[發(fā)明專利]射頻功率放大器及其移動(dòng)終端

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210172211.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN103457550B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林水洋;錢曄;熊勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海無線通信研究中心;中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H03F3/189
• 分類號(hào): H03F3/189;H03F3/20
• 代理公司: 北京汲智翼成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11381
• 代理人: 陳曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率放大器，尤其涉及一種具有高中低等多種工作模式的射頻功率放大器（RF Power Amplifier），同時(shí)還涉及使用該射頻功率放大器的移動(dòng)終端，屬于功率放大器技術(shù)領(lǐng)域

背景技術(shù)

在移動(dòng)終端中，功率放大器是一個(gè)必不可少的功能模塊。它的主要作用是放大移動(dòng)終端的發(fā)射功率，使其達(dá)到基站時(shí)仍然保持足夠的信號(hào)強(qiáng)度，達(dá)到通信所需的最低信噪比，從而完成整個(gè)通信鏈路的信號(hào)收發(fā)工作。如圖1所示，通常在移動(dòng)終端的通信鏈路中，信號(hào)由基帶芯片產(chǎn)生并輸入給收發(fā)芯片。收發(fā)芯片輸出射頻信號(hào)，提供給功率放大器芯片。射頻信號(hào)由功率放大器放大后再經(jīng)濾波器實(shí)現(xiàn)濾波，最后由天線對(duì)外發(fā)射。

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，功率放大器的功耗在整機(jī)系統(tǒng)中占有相當(dāng)大的比例，降低功率放大器的功耗可以明顯提高整機(jī)系統(tǒng)的工作時(shí)間。另一方面，功率放大器的性能好壞直接決定了射頻電路的整體性能。一個(gè)高性能的功率放大器，要求在滿足一定的增益要求和最大輸出功率的條件下，同時(shí)獲得盡可能高的效率。

要達(dá)到一定的增益要求，功率放大器一般采用兩級(jí)或者三級(jí)放大。參見圖2所示的典型功率放大器電路，包括雙極型晶體管（簡稱為晶體管）201、202和203、直流饋電電感204、205和206與隔直電容207、208、209和210。其中，射頻輸入信號(hào)輸入第一級(jí)晶體管201，晶體管201將信號(hào)放大15dB左右輸入給第二級(jí)晶體管202，晶體管202放大信號(hào)10dB左右后將驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到第三級(jí)晶體管203，由晶體管203最后輸出整機(jī)系統(tǒng)所需的最大功率。需要說明的是，功率放大器中還包括輸入輸出匹配電路和級(jí)間匹配電路，但因與本發(fā)明無關(guān)，在圖2中予以省略。

射頻功率放大器的小型化設(shè)計(jì)是整個(gè)功率放大器的設(shè)計(jì)趨勢。在圖2所示的典型功率放大器電路中，直流饋電電感204、205和206提供功率放大器必需的靜態(tài)工作電流，同時(shí)在射頻頻段具有高阻抗的特性，防止外圍的其他器件通過直流饋電電感影響功率放大器的正常工作。由于移動(dòng)終端的射頻頻段通常為300MHz～3000MHz，所需的直流饋電電感值通常需要大于5nH。無論是使用SMD（表面貼裝器件）封裝方式的電感，還是使用分布方式的金屬走線電感，都會(huì)占用較大的面積并增加額外的成本，不利于實(shí)現(xiàn)射頻功率放大器的小型化。

另一方面，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的發(fā)射功率有嚴(yán)格要求，例如最大發(fā)射功率需達(dá)到24dBm，最小的發(fā)射功率為－50dBm，動(dòng)態(tài)范圍在75dB左右，增益一般在25dB～30dB等。參見圖3所示，射頻功率放大器需要覆蓋75dB左右的動(dòng)態(tài)范圍，其中最大概率發(fā)射點(diǎn)在0dBm左右。雖然射頻功率放大器工作在－50dBm和24dBm的時(shí)間非常少，但在設(shè)計(jì)時(shí)必需考慮到覆蓋這么大的發(fā)射功率范圍。當(dāng)射頻功率放大器輸出最大功率時(shí)，對(duì)應(yīng)的靜態(tài)工作電流通常在80mA以上。如果保持該靜態(tài)工作電流不變，當(dāng)射頻功率放大器輸出最小發(fā)射功率時(shí)，該狀態(tài)下的效率較差。

為了在不同輸出功率下兼顧射頻功率放大器在效率、體積等方面的要求，人們進(jìn)行了多方面的技術(shù)研究。例如美國專利US 11/385，948公開了一種多模式RF（射頻）放大器，其具有由兩個(gè)功率路徑組成的高和低輸出功率模式。當(dāng)多模式RF放大器被偏置到高功率HP模式時(shí)，經(jīng)由兩個(gè)(第一和第二)路徑來傳遞實(shí)際功率。而在低功率LP模式下，僅經(jīng)由第二路徑來傳遞功率，所述第二路徑被設(shè)計(jì)為在低功率(回退)工作下降低電流消耗并改善效率。在一個(gè)實(shí)施例中，多模式RF放大器具有功率放大器，但沒有機(jī)械或電子開關(guān)。多模式放大器利用其中阻抗在不同功率放大器偏置條件下改變的阻抗匹配電路以便優(yōu)化兩種工作模式下的電流消耗，并且對(duì)于便攜式應(yīng)用，功率效率高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種射頻功率放大器。該射頻功率放大器具有高中低等多種工作模式，可以實(shí)現(xiàn)不同輸出功率下的功率放大器的優(yōu)化工作狀態(tài)。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供使用上述射頻功率放大器的移動(dòng)終端。

為解決上述的問題，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：

一種射頻功率放大器，其特征在于：

所述射頻功率放大器包括至少兩級(jí)放大電路，其中后級(jí)放大電路的晶體管集電極與前一級(jí)放大電路的晶體管集電極之間具有反饋電感，以便后級(jí)放大電路的晶體管從前一級(jí)放大電路的晶體管集電極獲得所需的集電極偏置電壓；最后一級(jí)放大電路的晶體管集電極連接饋電電感。

其中較優(yōu)地，所述射頻功率放大器通過調(diào)整各級(jí)放大電路的基極偏置電壓改變相應(yīng)的增益模式。