功率放大器管芯401、501、601的輸出端分別接電容C1的一端、電容C2的一端和電感L1的一端；電容C1的另一端接地；電容C2的另一端分別接檢波器117和電感L2的一端；電感L2的另一端經端接電阻111接地；電感L1的另一端分別接天線105和電容C3的一端；電容C3的另一端接地。

根據本發明的一個方面，射頻功率放大器管芯501、601的輸出端分別接電容C1的一端、電容C2的一端和電感L1的一端；電容C1的另一端接地；電容C2的另一端分別接檢波器117和電感L2的一端；電感L2的另一端經端接電阻111接地；電感L1的另一端分別接射頻開關507的一端和電容C3的一端；射頻開關507的另一端接天線105；電容C3的另一端接地；

射頻功率放大器管芯505、605的輸出端分別接電容C4的一端、電容C5的一端和電感L3的一端；電容C4的另一端接地；電容C5的另一端分別接檢波器117和電感L2的一端；電感L2的另一端經端接電阻111接地；電感L3的另一端分別接射頻開關509的一端和電容C6的一端；射頻開關509的另一端接天線105；電容C6的另一端接地。

根據本發明的一個方面，提供了一種射頻功率放大器201，包括射頻功率放大器管芯401、501、601、505、605和定向耦合器403、503、603；