[發(fā)明專利]一種帶有定向耦合器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)電路及放大電路

在審

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• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107404294A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭洋洋;王華江
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州慧智微電子有限公司
• 主分類號: H03F1/56
• 分類號: H03F1/56;H03F3/19;H03F3/21
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11270
• 代理人: 張振偉,姚開麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有定向耦合器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)電路及帶有該匹配網(wǎng)絡(luò)的射頻功率放大電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，射頻功率放大器是無線射頻信號傳輸中的關(guān)鍵部件，射頻功率放大器用于完成射頻信號的放大輸出功能，因此，輸出功率是射頻功率放大器重要的性能指標(biāo)；除此之外，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)及輸出定向耦合器分別用于完成功率匹配的匹配輸出及監(jiān)測的功能，是射頻功率放大器中至關(guān)重要的成部分。

在目前射頻功率放大器設(shè)計中，由于移動通信終端需要兼容越來越多的通信協(xié)議，對射頻功率放大器多頻段多模式的設(shè)計需求也越來越強烈，射頻功率放大器輸出部分的設(shè)計也越來越復(fù)雜。

目前帶有定向耦合器的射頻功率放大器的架構(gòu)如圖1所示，主要由信源101a中的前級放大器、輸出晶體管102a、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103a及定向耦合器104a四部分構(gòu)成；其中，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103a完成了負載阻抗到輸出負載線的轉(zhuǎn)換，負載線的大小決定了晶體管102a輸出功率的大小；同時，由于連接在整個射頻功率放大器的最末端，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103a的損耗直接影響到射頻功率放大器的輸出功率，進而還會影響到射頻功率放大器的效率，所以，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103a的性能也在很大程度上影響整個射頻功率放大器的性能。

在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，為了提高整個移動通信終端系統(tǒng)的效率，通常需要對終端的發(fā)射功率進行功率監(jiān)測，并進行動態(tài)控制。在目前的實現(xiàn)方案中，功率監(jiān)測主要由檢測功率放大器的輸出功率來實現(xiàn)。具體實現(xiàn)方式如圖1(a)，在功率放大器輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103a之后加入定向耦合器104a，將功率放大器的輸出功率耦合出與輸出功率成比例的一部分送入檢波電路106a，得到帶有輸出功率信息的直流電壓信號，送入基帶控制芯片，實現(xiàn)對移動通信終端輸出功率的動態(tài)監(jiān)測，并進一步實現(xiàn)動態(tài)控制；其中，定向耦合器一般位于射頻功率放大器的輸出端，因此，除耦合系數(shù)，方向性等指標(biāo)之外，插入損耗也是定向耦合器的重要設(shè)計指標(biāo)。

為滿足實際應(yīng)用的需求，射頻信號中包含有多種不同頻率的射頻信號，功率放大器需要針對所述多頻的射頻信號進行設(shè)計，在多頻應(yīng)用中的功率放大器設(shè)計主要有以下方案：

方案一為將多路放大器直接進行集成。此設(shè)計方法的優(yōu)點是設(shè)計靈活、各模塊間干擾較小；缺點是成本高、面積大、受制于封裝等因素，不能做到過多頻帶的集成。在此方案下，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103b與定向耦合器104b一般采用的方法如圖1(b)所示，每一路射頻功率放大器輸出采用獨立的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103b及定向耦合器104b，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103b輸出至不同頻帶的輸出腳，與定向耦合器104b連接至耦合器的輸入及輸出。

方案二為共用信號放大器102c的方法，不同頻帶采用獨立的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)104c及定向耦合器105c。方案二的實現(xiàn)架構(gòu)如圖1(c)所示，相比于方案一，在此方案中，不同頻帶共用信號放大器102c，通過輸出開關(guān)103c切換至不同頻段的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)104c；相比于方案一，此方案可以減小有源電路的面積，減小制造成本。

方案三為共用信號放大器102d及部分輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103d，并針對于不同頻段設(shè)計額外附加的匹配網(wǎng)絡(luò)105d及定向耦合器106d。方案三的實現(xiàn)架構(gòu)如圖1(d)所示，與方案二相比，此方案除共用信號放大器102d之外，還共用一部分匹配網(wǎng)絡(luò)103d，共用輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103d可以將輸出晶體管需要的負載阻抗匹配至較高阻抗，之后再通過輸出開關(guān)104d進行不同頻段匹配網(wǎng)絡(luò)105d的切換，提高輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的性能。同時，此方案可以在方案二的基礎(chǔ)上進一步減小輸出匹配網(wǎng)絡(luò)電路的面積，減小制造成本。

方案四為共用信號放大器102e，并將輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103e設(shè)計為可調(diào)方式。此方案結(jié)構(gòu)如圖1(e)所示，在此方案中，采用共用的信號放大器102e，并將輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103e設(shè)計成多頻段可調(diào)的方式，此方案的優(yōu)點在于不需要在匹配網(wǎng)絡(luò)103e中進行開關(guān)切換，以可調(diào)的方式完成不同頻段的匹配輸出；此方案可以在方案三的基礎(chǔ)上進一步減小輸出匹配網(wǎng)絡(luò)電路的面積，減小制造成本。

方案五為共用信號放大器102f，并將輸出匹配網(wǎng)絡(luò)103f設(shè)計為寬帶方式。此方案結(jié)構(gòu)如圖1(f)所示。在此方案中，采用共用的信號放大器102f，并將輸出匹配103f網(wǎng)絡(luò)設(shè)計成寬帶匹配的方式，此方案的優(yōu)點在于不需要在匹配網(wǎng)絡(luò)103f中進行開關(guān)切換，以寬帶的方式完成不同頻段的匹配輸出；此方案可以在方案三的基礎(chǔ)上進一步減小輸出匹配網(wǎng)絡(luò)電路的面積，減小制造成本。