一种实现HPUE的功率放大电路制造技术

本申请公开了一种实现HPUE的功率放大电路，实施例一包括前置开关、宽带功率放大器、窄带功率放大器和射频开关。所述前置开关用来将射频输入信号或者引入宽带功率放大器，或者引入窄带功率放大器。所述宽带功率放大器用来为无HPUE要求的频段的射频信号提供功率放大。所述窄带功率放大器用来为有HPUE要求的频段的射频信号提供功率放大。所述射频开关连接在宽带功率放大器的后方，用来将宽带功率放大器的输出信号连接到相应频段通道对外输出。本申请由窄带功率放大器为有HPUE要求的频段单独建立HPUE通路，HPUE通路中无射频开关，因此可为HPUE通路减少输出损耗，提高发射效率。整个功率放大电路无需采用直流‑直流升压器，降低了成本，减少了效率损失。

【技术实现步骤摘要】
一种实现HPUE的功率放大电路
本申请涉及一种功率放大电路，特别是涉及一种能够实现HPUE（highpoweruserequipment，高功率用户设备）的功率放大电路。
技术介绍
在移动通信网络中，用户设备（UE，UserEquipment）需要与基站（BS，BaseStation）通信。当用户设备发射信号时，基站作为接收端。当基站发射信号时，用户设备作为接收端。发射信号的功率越大，能传输的距离越远。通常，基站的发射功率远大于用户设备的发射功率。用户设备的发射功率较小，从而限制了其与基站之间的通信距离。请参阅图1，LTE网络的用户设备的最大发射功率（即最大上行输出功率，上行指从用户设备到基站方向）一般限制为PC3（PowerClass3，功率等级三）即23dBm。如果能实现HPUE的PC2（PowerClass2，功率等级二），即将用户设备的最大发射功率提升为26dBm，那么用户设备与基站之间的通讯范围会增加30%。进一步地，如果能实现HPUE的PC1（PowerClass1，功率等级一），即将用户设备的最大发射功率提升为31dBm，那么用户设备与基站之间的通讯范围会增加80%。这相当于保持同样的信号质量的前提下，增加30%或80%的信号覆盖率。因此，HPUE技术可以增加基站利用率，节约基站设置成本。功率放大器的输出功率为电压与电流之积，要提升输出功率，可以提高供电电压和/或供电电流。目前用户设备中的功率放大器通常采用GaAs（砷化镓）HBT（HeterojunctionBipolarTransistor，异质结双极晶体管）工艺来实现，过高的供电电压会使砷化镓HBT击穿。因此若要提高功率放大器的供电电压来提升输出功率以实现HPUE，就要求必须有耐压更高的砷化镓HBT工艺。为了节约用户设备的成本和面积，用户设备中常用一颗宽带功率放大器和射频开关来实现多个相邻频段的放大与切换输出。Band7频段的上行频率范围是2500～2570MHz，下行频率范围是2620～2690MHz。Band38频段的频率范围是2570～2620MHz。Band40频段的频率范围是2300～2400MHz。Band41频段的频率范围是2496～2690MHz。这四个频段的频率范围较为接近，因此可以采用一个功率放大电路为这四个频段的射频信号提供功率放大，所述功率放大电路例如主要由一个频率范围在2.3GHz～2.7GHz的宽带功率放大器和一个3P4T（3poles4throws，三刀四掷）开关所组成。请参阅图2，这是一种现有的实现HPUE的功率放大电路，用来为Band7、Band38、Band40、Band41四个频段提供功率放大。其包括宽带功率放大器21、直流-直流升压器22和射频开关23。其中，直流-直流升压器22例如是一颗独立的升压芯片，用来将电源电压VCC升压至9V左右，为宽带功率放大器21提供供电电压。宽带功率放大器21例如采用cascode（共源共栅）架构来实现高耐压特性。由于宽带功率放大器21的9V供电电压远大于电源电压VCC，因此可用来提升输出功率即实现HPUE。射频开关23在两个控制端口TRX1和TRX2的信号控制下，用来将宽带功率放大器21的输出信号连接到Band7、Band38、Band40、Band41四个通道中的仅一个通道对外输出。请参阅图3，这是另一种现有的实现HPUE的功率放大电路，也是用来为Band7、Band38、Band40、Band41四个频段提供功率放大。其包括宽带功率放大器31、直流-直流升压器32和射频开关33。其中，直流-直流升压器32例如是一颗独立的升压芯片，用来将电源电压VCC升压至4.2V左右，为宽带功率放大器31提供供电电压。宽带功率放大器31的4.2V供电电压比电源电压VCC更大，因此可用来提升输出功率即实现HPUE。射频开关33在两个控制端口TRX1和TRX2的信号控制下，用来将宽带功率放大器31的输出信号连接到Band7、Band38、Band40、Band41四个通道中的仅一个通道对外输出。公开号为US20170250653A1、公开日为2017年8月31日的美国专利申请《Dual-ModeEnvelopeTrackingPowerManagementCircuit》（双模包络跟踪功率管理电路）中，公开了一种支持HPUE的双模包络跟踪功率管理电路，支持NPUE（Normal-PowerUserEquipment，正常功率用户设备）模式和HPUE模式。在HPUE模式下，通过提高供电电压来提升输出功率。以上实现HPUE的功率放大电路具有如下缺点。第一，为了满足频率范围相近的多个频段的射频信号放大需求，采用了宽带功率放大器，其效率比窄带功率放大器要低。第二，采用直流-直流升压芯片来提高宽带功率放大器的供电电压，从而提升用户设备的输出功率即实现HPUE。直流-直流升压芯片不仅增加了制造成本，其在工作时由于转化效率的限制还降低了整个功率放大电路的效率，导致整体耗电增加。供电电压的提高也使得功率放大器必须具有耐高压的特性，这需要采用特殊的砷化镓工艺和/或特殊的电路架构，进一步增加了制造成本。第三，在宽带功率放大器后增加了射频开关来切换不同频段的输出。射频开关不仅增加了制造成本，还会带来额外的输出损耗，导致功率放大电路的效率降低。例如Band41频段的通路上由于射频开关的存在会导致输出功率衰减0.5dB左右。宽带功率放大器比窄带功率放大器的输出功率又衰减0.3dB左右。而HPUE比NPUE的功率高出3dB，因此图2或图3所示电路中的宽带功率放大器需要比常规功率放大器的输出功率多3.8dB（也就是常规功率放大器的输出功率的2.4倍）才能实现HPUE。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种能够实现HPUE的功率放大电路，一方面省略直流-直流升压芯片，降低成本的同时提高效率；另一方面减少HPUE通路的输出损耗，提高效率；最后可以采用常规砷化镓HBT工艺实现，不需要高耐压的特性。为解决上述技术问题，本申请实现HPUE的功率放大电路的实施例一包括前置开关、宽带功率放大器、窄带功率放大器和射频开关。所述前置开关用来将射频输入信号或者引入宽带功率放大器，或者引入窄带功率放大器。所述宽带功率放大器用来为无HPUE要求的一个或多个频段的射频信号提供功率放大。所述窄带功率放大器用来为有HPUE要求的一个或多个频段的射频信号提供功率放大。所述射频开关连接在宽带功率放大器的后方，用来将宽带功率放大器的输出信号连接到相应频段通道对外输出。进一步地，前置开关是一个SP2T开关。当射频输入信号为无HPUE要求的一个或多个频段的射频信号时，前置开关将其引入宽带功率放大器。当射频输入信号为有HPUE要求的一个或多个频段的射频信号时，前置开关将其引入窄带功率放大器。前置开关用来根据各频段是否有HPUE要求选择不同的功率放大器。优选地，所述窄带功率放大器是一个频率范围在2496～2690MHz的功率放大器，仅用来为Band41一个频段的射频信号提供功率放大。在实施例一中，有HPUE要求的频段仅为Band41频段。采用窄带功率放大器可减少插入损耗，提高效率。优选地，所述宽带功率放大器是一个频率范围在2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现HPUE的功率放大电路，其特征是，包括前置开关、宽带功率放大器、窄带功率放大器和射频开关；所述前置开关用于将射频输入信号引入宽带功率放大器，或者引入窄带功率放大器；所述宽带功率放大器用于为无HPUE要求的一个或多个频段的射频信号提供功率放大；所述窄带功率放大器用于为有HPUE要求的一个或多个频段的射频信号提供功率放大；所述射频开关连接在宽带功率放大器的后方，用于将宽带功率放大器的输出信号连接到相应频段通道对外输出。

【技术特征摘要】
1.一种实现HPUE的功率放大电路，其特征是，包括前置开关、宽带功率放大器、窄带功率放大器和射频开关；所述前置开关用于将射频输入信号引入宽带功率放大器，或者引入窄带功率放大器；所述宽带功率放大器用于为无HPUE要求的一个或多个频段的射频信号提供功率放大；所述窄带功率放大器用于为有HPUE要求的一个或多个频段的射频信号提供功率放大；所述射频开关连接在宽带功率放大器的后方，用于将宽带功率放大器的输出信号连接到相应频段通道对外输出。2.根据权利要求1所述的实现HPUE的功率放大电路，其特征是，前置开关是一个SP2T开关；当射频输入信号为无HPUE要求的一个或多个频段的射频信号时，前置开关将其引入宽带功率放大器；当射频输入信号为有HPUE要求的一个或多个频段的射频信号时，前置开关将其引入窄带功率放大器。3.根据权利要求1所述的实现HPUE的功率放大电路，其特征是，所述窄带功率放大器是一个频率范围在2496～2690MHz的功率放大器，仅用来为Band41一个频段的射频信号提供功率放大。4.根据权利要求1所述的实现HPUE的功率放大电路，其特征是，所述宽带功率放大器是一个频率范围在2.3GHz～2.7GHz的功率放大器，用来为Band7、Band38、Band40三个频段的射频信号提供功率放大。5.根据权利要求4所述的实现HPUE的功率放大电路，其特征是，射频开关是一个3P3T开关；当射频输入信号为Band7频段的射频信号时，射频开关将宽带功率放大器的输出端连接到Band7通路对外输出；当射频输入信号为Band38频段的射频信号时，射频开关将宽带功率放大器的输出端连接到Band38通路对外输出；当射频输入信号为Band40频段的射频信号时，射频开关将宽带功率放大器的输出端连接到Band40通路对外输出。6.根据权利要求1所述的实现HPUE的功率放大电路，其特征是，宽带功率放大器、窄带功率放大器和驱动级集成到一颗裸片上。7.一种实现HPUE的功率放大电路，其特征是，包括驱动级、前置开关、宽带功率放大器输出级、窄带功率放...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁聪，赵家彦，康春雷，翟立伟，贾斌，
申请(专利权)人：锐迪科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31