本發(fā)明涉及射頻集成電路領(lǐng)域，并且具體地，涉及基于多赫蒂(doherty)放大器的射頻功率放大電路。

背景技術(shù)：

1、在5g通信系統(tǒng)中(例如移動(dòng)手機(jī)或其他用戶設(shè)備)中，射頻功率放大器是關(guān)鍵模塊，射頻功率放大器是電量主要消耗單元模塊。為了提高頻譜利用率以提高通訊速率，越來(lái)越復(fù)雜的調(diào)制方式比如頻分正交復(fù)用(orthogonal?frequency?division?multiplexing(ofdm))被5g通訊系統(tǒng)采用，其射頻信號(hào)峰均比(peak?to?average?ratio(par))達(dá)7db～9db。功率放大器在進(jìn)行功率放大時(shí)，為了兼顧功放的線性度，射頻功率放大器通常回退使用，射頻信號(hào)峰均比(peak?to?average?ratio(par))越大，為了保證放大信號(hào)的線性度，射頻功率放大器回退越多，效率相應(yīng)的也越低，造成整個(gè)無(wú)線通訊系統(tǒng)效率降低，移動(dòng)設(shè)備電池電量消耗過(guò)快，待機(jī)時(shí)間縮短。

2、目前學(xué)術(shù)和工業(yè)界提高功率放大器效率方案主要分兩類：電源調(diào)制和負(fù)載調(diào)制。電源調(diào)制即電源包絡(luò)跟蹤(envelope?tracking(et))，包絡(luò)跟蹤對(duì)電源系統(tǒng)要求比較高，電源電壓動(dòng)態(tài)跟隨射頻信號(hào)包絡(luò)變化，導(dǎo)致包絡(luò)跟蹤對(duì)系統(tǒng)比較復(fù)雜。相對(duì)于包絡(luò)跟蹤(envelope?tracking(et))，doherty結(jié)構(gòu)功率放大器是一種負(fù)載調(diào)制技術(shù)，其通過(guò)主放大器和輔助放大器配合來(lái)改變不同輸出功率等級(jí)下的負(fù)載阻抗，高功率時(shí)阻抗比較小，有比較大的功率輸出能力，低功率時(shí)，阻抗變大，實(shí)現(xiàn)高效率，即doherty功率放大器可以有效提高功率放大器的回退效率，提高功放的平均效率。doherty功率放大器廣泛應(yīng)用于基站中，配合數(shù)字預(yù)失真(digital?pre-distortion(dpd))系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高功率，高效率，高線性度?；局胁捎玫膁oherty放大器多數(shù)情況下采用分立器件搭建，整個(gè)功放占用體積大。

3、隨著5g到來(lái)，通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速進(jìn)一步提高，5g射頻信號(hào)的峰均比進(jìn)一步提高，傳統(tǒng)class-ab類功率放大電路效率越來(lái)越不能滿足移動(dòng)終端的需求，移動(dòng)終端對(duì)高效率，高線性的功率放大器的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。圖1是示出了傳統(tǒng)的多赫蒂doherty功率放大器結(jié)構(gòu)。參考圖1，輸入網(wǎng)絡(luò)采用功分器實(shí)現(xiàn)功率分配，四分之一波長(zhǎng)線串聯(lián)輔助通路放大電路輸入通路，實(shí)現(xiàn)90°相位延遲，傳統(tǒng)多赫蒂doherty功率放大器由于輸出功率有限，難以輸出更高功率。

4、為了解決更高輸出功率問(wèn)題，常見(jiàn)的方法有兩種，一種是增大輸出電壓，另一種是增大輸出電流。增大輸出電壓可以采用dc-dc變換方式將電池電壓升高，但是電壓的提高導(dǎo)致功率放大器容易燒毀。

5、因此，期望一種占用空間小，并且輸出功率高的射頻功率放大電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的技術(shù)方案采用基于變壓器的輸入巴倫輸出兩路?；谧儔浩鞯妮斎氚蛡悓?shí)現(xiàn)單端轉(zhuǎn)差分，從而將兩路相位相差180°的多赫蒂doherty功率放大器進(jìn)行功率合成，實(shí)現(xiàn)更高功率輸出。本發(fā)明利用負(fù)載調(diào)制原理，實(shí)現(xiàn)高的回退效率。

2、本發(fā)明采用多芯片模組(multi-chip?module)形式實(shí)現(xiàn)差分合成多赫蒂doherty結(jié)構(gòu)功率放大器，四分之一波長(zhǎng)變換器采用電感電容等效，減小了放大器體積，容易集成，適用于移動(dòng)終端設(shè)備使用。

3、本發(fā)明的一方面提供一種射頻功率放大電路，包括：輸入巴倫模塊，其被配置為接收單端射頻輸入，并且輸出兩路差分射頻信號(hào)；主功率放大器模塊，其被配置為從輸入巴倫模塊接收兩路差分射頻信號(hào)中的一路差分射頻信號(hào)，并輸出第一放大信號(hào)；輔助功率放大器模塊，其被配置為從輸入巴倫模塊接收兩路差分射頻信號(hào)中的另一路差分射頻信號(hào)，并輸出第二放大信號(hào)；輸出巴倫模塊，其被配置為接收主功率放大器模塊輸出的第一放大信號(hào)以及輔助功率放大器模塊輸出的第二放大信號(hào)，并且基于差分的第一放大信號(hào)和第二放大信號(hào)生成單端的射頻輸出信號(hào)。

4、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，主功率放大器模塊包括第一功分器、第一主通路放大電路、第一輔通路放大電路，其中，輔助功率放大器模塊包括第二功分器、第二主通路放大電路、第二輔通路放大電路。

5、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，主功率放大器模塊還包括第一驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的輸入端連接到輸入巴倫模塊，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的輸出端連接到第一功分器，以及其中，輔助功率放大器模塊還包括第二驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，第二驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的輸入端連接到輸入巴倫模塊，第二驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的輸出端連接到第二功分器。

6、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，第一主通路放大電路包括第一主放大器以及第一四分之一波長(zhǎng)變換器，第一主放大器的輸入端連接到第一功分器，第一主放大器的輸出端連接到第一四分之一波長(zhǎng)變換器，其中，第一輔通路放大電路包括第二四分之一波長(zhǎng)變換器以及第一輔放大器，第二四分之一波長(zhǎng)變換器的一端連接到第二功分器，第二四分之一波長(zhǎng)變換器的另一端連接到第一輔放大器的輸入端；其中，第二主通路放大電路包括第二主放大器以及第三四分之一波長(zhǎng)變換器，第二主放大器的輸入端連接到第二功分器，第二主放大器的輸出端連接到第三四分之一波長(zhǎng)變換器，其中，第二輔通路放大電路包括第四四分之一波長(zhǎng)變換器以及第二輔放大器，第四四分之一波長(zhǎng)變換器的一端連接到第二功分器，第四四分之一波長(zhǎng)變換器的另一端連接到第二輔放大器的輸入端。

7、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，第一四分之一波長(zhǎng)變換器、第二四分之一波長(zhǎng)變換器、第三四分之一波長(zhǎng)變換器、第四四分之一波長(zhǎng)變換器中的每一個(gè)由電容器和電感器形成的π型lc網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，第一四分之一波長(zhǎng)變換器、第二四分之一波長(zhǎng)變換器、第三四分之一波長(zhǎng)變換器、第四四分之一波長(zhǎng)變換器中的每一個(gè)被配置為對(duì)經(jīng)過(guò)其的信號(hào)進(jìn)行90°相位補(bǔ)償，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同功率輸出時(shí)的阻抗調(diào)制。

8、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，第一功分器和第二功分器中的每一個(gè)包括由電容器和電感器形成的兩個(gè)π型lc網(wǎng)絡(luò)以及兩個(gè)π型lc網(wǎng)絡(luò)之間連接的電阻，第一功分器和第二功分器中的每一個(gè)被配置為將經(jīng)過(guò)其的功率分配成兩路。

9、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，所述第一主放大器、第一輔放大器、第二主放大器、第二輔放大器中的一個(gè)或多個(gè)通過(guò)bjt晶體管、fet晶體管、mos晶體管中的至少一個(gè)來(lái)形成。

10、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，所述輸入巴倫模塊和輸出巴倫模塊通過(guò)三層金屬結(jié)構(gòu)的環(huán)形圖案來(lái)形成。

11、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，第一四分之一波長(zhǎng)變換器、第二四分之一波長(zhǎng)變換器、第三四分之一波長(zhǎng)變換器、第四四分之一波長(zhǎng)變換器中的每一個(gè)中的電感器通過(guò)鍵合線和基板微帶線的組合來(lái)形成。

12、本發(fā)明的一方面提供射頻功率放大電路，其中，所述射頻功率放大器通過(guò)用于多芯片的多層基板封裝進(jìn)行封裝。

技術(shù)特征：

1.一種射頻功率放大電路，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻功率放大電路，其中，主功率放大器模塊包括第一功分器、第一主通路放大電路、第一輔通路放大電路，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大電路，其中，主功率放大器模塊還包括第一驅(qū)動(dòng)級(jí)電路，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的輸入端連接到輸入巴倫模塊，第一驅(qū)動(dòng)級(jí)電路的輸出端連接到第一功分器，以及

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大電路，其中，第一主通路放大電路包括第一主放大器以及第一四分之一波長(zhǎng)變換器，第一主放大器的輸入端連接到第一功分器，第一主放大器的輸出端連接到第一四分之一波長(zhǎng)變換器，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻功率放大電路，其中，第一四分之一波長(zhǎng)變換器、第二四分之一波長(zhǎng)變換器、第三四分之一波長(zhǎng)變換器、第四四分之一波長(zhǎng)變換器中的每一個(gè)由電容器和電感器形成的π型lc網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，第一四分之一波長(zhǎng)變換器、第二四分之一波長(zhǎng)變換器、第三四分之一波長(zhǎng)變換器、第四四分之一波長(zhǎng)變換器中的每一個(gè)被配置為對(duì)經(jīng)過(guò)其的信號(hào)進(jìn)行90°相位補(bǔ)償，同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同功率輸出時(shí)的阻抗調(diào)制。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大電路，其中，第一功分器和第二功分器中的每一個(gè)包括由電容器和電感器形成的兩個(gè)π型lc網(wǎng)絡(luò)以及兩個(gè)π型lc網(wǎng)絡(luò)之間連接的電阻，第一功分器和第二功分器中的每一個(gè)被配置為將經(jīng)過(guò)其的功率分配成兩路。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻功率放大電路，其中，所述第一主放大器、第一輔放大器、第二主放大器、第二輔放大器中的一個(gè)或多個(gè)通過(guò)bjt晶體管、fet晶體管、mos晶體管中的至少一個(gè)來(lái)形成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻功率放大電路，其中，所述輸入巴倫模塊和輸出巴倫模塊通過(guò)三層金屬結(jié)構(gòu)的環(huán)形圖案來(lái)形成。

9.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的射頻功率放大電路，其中，第一四分之一波長(zhǎng)變換器、第二四分之一波長(zhǎng)變換器、第三四分之一波長(zhǎng)變換器、第四四分之一波長(zhǎng)變換器中的每一個(gè)中的電感器通過(guò)鍵合線和基板微帶線的組合來(lái)形成。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻功率放大電路，其中，所述射頻功率放大器通過(guò)用于多芯片的多層基板封裝進(jìn)行封裝。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種適用于移動(dòng)終端的射頻功率放大電路，包括：輸入巴倫模塊，其被配置為接收單端射頻輸入，并且輸出兩路差分射頻信號(hào)；主功率放大器模塊，其被配置為從輸入巴倫模塊接收兩路差分射頻信號(hào)中的一路差分射頻信號(hào)，并輸出第一放大信號(hào)；輔助功率放大器模塊，其被配置為從輸入巴倫模塊接收兩路差分射頻信號(hào)中的另一路差分射頻信號(hào)，并輸出第二放大信號(hào)；輸出巴倫模塊，其被配置為單個(gè)變壓器形式的巴倫，用于接收主功率放大器模塊輸出的第一放大信號(hào)以及輔助功率放大器模塊輸出的第二放大信號(hào)，并且生成單端的射頻輸出信號(hào)。

技術(shù)研發(fā)人員：貫會(huì)征,彭康,李智航,牟鵬飛,謝利剛,錢永學(xué),黃鑫,孟浩,蔡光杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京昂瑞微電子技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19