多模多频功率放大器制造技术

本发明专利技术提供一种多模多频功率放大器。所述多模多频功率放大器至少包括：设置在芯片上的多级功率放大器；用于基于第一控制信号来启动相应级数的功率放大器的控制单元；用于基于所启动的功率放大器来提供相匹配的阻抗的阻抗匹配单元；用于选择被启动的功率放大器的工作频段的频段选择单元。本发明专利技术可适用于多种场合，而且不需要使用传统上的额外电源或者大尺寸的负载调制技术来实现输出的多模式化，直接采用内部控制电路和外部阻抗匹配相结合的方式实现在多个输出功率模式下保持高效率的工作；尤其能够在600MHz及780MHz双频段下良好工作。

【技术实现步骤摘要】
多模多频功率放大器
本专利技术涉及功能放大领域，特别是涉及一种多模多频功率放大器。
技术介绍
物联网并没有一个严格的定义，有学者认为，它是一个通过射频信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它被认为是在继互联网之后在未来具有巨大应用前景的网络。而承载着无线传递信息功能的无线节点收发机的功耗问题成为影响物联网应用的关键因素之一，因此，为延长使用时间并避免频繁更换电池所带来的困扰，设计并实现超低功耗的无线节点成为迫切需要解决的问题。而功率放大器是构成无线节点发射机中最重要的部件，因此，设计高效率的功放成为实现低功耗的无线收发机核心问题。为了保持电池较长的使用寿命，功率放大器（PA）必须能够在很广泛的输出功率范围内保持高效率。然而，通常功率放大器只能够在最大输出功率附近提供较高的效率，并且效率会随着输出功率的降低急剧下降。为了提高功率放大器在低输出功率下的效率，许多提高效率的技术已经被提出，例如电源调节技术，负载调制技术等。然而，电源调节方法中使用的额外电源开关会增加管芯面积，并且电源调节技术会在功放和电源之间产生电阻，这会严重影响功放的效率。大尺寸的负载调制技术同样不适用于物联网节点的应用。另一方面，随着CMOS工艺不断进步和成熟，器件、电路和系统结构不断创新，用低成本的CMOS来实现物联网单芯片多标准的无线节点收发机来满足多种应用场合的需要已经是一种趋势。因此，很多研究工作围绕着无线接收机中的多频带功放技术而展开。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种能应用于多种场合的多模多频功率放大器。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种多模多频功率放大器，其至少包括：设置在芯片上的多级功率放大器；控制单元，与所述多级功率放大器相连接，用于基于第一控制信号来启动相应级数的功率放大器；阻抗匹配单元，与所述多级功率放大器相连接，用于基于所启动的功率放大器来提供相匹配的阻抗；频段选择单元，连接所述阻抗匹配单元，用于选择被启动的功率放大器的工作频段。优选地，所述控制单元也设置在所述芯片上；更为优选地，所述控制单元基于MOS管来实现。优选地，所述阻抗匹配单元设置在所述芯片外；更为优选地，所述阻抗匹配单元基于第二控制信号来提供与所启动的功能放大器匹配的阻抗。优选地，所述频段选择单元设置在所述芯片外；更为优选地，所述频段选择单元基于第三控制信号来选择被启动的功能放大器的工作频段；其中，所述工作频段优选包括600MHz和780MHz等。如上所述，本专利技术的多模多频功率放大器，具有以下有益效果：不需要使用传统上的额外电源或者大尺寸的负载调制技术来实现输出的多模式化，而是采用内部控制电路和外部阻抗匹配相结合的方式实现在多个输出功率模式下保持高效率的工作；尤其能够在600MHz/780MHz双频段下良好工作。附图说明图1显示为本专利技术的多模多频功率放大器示意图。图2显示为本专利技术的多模多频功率放大器的优选电路示意图。图3a及3b显示为本专利技术的多模多频功率放大器的增益、效率、输出功率与输入功率的测试曲线示意图。元件标号说明1多模多频功率放大器11多级功率放大器111调制电路12控制单元13阻抗匹配单元14频段选择单元2芯片21输入匹配网络具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。请参阅图1至图3b。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图所示，本专利技术提供一种多模多频功率放大器。该多模多频功率放大器可应用在物联网的无线节点发射机中。所述多模多频功率放大器1至少包括：多级功率放大器11、控制单元12、阻抗匹配单元13、以及频段选择单元14。所述多级功率放大器11设置在芯片上，该芯片用于无线节点发射机中。例如，如图2所示，该芯片2包括用于对接入的信号进行匹配的输入匹配网络21、多级功率放大器11，且该芯片2内设置有接设电源电压VCC的连接端、接地端GND和偏置电压VB的连接端，本实施例中，电源电压VCC的连接端接入3.3V电压，偏置电压VB的连接端接入1.6V电压。其中，该多级功率放大器11包括将接入点射频信号RFin进行调制的调制电路111以及连接所述调制电路111的两级功率放大器，该两级功率放大器由MOS管M1、M2、M3、M4构成。需要说明的是，本领域技术人员应该理解，上述所述仅仅只是列示，而非对本专利技术的限制，事实上，任何能将信号，尤其是射频信号放大的电路，例如，包含3级或3级以上功能放大器的电路等，均包含在本专利技术的范围内。所述控制单元12与所述多级功率放大器11相连接，用于基于第一控制信号来启动相应级数的功率放大器。优选地，所述控制单元12设置在所述多级功率放大器所在的芯片上，更为优选地，其可基于MOS管来实现。例如，如图2所示，其为一种优选的控制单元结构示意图。该控制单元包括多个MOS管，其中，信号端V1连接多级功率放大器11的信号端V1、信号端V2连接多级功率放大器11的信号端V2。当第一控制信号A连接电源电压VCC时，信号端V1输出高电平，信号端V2输出低电平，则射频信号经过两级功率放大器中的一级放大；当第一控制信号A连接地电平GND时，则射频信号经过两级功率放大器的放大。由上可见，在输出低功率模式下，通过第一控制信号A来关闭一部分功率放大器使其不工作，在输出高功率模式下，同样通过第一控制信号A将所有的功率放大器打开使其全部工作。这样就可以减少在低输出功率模式下，不必要功率放大器效率的浪费。所述阻抗匹配单元13与所述多级功率放大器11相连接，用于基于所启动的功率放大器来提供匹配的阻抗。如图2所示，该阻抗匹配单元13设置在芯片2之外，其包括电阻、两电容，其中，可变电容基于第二控制信号（即由阻抗控制开关C1来提供）来调节，由此，通过改变可变电容的容抗，可使阻抗匹配单元13的阻抗与被启动的放大器匹配。例如，当控制单元12的第一控制信号A连接到电源电压VCC时，阻抗匹配单元13基于阻抗控制开关C1调节至高电容档，则可实现高功率输出；若第一控制信号A调节至地GND时，则阻抗匹配单元13基于阻抗控制开关C1调节至低电容档，则可实现低功率输出。所述频段选择单元14连接所述阻抗匹配单元13，用于选择被启动的功率放大器的工作频段。如图2所示，该频段选择单元13基于第三控制信号（即由频段控制开关C2来提供）来选择被启动的功率放大器的工作频段。例如，将频段控制开关C2调节至低电容档，则被启动的功率放大器的工作在高频段；将频段控制开关C2调节至高电容档，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模多频功率放大器，其特征在于，所述多模多频功率放大器至少包括：设置在芯片上的多级功率放大器；控制单元，与所述多级功率放大器相连接，用于基于第一控制信号来启动相应级数的功率放大器；阻抗匹配单元，与所述多级功率放大器相连接，用于基于所启动的功率放大器来提供相匹配的阻抗；频段选择单元，连接所述阻抗匹配单元，用于选择被启动的功率放大器的工作频段。

【技术特征摘要】
1.一种多模多频功率放大器，其特征在于，所述多模多频功率放大器至少包括：多级功率放大器，设置在芯片上，所述多级功率放大器包括将接入点射频信号RFin进行调制的调制电路及至少两级功率放大器；所述芯片还包括用于对接入的信号进行匹配的输入匹配网络，且该芯片内设置有接设电源电压VCC的连接端、接地端GND和偏置电压VB的连接端；控制单元，与所述多级功率放大器相连接，用于基于第一控制信号来启动相应级数的功率放大器；阻抗匹配单元，与所述多级功率放大器相连接，用于基于所启动的功率放大器来提供相匹配的阻抗；频段选择单元，连接所述阻抗匹配单元，用于选择被启动的功率放大器的工作频段。2.根据权利要求1所述的多模多频功率放大器，其特征在于：所述控制单元也设置在所述芯片上。3.根据权利要求1或2所述的多模多频功率放大器，其特征在于：所述控制单元基于MOS管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张科，田彤，崔剑慧，刘宏，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31