一种多模多频射频功率放大器制造技术

本申请公开了一种多模多频射频功率放大器，包含放大器裸片、输出匹配网络、射频开关裸片和CMOS控制器。所述放大器裸片仅有一条放大通路，同时为各频段的信号实现放大。所述输出匹配网络在放大器裸片和射频开关裸片之间，对各频段信号进行阻抗匹配。所述射频开关裸片包含三条通路，将输出匹配网络输出的信号连接到其中一条通路后接入天线。第一通路是LTE频段信号的直连通路，第二通路是抑制GSM高频段信号的二次谐波的匹配网络，第三通路是抑制GSM低频段信号的二次谐波的匹配网络。所述CMOS控制器根据整个射频功率放大器的输入信号类型确射频开关裸片使用哪一条通路。本申请提高了芯片集成度，减少了芯片面积、外围器件数量和占用基板面积。

A Multimode Multifrequency RF Power Amplifier

This application discloses a multi-mode multi-frequency RF power amplifier comprising an amplifier bare chip, an output matching network, a radio frequency switch bare chip and a CMOS controller. The bare chip of the amplifier has only one amplifying path, and amplifies the signals of each frequency band at the same time. The output matching network matches the impedance of each frequency band signal between the amplifier bare chip and the RF switch bare chip. The bare chip of the radio frequency switch comprises three paths, and connects the output signal of the output matching network to one of the paths to access the antenna. The first path is the direct connection of LTE band signal, the second path is the matching network to suppress the second harmonic of the high frequency signal of GSM, and the third path is the matching network to suppress the second harmonic of the low frequency signal of GSM. The CMOS controller determines which path the RF switch bare chip uses according to the input signal type of the entire RF power amplifier. The application improves the chip integration, reduces the chip area, the number of peripheral devices and the area occupied by the substrate.

【技术实现步骤摘要】
一种多模多频射频功率放大器
本申请涉及一种移动终端中的射频功率放大器。
技术介绍
现有的移动通信技术包括主要用于语音通信的2G、主要用于数据通信的3G和4G总计三代移动通信标准，未来还可能包含下一代移动通信标准。2G标准以GSM网络制式为典型代表，GSM网络的工作频段分为低频段（LB）和高频段（HB）。GSM低频段包括频率范围为824MHz～894MHz的GSM850频段、频率范围为880MHz～960MHz的GSM900频段。GSM高频段包括频率范围为1710MHz～1880MHz的DCS1800频段、频率范围为1850MHz～1910MHz的PCS1900频段。3G标准以WCDMA网络制式为典型代表，WCDMA网络的工作频段包括Band1频段、Band2频段、Band5频段、Band8频段等。4G标准以TDD-LTE网络制式为典型代表，TDD-LTE网络的工作频段包括频率范围为2570MHz～2620MHz的Band38频段、频率范围为1880MHz～1920MHz的Band39频段、频率范围为2300MHz～2400MHz的Band40频段、频率范围为2496MHz～2690MHz的Band41频段等。为了适应现有的移动通信技术，现有的移动终端广泛采用了多模多频方案，这要求移动终端中的射频功率放大器采用多模多频方案。多模是指可以兼容多种移动通信网络制式，多频是指可以兼容多个工作频段。请参阅图1，这是一种现有的多模多频射频功率放大器。其包括两个模块，每个模块例如是一块基板。模块一主要负责语音通信以及一小部分的数据通信，包含GSM放大器裸片、射频开关裸片和一些外围器件。GSM放大器裸片包含GSM低频段放大通路和GSM高频段放大通路。模块一上的外围器件包括CMOS控制器一、GSM低频段匹配电路、GSM高频段匹配电路等。模块二主要负责大部分的数据通信，包含LTE放大器裸片和一些外围器件。LTE放大器裸片仅有LTE放大通路。模块二上的外围器件包括CMOS控制器二、匹配电路等。射频开关裸片用来将GSM低频段放大通路、GSM高频段放大通路、LTE放大通路之一连接到天线。这种多模多频的射频功率放大器具有实现简单的特点，但也有成本较高、裸片面积较大、外围器件数量较多、基板尺寸较大、可能同时出现两个频段的信号相互干扰的缺点。如果对图1所示的多模多频射频放大器进行改进，例如将LTE放大通路和GSM低频段放大通路、GSM高频段放大通路合并为一条放大通路，那么会遇到如下挑战。第一，GSM低频段放大通路、GSM高频段放大通路均主要用于语音通信，功率较大，谐波分量高，只用一定数量的无源器件抑制各阶谐波具有一定难度。第二，GSM低频段的二阶谐波频率范围为1648MHz～1830MHz，其中1710MHz～1830MH落在GSM高频段的频率范围内。因此在保证GSM高频段性能的前提下，要达到较好的抑制GSM低频段二阶谐波的难度非常大。第三，GSM低频段的功率是GSM高频段的功率的2倍，如共用一个裸片放大通路，满足GSM低频段性能的前提下如何提高GSM高频段的效率也是一个难题。第四，GSM高频段的二阶谐波频率范围为3420MHz～3820MHz，其中3420MHz与Band41频段的2690MHz频率很接近。因此在保证TDD-LTE性能的前提下，要达到较好的抑制GSM高频段二阶谐波的难度很大。第五，GSM低频段到TDD-LTE网络制式的Band41频段的频率跨度非常大，用一个匹配电路很难设计出如此宽的带宽。申请公布号为CN106559048A、申请公布日为2017年4月5号的中国专利技术专利申请《一种多模射频功率放大器》公布了一种共用放大电路和通过开关切换谐波抑制电路、不同频段匹配电路的实现方案。该方案的共用放大电路包含两条放大通路，一条用于对LTE频段或GSM高频段信号进行放大，另一条用于对GSM低频段信号进行放大。该方案的输出匹配也分为两路，一路走高频段信号匹配通路，另一路走低频段信号匹配通路。因此，该方案存在集成度不够高、未涉及级间匹配的缺点。申请公布号为CN104753476A、申请公布日为2015年7月1号的中国专利技术专利申请《多模多频功率放大器》公布了一种由共用放大电路和基波阻抗变换器组成的方案。所述基波阻抗变换器又包括共用的第一节段和通过开关切换的各射频信号专用的第二节段。该方案整体为单输入多输出结构，集成度仍有待提高；共用的第一节段不可调节，降低了可调性。此外射频功率放大器的效率、谐波抑制能力、线性度、使用的带宽范围都作是重要的性能指标，而该方案并未涉及。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种集成度高、又能适用于宽带、且具有谐波抑制能力的多模多频射频功率放大器。为解决上述技术问题，本申请提供的多模多频射频功率放大器包含放大器裸片、输出匹配网络、射频开关裸片和CMOS控制器。所述放大器裸片仅有一条放大通路，同时为GSM低频段、GSM高频段和LTE频段的信号实现放大。所述输出匹配网络在放大器裸片和射频开关裸片之间，对各频段信号进行阻抗匹配。所述射频开关裸片包含三条通路，将输出匹配网络输出的信号连接到其中一条通路后接入天线。第一通路是LTE频段信号的直连通路，第二通路是抑制GSM高频段信号的二次谐波的匹配网络，第三通路是抑制GSM低频段信号的二次谐波的匹配网络。所述CMOS控制器根据整个射频功率放大器的输入信号类型确射频开关裸片使用哪一条通路。进一步地，所述放大器裸片包括三个级联的放大器，第一级放大器、第二级放大器均为单端信号放大器，第三级放大器为差分信号放大器。级间匹配网络一在第一级放大器和第二级放大器之间，实现两者之间的阻抗匹配功能。级间匹配网络二和变压器一在第二级放大器和第三级放大器之间，级联匹配网络二实现两者之间的阻抗匹配功能，变压器一用来将单端信号转换为差分信号。本申请使GSM低频段、GSM高频段和LTE频段的信号完全共用级间匹配网络，减少了匹配器件的数量和占用基板面积。优选地，所述级间匹配网络一或级间匹配网络二是在输入端和输出端之间级联电容一和电容二。在输入端和电容一之间通过电感一接地。在电容一和电容二之间通过电感二接地。这种LC-LC结构一的级间匹配网络具有宽带阻抗匹配能力、低Q值和一定的谐波抑制能力。优选地，所述级间匹配网络一或级间匹配网络二是在输入端和输出端之间级联电感三和电感四。在电感三和电感四之间通过电容三接地。在电感四和输出端之间通过电容四接地。这种LC-LC结构二的级间匹配网络具有宽带阻抗匹配能力、低Q值和一定的谐波抑制能力。优选地，所述级间匹配网络一或级间匹配网络二是在输入端和输出端之间级联电容五和电感六。在输入端和电容五之间通过电感五接地。在电容五和电感六之间通过电容六接地。这种LC-CL结构的级间匹配网络具有宽带阻抗匹配能力和一定的谐波抑制能力。优选地，所述第三级放大器包括四个对称排列的晶体管。两端的晶体管一和晶体管四为一组，具有偏置信号A。中间的晶体管二和晶体管三为另一组，具有偏置信号B。差分输入信号中的一个接入晶体管一和晶体管二的输入端，另一个接入晶体管三和晶体管四的输入端。晶体管一和晶体管二的输出端相连，输出差分输出信号中的一个。晶体管三和晶体管四的输出端相连，输出差分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模多频射频功率放大器，其特征是，包含放大器裸片、输出匹配网络、射频开关裸片和CMOS控制器；所述放大器裸片仅有一条放大通路，同时为GSM低频段、GSM高频段和LTE频段的信号实现放大；所述输出匹配网络在放大器裸片和射频开关裸片之间，对各频段信号进行阻抗匹配；所述射频开关裸片包含三条通路，将输出匹配网络输出的信号连接到其中一条通路后接入天线；第一通路是LTE频段信号的直连通路，第二通路是抑制GSM高频段信号的二次谐波的匹配网络，第三通路是抑制GSM低频段信号的二次谐波的匹配网络；所述CMOS控制器根据整个射频功率放大器的输入信号类型确射频开关裸片使用哪一条通路。

【技术特征摘要】
1.一种多模多频射频功率放大器，其特征是，包含放大器裸片、输出匹配网络、射频开关裸片和CMOS控制器；所述放大器裸片仅有一条放大通路，同时为GSM低频段、GSM高频段和LTE频段的信号实现放大；所述输出匹配网络在放大器裸片和射频开关裸片之间，对各频段信号进行阻抗匹配；所述射频开关裸片包含三条通路，将输出匹配网络输出的信号连接到其中一条通路后接入天线；第一通路是LTE频段信号的直连通路，第二通路是抑制GSM高频段信号的二次谐波的匹配网络，第三通路是抑制GSM低频段信号的二次谐波的匹配网络；所述CMOS控制器根据整个射频功率放大器的输入信号类型确射频开关裸片使用哪一条通路。2.根据权利要求1所述的多模多频射频功率放大器，其特征是，所述放大器裸片包括三个级联的放大器，第一级放大器、第二级放大器均为单端信号放大器，第三级放大器为差分信号放大器；级间匹配网络一在第一级放大器和第二级放大器之间，实现两者之间的阻抗匹配功能；级间匹配网络二和变压器一在第二级放大器和第三级放大器之间，级联匹配网络二实现两者之间的阻抗匹配功能，变压器一用来将单端信号转换为差分信号。3.根据权利要求2所述的多模多频射频功率放大器，其特征是，所述级间匹配网络一或级间匹配网络二是在输入端和输出端之间级联电容一和电容二；在输入端和电容一之间通过电感一接地；在电容一和电容二之间通过电感二接地。4.根据权利要求2所述的多模多频射频功率放大器，其特征是，所述级间匹配网络一或级间匹配网络二是在输入端和输出端之间级联电感三和电感四；在电感三和电感四之间通过电容三接地；在电感四和输出端之间通过电容四接地。5.根据权利要求2所述的多模多频射频功率放大器，其特征是，所述级间匹配网络一或级间匹配网络二是在输入端和输出端之间级联电容五和电感六；在输入端和电容五之间通过电感五接地；在电容五和电感六之间通过电容六接地。6.根据权利要求2所述的多模多频射频功率放大器，其特征是，所述第三级放大器包括四个对称排列的晶体管；两端的晶体管一和晶体管四为一组，具有偏置信号A；中间的晶体管二和晶体管三为另一组，具有偏置信号B；差分输入信号中的一个接入晶体管一和晶体管二的输入端，另一个接入晶体管三和晶体管四的输入端；晶体管一和晶体管二的输出端相连，输出差分输出信号中的一个；晶体管三和晶体管四的输出端相连，输出差分输出信号中的另一个；对于GSM低频段信号，两组晶体管的偏置相同，四个晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：章乐，李啸麟，陈文斌，徐李娅，贾斌，
申请(专利权)人：锐迪科微电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31