射頻功率放大器和移動(dòng)通信終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種射頻功率放大器和移動(dòng)通信終端，射頻功率放大器包括：功率放大模塊、環(huán)路控制模塊、檢波放大模塊、第一電感、第二電感、第三電感、第一電容和第二電容，第一電感的第一端的電壓為電源電壓，第三電感與第一電感相互耦合，第三電感的第一端連接檢波放大模塊的輸入端、第二端接地；環(huán)路控制模塊輸入控制電壓和檢波放大模塊的輸出電壓、輸出偏置電壓；功率放大模塊由偏置電壓控制，輸入端連接射頻輸入端、輸出端連接第一電感的第二端和第二電感的第一端，第二電感的第二端連接第一電容的第一端和第二電容的第二端，第一電容的第二端接地，第二電容的第一端連接射頻輸出端。所述射頻功率放大器具有高精度、低成本和省面積的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
射頻功率放大器和移動(dòng)通信終端
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種射頻功率放大器和包括所述射頻功率放大器的移動(dòng)通信終端。
【背景技術(shù)】
[0002]在無(wú)線移動(dòng)通信終端中，例如GSM手機(jī)需要控制從本機(jī)發(fā)射出去的射頻信號(hào)的功率，射頻功率放大器用于功率控制和檢測(cè)。現(xiàn)有常用的射頻功率放大器有三種方案:
[0003]一種方案如圖1所示，需要兩個(gè)PMOS管Ml和M2，PM0S管Ml是主控制管，用來(lái)控制功率放大電路的電源電壓Vcc。由于運(yùn)算放大器和反饋環(huán)路H(S)的影響，電源電壓Vcc是控制電壓Vramp的函數(shù)，即電源電壓Vc c受控制電壓Vramp控制，功率放大器的輸出功率又是電源電壓Vc c的函數(shù)，因此功率放大器的輸出功率就由控制電壓Vramp控制。PMOS管M2是PMOS管Ml的鏡像管，它與反饋回路H(S)組成了一個(gè)電流檢測(cè)環(huán)路，用來(lái)保證在控制電壓Vramp不變的時(shí)候，流過PMOS管Ml的電流能夠保持穩(wěn)定。這里流過PMOS管Ml的電流可以近似地用來(lái)估算功率放大器的輸出功率。這種方案的缺點(diǎn)是，PMOS管M2鏡像得到的電流只有電源電壓Vc c在一定的范圍內(nèi)才比較準(zhǔn)確，然而，在功率放大器工作的大部分時(shí)間里，電源電壓Vcc都不在這個(gè)比較準(zhǔn)確的范圍內(nèi)，所以這種方案的功率控制的精度不高。
[0004]另一種方案如圖2所示，流過電阻Rsense的電流就是功率放大器的工作電流。電阻Rsense上產(chǎn)生的電壓Vsense經(jīng)運(yùn)放模塊A放大，然后經(jīng)過環(huán)路控制模塊LC與控制電壓Vramp做比較，環(huán)路控制模塊LC輸出偏置電壓Vbias來(lái)控制功率放大模塊PA的輸出功率。這種方案的缺點(diǎn)是，功率檢測(cè)精度依賴于電阻Rsense的精確度，雖然電阻Rsense可以選取高精度電阻，但是這意味著比較高的成本。
[0005]還有一種方案如圖3所示，需要將一個(gè)功率耦合模塊CA放置在功率放大器的射頻輸出端RFOUT，將耦合出來(lái)的功率放大，然后進(jìn)入環(huán)路控制模塊LC，從而能夠控制功率放大模塊PA的輸出功率。這種方案的缺點(diǎn)是，在射頻輸出端RFOUT的功率耦合模塊會(huì)增加射頻功率放大器的布局面積，從而使得功率放大器芯片的面積增加，并且還會(huì)帶來(lái)額外的功率損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的射頻功率放大器的功率控制和檢測(cè)精度不高、成本高和占用較多的布局面積。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種射頻功率放大器，包括:功率放大模塊、環(huán)路控制模塊、檢波放大模塊、第一電感、第二電感、第三電感、第一電容和第二電容，其中，
[0008]所述第一電感的第一端的電壓為電源電壓，所述第三電感與所述第一電感相互耦合，所述第三電感的第一端連接所述檢波放大模塊的輸入端，所述第三電感的第二端接地；
[0009]所述環(huán)路控制模塊輸入控制電壓和所述檢波放大模塊的輸出電壓，所述環(huán)路控制模塊輸出偏置電壓；
[0010]所述功率放大模塊由所述偏置電壓控制，所述功率放大模塊的輸入端連接射頻輸入端，所述功率放大模塊的輸出端連接所述第一電感的第二端和所述第二電感的第一端，所述第二電感的第二端連接所述第一電容的第一端和所述第二電容的第二端，所述第一電容的第二端接地，所述第二電容的第一端連接射頻輸出端。
[0011]可選的，所述第一電感和所述第三電感在同一基板上，所述第三電感布局在所述第一電感的旁邊。
[0012]可選的，所述第一電感用第一層金屬、第二層金屬、第三層金屬以及金屬之間的通孔形成，所述第三電感在所述第一電感旁邊，所述第三電感使用第一層金屬走線。
[0013]可選的，所述第一電感和所述第三電感在同一基板上的不同層，所述第三電感布局在所述第一電感的下面。
[0014]可選的，所述第一電感用第一層金屬、第二層金屬以及金屬之間的通孔形成，所述第三電感在所述第一電感下面，所述第三電感使用第三層金屬走線。
[0015]可選的，所述檢波放大模塊包括二極管檢波電路。
[0016]可選的，所述檢波放大模塊包括檢波電路和對(duì)數(shù)放大電路。
[0017]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種包括上述的射頻功率放大器的移動(dòng)通信終端。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的射頻功率放大器通過電感耦合、檢波放大和環(huán)路控制來(lái)產(chǎn)生功率放大的控制電壓，由于不需要采用電流鏡的方式來(lái)采樣功率放大模塊的工作電流，因此電流的精度就不會(huì)受到電源電壓的范圍影響；也不需要高精度電阻來(lái)感知工作電流，并且耦合電感可以在多層基板上繞線實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)低成本;也不需要在射頻輸出端增加功率耦合模塊，可以節(jié)省布局面積，也不會(huì)對(duì)輸出功率產(chǎn)生影響。因此，本發(fā)明實(shí)施例的射頻功率放大器具有高精度、低成本和省面積的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1至圖3為現(xiàn)有的射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的射頻功率放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5至圖6為本發(fā)明實(shí)施例的射頻功率放大器中，第一電感和第三電感的布局結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明實(shí)施例的射頻功率放大器可以應(yīng)用在移動(dòng)通信終端的射頻功率放大芯片或者其它類似需要進(jìn)行功率控制的射頻功率放大芯片中。
[0023]如圖4所示，所述射頻功率放大器包括:功率放大模塊PA、環(huán)路控制模塊LC、檢波放大模塊DA、第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl和第二電容C2。
[0024]第一電感LI的第一端的電壓為電源電壓Vbatt，第三電感L3與第一電感LI相互耦合，第三電感L3的第一端連接檢波放大模塊DA的輸入端，第三電感L3的第二端接地。
[0025]環(huán)路控制模塊LC的一個(gè)輸入端輸入控制電壓Vramp，環(huán)路控制模塊LC的另一個(gè)輸入端輸入檢波放大模塊DA的輸出電壓Vda，環(huán)路控制模塊LC的輸出端輸出偏置電壓Vbias。
[0026]功率放大模塊PA由偏置電壓Vbias控制，功率放大模塊PA的輸入端連接射頻輸入端RFIN，功率放大模塊PA的輸出端連接第一電感LI的第二端和第二電感L2的第一端，第二電感L2的第二端連接第一電容Cl的第一端和第二電容C2的第二端，第一電容Cl的第二端接地，第二電容C2的第一端連接射頻輸出端RFOUT。
[0027]本實(shí)施例中，第一電感LI也可稱為扼流(Chock)電感，第三電感L3也可稱為耦合電感，由于在Chock電感LI邊上增加了與Chock電感LI相互親合的親合電感L3，通過電磁親合，耦合電感L3可以將Chock電感LI的射頻電流耦合出來(lái)，在耦合電感L3的非接地端產(chǎn)生電壓，即親合電壓Vcp。然后親合電壓Vcp輸入檢波放大模塊DA，檢波放大模塊DA的輸出電壓Vda進(jìn)入環(huán)路控制模塊LC，與控制電壓Vramp比較，環(huán)路控制模塊LC產(chǎn)生功率放大模塊PA的控制電壓即偏置電壓Vb ias，偏置電壓Vb ias用于控制功率放大模塊PA的輸出功率。
[0028]進(jìn)一步，在具體實(shí)施時(shí)，由于射頻功率放大器大多采用多層基板作為載體，電感是在基板用印刷線圈實(shí)現(xiàn)，而且由于Chock電感一般較大，所以比較容易在Chock電感邊上用基板走線放置一個(gè)小的耦合電感，如圖5所示，第一電感LI和第三電感L3在同一基板上，第三電感L3布局在第一電感LI的旁邊，舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)有著4層金屬的基板上，第一電感LI通常會(huì)用第一層金屬、第二層金屬、第三層金屬以及金屬之間的通孔形成，第一電感LI為多層螺旋電感，第三電感L3在第一電感LI旁邊，第三電感L3使用第一層金屬走線。耦合電感也可以放置在Chock電感下面，如圖6所示，第一電感LI和第三電感L3在不同層基板上，第三電感L3布局在第一電感LI的下面，舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)有著4層金屬的基板上，第一電感LI用第一層金屬、第二層金屬以及金屬之間的通孔形成，第一電感LI為多層螺旋電感，第三電感L3在第一電感LI下面，第三電感L3使用第三層金屬走線。
[0029 ]檢波放大模塊DA可以由基本的二極管檢波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣的電路很容易在GaAsHBT工藝上實(shí)現(xiàn)?；蛘撸瑱z波放大模塊DA也可以使用檢波電路(例如ISSI (IntegratedSilicon Solut1n Inc.)檢波電路)加對(duì)數(shù)放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)范圍檢波，這種電路在CMOS工藝上已經(jīng)比較成熟。
[0030]環(huán)路控制模塊LC和功率放大模塊PA可以采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0031]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種包括上述的射頻功率放大器的移動(dòng)通信終端，以所述移動(dòng)通信終端是GSM手機(jī)為例，射頻功率放大器芯片置于GSM手機(jī)中，用于控制從本機(jī)發(fā)射出去的射頻信號(hào)的功率。
[0032]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的射頻功率放大器由于不需要采用電流鏡的方式來(lái)采樣功率放大模塊的工作電流，因此電流的精度就不會(huì)受到電源電壓的范圍影響；也不需要高精度電阻來(lái)感知工作電流，并且耦合電感可以在多層基板上繞線實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)低成本;也不需要在射頻輸出端加入功率耦合模塊，可以節(jié)省布局面積，也不會(huì)對(duì)輸出功率產(chǎn)生影響。因此，本發(fā)明實(shí)施例的射頻功率放大器具有高精度、低成本和省面積的優(yōu)點(diǎn)。
[0033]另外，由于耦合電感只對(duì)射頻電流才能產(chǎn)生感應(yīng)電壓，所以在沒有射頻信號(hào)進(jìn)入功率放大模塊的時(shí)候，檢波放大模塊的輸出電壓就是0V，只有在射頻信號(hào)進(jìn)入功率放大模塊的時(shí)候檢波放大模塊才會(huì)有有效的輸出，這也可以用來(lái)判斷是否有射頻信號(hào)進(jìn)入功率放大器，也解決了在沒有射頻信號(hào)時(shí)靜態(tài)電流對(duì)工作電流的判斷的干擾。
[0034]本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種射頻功率放大器，其特征在于，包括:功率放大模塊、環(huán)路控制模塊、檢波放大模塊、第一電感、第二電感、第三電感、第一電容和第二電容，其中， 所述第一電感的第一端的電壓為電源電壓，所述第三電感與所述第一電感相互耦合，所述第三電感的第一端連接所述檢波放大模塊的輸入端，所述第三電感的第二端接地； 所述環(huán)路控制模塊輸入控制電壓和所述檢波放大模塊的輸出電壓，所述環(huán)路控制模塊輸出偏置電壓； 所述功率放大模塊由所述偏置電壓控制，所述功率放大模塊的輸入端連接射頻輸入端，所述功率放大模塊的輸出端連接所述第一電感的第二端和所述第二電感的第一端，所述第二電感的第二端連接所述第一電容的第一端和所述第二電容的第二端，所述第一電容的第二端接地，所述第二電容的第一端連接射頻輸出端。2.如權(quán)利要求1所述的射頻功率放大器，其特征在于，所述第一電感和所述第三電感在同一基板上，所述第三電感布局在所述第一電感的旁邊。3.如權(quán)利要求1所述的射頻功率放大器，其特征在于，所述第一電感和所述第三電感在同一基板上的不同層，所述第三電感布局在所述第一電感的下面。4.如權(quán)利要求3所述的射頻功率放大器，其特征在于，所述第一電感用第一層金屬、第二層金屬以及金屬之間的通孔形成，所述第三電感在所述第一電感下面，所述第三電感使用第三層金屬走線。5.如權(quán)利要求1所述的射頻功率放大器，其特征在于，所述檢波放大模塊包括二極管檢波電路。6.如權(quán)利要求1所述的射頻功率放大器，其特征在于，所述檢波放大模塊包括檢波電路和對(duì)數(shù)放大電路。7.—種移動(dòng)通信終端，其特征在于，包括權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的射頻功率放大器。
【文檔編號(hào)】H04M1/02GK105871388SQ201610261423
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】楊琳
【申請(qǐng)人】埃賦隆半導(dǎo)體（上海）有限公司