本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種射頻功率放大器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，用于2G、3G、4G模式的多模多頻(MMMB，Multi-Mode Multi-Band)射頻前端芯片包括了GSM高頻段射頻功率放大器、GSM低頻段射頻射率放大器、3G/4G低頻段(700-915MHz)射頻功率放大器、3G/4G中頻段(1710-2025MHz)射頻功率放大器、各個射頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、MIPI接口及控制器、輸入通路選擇切換開關(guān)、輸出頻段選擇切換開關(guān)、射頻天線開關(guān)、3G/4G高頻段射頻天線開關(guān)等。兩個雙工器組位于MMMB射頻前端芯片片外，通過與內(nèi)輸出頻段選擇切換開關(guān)、射頻天線開關(guān)的相應(yīng)端口連接，實現(xiàn)3G/4G各個不同F(xiàn)DD頻段的雙工功能。MMMB射頻前端芯片所有集成的功能，采用GaAs工藝制造其中射頻功率放大器的輸出級管芯，采用SOI工藝制造其中的所有開關(guān)管芯以及輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中的部分元件，采用CMOS工藝或者SOI工藝制造其中的MIPI接口及控制器管芯，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)中的部分元件也可以通過封裝基板上的金屬層走線或SMD元件實現(xiàn)，所有管芯之間以及管芯與封裝基板之間的電氣互聯(lián)通過鍵合引線或者倒扣封裝的方式實現(xiàn)。

可以看到，多模多頻射頻前端芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，需要找到一種方法，能夠盡可能地簡化多模多頻射頻前端芯片的架構(gòu)，并有效降低其成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種射頻功率放大器，簡化多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架，降低了生產(chǎn)成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種射頻功率放大器，包括一射頻放大通路，所述射頻放大通路包括多級放大電路，所述多級放大電路包括至少一個驅(qū)動級放大器和至少一個差分輸出級放大器，所述驅(qū)動級放大器的輸出端通過級間匹配電路與所述差分輸出級放大器連接，所述差分輸出級放大器的輸出端與輸出匹配電路連接；

其中，所述級間匹配電路包括一個級間寬帶巴倫或級間寬帶巴倫阻抗變換器，用于實現(xiàn)射頻信號從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，所述輸出匹配電路包括輸出寬帶巴倫阻抗變換器，用于將差分射頻信號轉(zhuǎn)換為單端射頻信號，與輸出選通電路耦合。

其中，所述級間寬帶巴倫阻抗變換器包括變壓器和與所述變壓器連接的阻抗變換器，非平衡射頻端口與所述驅(qū)動級放大器的輸出端、所述變壓器的第一耦合線圈的一端連接，所述變壓器的第一耦合線圈的另一端與所述阻抗變換器的第一輸入端口連接，所述變壓器的第二耦合線圈的一端接地，另一端與所述阻抗變換器的第二輸入端口連接，所述阻抗變換器的第一耦合線圈與第二耦合線圈構(gòu)成第一耦合線圈對，第三耦合線圈與第四耦合線圈構(gòu)成第二耦合線圈對；所述阻抗變換器的第一耦合線圈的一端與所述阻抗變換器的第一輸入端口連接，另一端與所述第三耦合線圈的第二端及第一平衡信號端口連接，所述第二耦合線圈的一端與所述第三耦合線圈的第一端連接并接地，所述阻抗變換器的第二耦合線圈的第二端與所述阻抗變換器的第四耦合線圈的第二端、第二平衡信號端口連接；所述阻抗變換器的第四耦合線圈的第一端與所述阻抗變換器的第二輸入端口連接。

其中，所述輸出寬帶巴倫阻抗變換器包括阻抗變換器與所述阻抗變換器級聯(lián)的變壓器，所述差分輸出級放大器的輸出端與所述阻抗變換器的第一平衡信號端口及第二平衡信號端口連接，所述阻抗變換器包含4個阻抗耦合線圈，兩兩構(gòu)成兩對阻抗耦合線圈對，阻抗第一耦合線圈與阻抗第二耦合線圈構(gòu)成阻抗第一耦合線圈對，阻抗第三耦合線圈與阻抗第四耦合線圈構(gòu)成阻抗第二耦合線圈對；所述阻抗第一耦合線圈的第一端與所述第一平衡信號端口、所述阻抗第三耦合線圈的第一端連接，所述阻抗第一耦合線圈的第二端與所述變壓器的第一輸入端連接，所述阻抗第二耦合線圈的第一端與所述第二平衡信號端口、所述阻抗第四耦合線圈的第一端連接，所述阻抗第二耦合線圈的第二端與所述阻抗第三耦合線圈的第二端連接并接地，所述阻抗第四耦合線圈的第二端與所述變壓器的第二輸入端連接，所述變壓器的變壓第一耦合線圈的第一端與所述變壓器的第一輸入端連接，所述變壓器的變壓第二耦合線圈的第一端與所述變壓器的第二輸入端連接；所述變壓第一耦合線圈的第二端與非平衡信號端口連接，所述變壓第二耦合線圈的第二端接地

其中，還包括與所述阻抗第二耦合線圈的第二端、所述阻抗第三耦合線圈第二端連接的扼流電感，所述扼流電感通過連接去耦電容接地，所述扼流電感與所述去耦電容的公共端與所述差分輸出級放大器的供電電壓VDD連接。

其中，所述輸出選通電路為單刀多擲射頻開關(guān)電路、低通濾波器、多工器中的一種或多種的組合。

其中，還包括與所述射頻放大通路的輸入端連接的輸入選通電路和與所述輸入選通電路連接的控制器，所述控制器用于控制將輸入所述輸入選通電路的高頻輸入信號、中頻輸入信號和低頻輸入信號中的一種選通輸入所述射頻放大通路。

其中，還包括與輸入選通電路的輸出端以及所述驅(qū)動級放大器的輸入端連接的輸入寬帶巴倫。

其中，所述級間寬帶巴倫的非平衡射頻端口與所述驅(qū)動級放大器的輸出端、變壓器的第一耦合線圈的一端連接，所述第一耦合線圈的另一端與第一平衡信號端口連接，第二耦合線圈的一端接地，另外一端與第二平衡信號端口連接。

其中，所述多級放大器為采用GaAs HBT、GaAs pHEMT、SiGe、CMOS、SOI中的一種或者多種制成的多級放大器。

其中，所述級間匹配電路和/或所述輸出匹配電路為設(shè)置在封裝基板或IPD管芯上的耦合線圈或耦合傳輸線組成。

本發(fā)明實施例所提供的射頻功率放大器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器，包括一射頻放大通路，所述射頻放大通路包括多級放大電路，所述多級放大電路包括至少一個驅(qū)動級放大器和至少一個差分輸出級放大器，所述驅(qū)動級放大器的輸出端通過級間匹配電路與所述差分輸出級放大器連接，所述差分輸出級放大器的輸出端與輸出匹配電路連接；

其中，所述級間匹配電路包括一個級間寬帶巴倫或級間寬帶巴倫阻抗變換器，用于實現(xiàn)射頻信號從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，所述輸出匹配電路包括輸出寬帶巴倫阻抗變換器，用于將差分射頻信號轉(zhuǎn)換為單端射頻信號，與輸出選通電路耦合。

所述射頻功率放大器，通過在射頻放大通路的驅(qū)動級放大器和差分輸出級放大器之間連接級間匹配電路，而在差分輸出級放大器連接輸出匹配電路，即可實現(xiàn)覆蓋2G/3G/4G的高、中、低頻段，即只使用一個射頻放大通路，就可實現(xiàn)對2G/3G/4G的高、中、低頻段的全覆蓋，簡化了多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架。而級間匹配電路和輸出匹配電路僅分別為一個級間寬帶巴倫或級間巴倫阻抗變換器和一個輸出寬帶巴倫阻抗變換器，成本較低，降低了射頻功率放大器的成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的另一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的級間匹配電路一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的級間匹配電路另一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的輸出匹配電路一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的輸出匹配電路另一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有的多模多頻射頻前端芯片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂。

基于此，本發(fā)明實施例所提供了一種射頻功率放大器，包括一射頻放大通路，所述射頻放大通路包括多級放大電路，所述多級放大電路包括至少一個驅(qū)動級放大器和至少一個差分輸出級放大器，所述驅(qū)動級放大器的輸出端通過級間匹配電路與所述差分輸出級放大器連接，所述差分輸出級放大器的輸出端與輸出匹配電路連接；

其中，所述級間匹配電路包括一個級間寬帶巴倫或級間寬帶巴倫阻抗變換器，用于實現(xiàn)射頻信號從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，所述輸出匹配電路包括輸出寬帶巴倫阻抗變換器，用于將差分射頻信號轉(zhuǎn)換為單端射頻信號，與輸出選通電路耦合。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器，通過在射頻放大通路的驅(qū)動級放大器和差分輸出級放大器之間連接級間匹配電路，而在差分輸出級放大器連接輸出匹配電路，即可實現(xiàn)覆蓋2G/3G/4G的高、中、低頻段，即只使用一個射頻放大通路，就可實現(xiàn)對2G/3G/4G的高、中、低頻段的全覆蓋，簡化了多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架。而級間匹配電路和輸出匹配電路僅分別為一個級間寬帶巴倫或級間巴倫阻抗變換器和一個輸出寬帶巴倫阻抗變換器，成本較低，降低了射頻功率放大器的成本。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。

在以下描述中闡述了具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。

請參考圖1-6，圖1為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的另一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的級間匹配電路一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的級間匹配電路另一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的輸出匹配電路一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器的輸出匹配電路另一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。

在一種具體實施方式中，所述射頻功率放大器，包括一射頻放大通路100，所述射頻放大通路100包括多級放大電路，所述多級放大電路包括至少一個驅(qū)動級放大器130和至少一個差分輸出級放大器150，所述驅(qū)動級放大器130的輸出端通過級間匹配電路140與所述差分輸出級放大器150連接，所述差分輸出級放大器150的輸出端與輸出匹配電路160連接；

其中，所述級間匹配電路140包括一個級間寬帶巴倫或級間寬帶巴倫阻抗變換器，用于實現(xiàn)射頻信號從非平衡到平衡的轉(zhuǎn)換，所述輸出匹配電路160包括輸出寬帶巴倫阻抗變換器，用于將差分射頻信號轉(zhuǎn)換為單端射頻信號，與輸出選通電路170耦合。

所述射頻功率放大器，通過在射頻放大通路的驅(qū)動級放大器130和差分輸出級放大器150之間連接級間匹配電路140，而在差分輸出級放大器150連接輸出匹配電路160，即可實現(xiàn)覆蓋2G/3G/4G的高、中、低頻段，即只使用一個射頻放大通路即可實現(xiàn)對2G/3G/4G的高、中、低頻段的全覆蓋，簡化了多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架。而級間匹配電路140和輸出匹配電路160僅為一個級間寬帶巴倫或級間巴倫阻抗變換器、輸出寬帶巴倫阻抗變換器，成本較低，降低了射頻功率放大器的成本。

在一種實施方式中，所述射頻頻功率放大器，包含MIPI接口及控制器180、輸入射頻選通開關(guān)110、驅(qū)動級放大器130、級間匹配電路140、差分輸出級放大器150、輸出匹配電路160、輸出選通開關(guān)170。輸入射頻選通開關(guān)110用于將射頻功率放大器芯片的高頻輸入信號(HB_IN)、中頻輸入信號(MB_IN)和低頻輸入信號(LB_IN)之一選通切入進入到射頻放大通路之中，輸入射頻選通開關(guān)110可以是單刀多擲射頻開關(guān)電路、低通濾波器、多工器之中的一種或多種的組合；輸入射頻選通開關(guān)110的輸出端連接到驅(qū)動級放大器130的輸入端；驅(qū)動級放大器130是一個覆蓋高頻、中頻、低頻頻段的驅(qū)動放大器電路，其輸出連接到級間匹配電路140；級間匹配電路140為一個級間寬帶巴倫或一個級間寬帶巴倫阻抗變換器，實現(xiàn)射頻信號的非平衡(Unbalanced)到平衡(Balanced)轉(zhuǎn)換以及必要的阻抗變換，其輸出的兩路平衡信號是差分信號，相互之間具有180度相位差；級間匹配電路140輸出的差分信號經(jīng)由差分輸出級放大器150功率放大；差分輸出級放大器150的輸出信號仍然保持差分狀態(tài)，并輸入到輸出匹配電路160；輸出匹配電路160為一個輸出寬帶巴倫阻抗變換器，實現(xiàn)射頻信號的平衡到非平衡轉(zhuǎn)換以及必要的阻抗變換，其輸出為經(jīng)過功率放大器處理的單端射頻信號，連接到輸出選通電路。輸出選通電路為一個單刀多擲開關(guān)，其不同導(dǎo)通狀態(tài)將射頻放大信號導(dǎo)引到不同的射頻端口。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，輸出選通電路也可以是單刀多擲射頻開關(guān)電路、低通濾波器、多工器之中的一種或多種的組合。由于輸入射頻選通開關(guān)110、驅(qū)動級放大器130、級間匹配電路140、差分輸出級放大器150、輸出匹配電路160、輸出選通電路的寬帶特性，可以覆蓋2G/3G/4G的高頻段、中頻段、低頻段，即700MHz～2.7GHz，射頻功率放大器僅需一個射頻放大通路，簡化了多模多頻射頻前端芯片的架構(gòu)，并具有低成本優(yōu)勢。

寬帶巴倫的作用是將非平衡輸入射頻信號轉(zhuǎn)化為平衡的射頻信號，不只可以在進入驅(qū)動級放大器130之后進行調(diào)制，還可以在驅(qū)動級放大器130放大之前進行預(yù)先調(diào)制，減輕后續(xù)的處理壓力，因此所述射頻功率放大器還包括與輸入射頻選通開關(guān)110的輸出端以及所述驅(qū)動級放大器130的輸入端連接的輸入寬帶巴倫120。

這樣，輸入射頻選通開關(guān)110輸?shù)纳漕l信號輸入所述輸入寬帶巴倫120后，經(jīng)過所述輸入寬帶巴倫120的處理，輸出為相位差為180度的一對差分信號，連接到驅(qū)動級放大器130進行差分放大，當(dāng)然這是的驅(qū)動級放大器130應(yīng)該使用差分驅(qū)動級放大器。

級間匹配電路140的一種形式為級間寬帶巴倫，所述級間寬帶巴倫的非平衡射頻端口與所述驅(qū)動級放大器130的輸出端、變壓器的第一耦合線圈1411的一端連接，所述第一耦合線圈1411的另一端與第一平衡信號端口連接，第二耦合線圈1412的一端接地，另外一端與第二平衡信號端口連接。

級間匹配電路140的另一種形式為級間寬帶巴倫阻抗變換器，所述級間寬帶巴倫阻抗變換器包括變壓器1410和與所述變壓器連接的阻抗變換器1420，非平衡射頻端口與所述驅(qū)動級放大器130的輸出端、所述變壓器1410的第一耦合線圈1411的一端連接，所述變壓器的第一耦合線圈1411的另一端與所述阻抗變換器1420的第一輸入端口連接，所述變壓器1410的第二耦合線圈1412的一端接地，另一端與所述阻抗變換器的第二輸入端口連接，所述阻抗變換器的第一耦合線圈1421與第二耦合線圈1422構(gòu)成第一耦合線圈對，第三耦合線圈1423與第四耦合線圈1424構(gòu)成第二耦合線圈對；所述阻抗變換器的第一耦合線圈1421的一端與所述阻抗變換器的第一輸入端口連接，另一端與所述第三耦合線圈1423的第二端及第一平衡信號端口連接，所述第二耦合線圈1422的一端與所述第三耦合線圈1423的第一端連接并接地，所述阻抗變換器的第二耦合線圈1422的第二端與所述阻抗變換器的第四耦合線圈1424的第二端、第二平衡信號端口連接；所述阻抗變換器的第四耦合線圈1424的第一端與所述阻抗變換器的第二輸入端口連接。

需要說明的是，本發(fā)明對級間匹配電路140的具體實現(xiàn)方式不做具體限定，可以采用耦合電感線圈或耦合傳輸線的方式實現(xiàn)。

而對于輸出匹配電路160，輸出匹配電路160為輸出寬帶巴倫阻抗變換器，所述輸出寬帶巴倫阻抗變換器包括阻抗變換器1610與所述阻抗變換器級聯(lián)的變壓器1620，所述差分輸出級放大器150的輸出端與所述阻抗變換器的第一平衡信號端口及第二平衡信號端口連接，所述阻抗變換器包含4個阻抗耦合線圈，兩兩構(gòu)成兩對阻抗耦合線圈對，阻抗第一耦合線圈1611與阻抗第二耦合線圈1612構(gòu)成阻抗第一耦合線圈對，阻抗第三耦合線圈1613與阻抗第四耦合線圈1614構(gòu)成阻抗第二耦合線圈對；所述阻抗第一耦合線圈1611的第一端與所述第一平衡信號端口、所述阻抗第三耦合線圈1613的第一端連接，所述阻抗第一耦合線圈的1611第二端與所述變壓器的第一輸入端連接，所述阻抗第二耦合線圈1612的第一端與所述第二平衡信號端口、所述阻抗第四耦合線圈1614的第一端連接，所述阻抗第二耦合線圈1612的第二端與所述阻抗第三耦合線圈1613的第二端連接并接地，所述阻抗第四耦合線圈1614的第二端與所述變壓器的第二輸入端連接，所述變壓器的變壓第一耦合線圈1621的第一端與所述變壓器的第一輸入端連接，所述變壓器的變壓第二耦合線圈1622的第一端與所述變壓器的第二輸入端連接；所述變壓第一耦合線圈1621的第二端與非平衡信號端口連接，所述變壓第二耦合線圈1622的第二端接地。

而阻抗變換器的第二耦合線圈1612和第三耦合線圈1613除了直接接地之外，還可以通過連接其它的器件獲得額外的功能，例如所述射頻功率放大器還包括與所述阻抗第二耦合線圈1612的第二端、所述阻抗第三耦合線圈1613第二端連接的扼流電感1630，所述扼流電感1630通過連接去耦電容1640接地，所述扼流電感1630與所述去耦電容1640的公共端與所述差分輸出級放大器150的供電電壓VDD連接。

由于多級放大器包括至少一個驅(qū)動級放大器130和至少一個差分輸出級放大器150，二者可以由GaAs HBT、GaAs pHEMT、SiGe、CMOS、SOI中的任意一種組成，因此，所述多級放大器為采用GaAs HBT、GaAs pHEMT、SiGe、CMOS、SOI中的一種或者多種制成的多級放大器。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，級間匹配電路140是由級間寬帶巴倫或級間寬帶巴倫阻抗變換器，輸出匹配電路160為輸出寬帶巴倫阻抗變換器，輸出寬帶巴倫阻抗變換器由阻抗變換器和與所述阻抗變換器級聯(lián)的變壓器組成，這些都是由線圈耦合組成，為了降低成本，所述級間匹配電路140和/或所述輸出匹配電路160為設(shè)置在封裝基板或IPD管芯上的耦合線圈或耦合傳輸線組成。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的射頻功率放大器，通過在射頻放大通路的驅(qū)動級放大器和差分輸出級放大器之間連接級間匹配電路，而在差分輸出級放大器連接輸出匹配電路，即可實現(xiàn)覆蓋2G/3G/4G的高、中、低頻段，即只使用一個射頻放大通路，就可實現(xiàn)對2G/3G/4G的高、中、低頻段的全覆蓋，簡化了多模多頻射頻前端芯片的構(gòu)架。而級間匹配電路和輸出匹配電路僅分別為一個級間寬帶巴倫或級間巴倫阻抗變換器和一個輸出寬帶巴倫阻抗變換器，成本較低，降低了射頻功率放大器的成本。

以上對本發(fā)明所提供的射頻功率放大器進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。