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1. (WO2019007294) RADIO FREQUENCY POWER AMPLIFIER BASED ON POWER DETECTION FEEDBACK, CHIP, AND COMMUNICATION TERMINAL
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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

附图

1   2   3   4   5  

说明书

发明名称 : 基于功率检测反馈的射频功率放大器、芯片及通信终端

技术领域

[0001]
本发明涉及一种射频功率放大器,尤其涉及一种基于功率检测反馈的射频功率放大器,同时也涉及包括该射频功率放大器的芯片及相应的通信终端,属于射频集成电路技术领域。

背景技术

[0002]
目前,无线通信的发展极大地满足了人们对通信的需求,而且这种需求进一步带动了无线通信终端在全世界范围内的迅速增长。射频功率放大器是无线通信终端中一个必不可少的功能模块。它的主要作用是放大通信终端的发射功率,使其达到基站时仍然保持足够的信号强度,从而达到通信所需的最低信噪比,完成整个通信链路的信号收发工作。
[0003]
在无线通信系统中,主要的直流功率消耗来自于射频功率放大器,降低射频功率放大器的功耗可以明显提高系统的工作时间。另一方面,射频功率放大器性能好坏直接决定了射频电路的整体性能。并且,射频功率放大器的设计通常要求其增益及输出功率值稳定。
[0004]
但是,在射频功率放大器的实现中,由于工艺偏差、温度变化等因素的影响,往往导致射频功率放大器的增益以及输出功率会在很大范围内变化。同时,考虑到输入信号的幅度受工艺偏差以及温度变化的影响,则输入信号的变化会导致射频功率放大去输出功率在更大范围内变化。因此,需要对射频功率放大器的静态工作电流及输出功率进行反馈控制,从而抑制由工艺变化导致的射频功率放大器工作状态的变化,并能减小输入信号的变化对射频功率放大器工作状态的影响,使射频功率放大器工作在增益以及输出功率稳定的状态。
[0005]
发明内容
[0006]
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种基于功率检测反馈的射频功率放大器。
[0007]
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该射频功率放大器的芯片及相应的通信终端。
[0008]
为了实现上述发明目的,本发明采用下述的技术方案:
[0009]
根据本发明实施例的第一方面,提供一种基于功率检测反馈的射频功率放大器,包括多级放大电路及至少一个功率检测反馈电路,所述功率检测反馈电路的输入端与所述多级放大电路中的本级放大电路的输出端连接,所述功率检测反馈电路的输出端与所述本级放大电路及位于所述本级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端连接;
[0010]
所述功率检测反馈电路根据所检测的所述本级放大电路的输出功率,产生与所述输出功率成反向变化的控制电压,使得所述功率检测反馈电路输出与所述控制电压成正向变化的电流,所述电流输入到所述本级放大电路及位于所述本级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端,使得至少一级放大电路的静态工作电流与所述电流成正向变化,保证所述射频功率放大器工作在增益以及输出功率稳定的状态。
[0011]
其中较优地,所述射频功率放大器还包括至少一个电流检测反馈电路,所述电流检测反馈电路的输入端通过相应的电阻与所述本级放大电路后面的某一级放大电路的输入端连接,所述电流检测反馈电路的输出端与该级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端连接;
[0012]
所述电流检测反馈电路根据所检测的该级放大电路的静态工作电流,产生与所述静态工作电流成反向变化的控制电压,使得所述电流检测反馈电路输出与所述控制电压成正向变化的电流,所述电流输入到该级放大电路前面至少一级放大电路的输入端,使得至少一级放大电路的静态工作电流与所述电流成正向变化,保证所述射频功率放大器工作在增益以及输出功率稳定的状态。
[0013]
其中较优地,所述功率检测反馈电路包括第一检测电路、第一反馈电路,所述第一检测电路的输出端与所述第一反馈电路的输入端连接,所述第一检测电路的输入端与所述本级放大电路的输出端连接,所述第一反馈电路的输出端与所述本级放大电路及位于所述本级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端连接。
[0014]
其中较优地,将所述第一反馈电路的输入端与第二检测电路的输出端连接,通过所述第二检测电路将检测的该级放大电路的静态工作电流输入到所述第一反馈电路。
[0015]
其中较优地,所述电流检测反馈电路包括第二检测电路、第二反 馈电路,所述第二检测电路的输出端与所述第二反馈电路的输入端连接,所述第二检测电路的输入端与该级放大电路的输入端连接,所述第二反馈电路的输出端与该级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端连接。
[0016]
其中较优地,第一检测电路由第一电阻与第一电容串联组成,第二检测电路由第六电阻组成。
[0017]
其中较优地,第一检测电路由第一电容组成。
[0018]
其中较优地,第一反馈电路和第二反馈电路均包括两个晶体管,其中,第一晶体管的集电极与电源电压之间设置有第四电阻,所述第一晶体管的集电极与第二晶体管的基极之间设置有第五电阻,所述第二晶体管的集电极与电源电压连接,所述第一晶体管的基极作为反馈电路的输入端,所述第二晶体管的发射极作为反馈电路的输出端。
[0019]
其中较优地,当电流检测反馈电路与所述功率检测反馈电路共用所述第一反馈电路时,通过第一偏置电路分别为该级放大电路及第一晶体管提供偏置电压,所述第一偏置电路包括一个晶体管,所述晶体管的集电极与偏置电压连接,所述晶体管的发射极通过第六电阻与所述第一晶体管的基极连接,所述晶体管的发射极与该级放大电路的输入端连接,所述晶体管的基极与所述偏置电压之间设置有电阻,所述晶体管的基极与地线之间串联设置有两个二极管。
[0020]
其中较优地,通过第二偏置电路为所述功率检测反馈电路的第一晶体管提供偏置电压,所述第二偏置电路包括第二电阻与第三电阻,所述第二电阻的一端与电源电压连接,所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接在一起组成所述第二偏置电路的输出端,所述第三电阻的另一端接地。
[0021]
其中较优地,通过第一偏置电路分别为所述电流检测反馈电路的第一晶体管及该级放大电路提供偏置电压。
[0022]
其中较优地,所述多级放大电路中,每一级放大电路为由双极型晶体管或CMOS晶体管组成的共发射极放大电路,所述每一级放大电路与电源电压之间设置有负载,所述负载为电阻或电感,后一级放大电路的输入端与前一级放大电路的输出端之间设置有电容。
[0023]
根据本发明实施例的第二方面,提供一种芯片,其中包括上述的 基于功率检测反馈的射频功率放大器。
[0024]
根据本发明实施例的第三方面,提供一种通信终端,其中包括上述的基于功率检测反馈的射频功率放大器。
[0025]
本发明所提供的射频功率放大器通过设置功率检测反馈电路,用于实现检测本级放大电路的输出功率,并根据检测的输出功率产生与该输出功率成反向变化的控制电压,使得功率检测反馈电路输出与该控制电压成正向变化的电流。通过功率检测反馈电路将该电流输入到本级放大电路及位于本级放大电路前面至少一级放大电路的输入端,控制本级放大电路及位于本级放大电路前面至少一级放大电路的静态工作电流,从而使得本射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。

附图说明

[0026]
图1为本发明实施例1所提供的基于功率检测反馈的射频功率放大器的电路原理图;
[0027]
图2为本发明实施例2所提供的基于功率检测反馈的射频功率放大器的电路原理图;
[0028]
图3为本发明实施例3所提供的基于功率检测反馈的射频功率放大器的电路原理图;
[0029]
图4为本发明实施例4所提供的基于功率检测反馈的射频功率放大器的电路原理图;
[0030]
图5为本发明实施例5所提供的基于功率检测反馈的射频功率放大器的电路原理图。

具体实施方式

[0031]
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
[0032]
本发明所提供的射频功率放大器包括多级放大电路、第一偏置电路及检测反馈电路,多级放大电路与第一偏置电路连接,第一偏置电路为多级放大电路提供偏置电压。检测反馈电路包括至少一个功率检测反馈电路,或者检测反馈电路包括至少一个功率检测反馈电路和电流检测反馈电路,每一个功率检测反馈电路、电流检测反馈电路分别与多级放大电路连接。其中,当本级放大电路的输出功率增大或减小 时,使得本基于功率检测反馈的射频功率放大器的输出功率也相应增大或减小。此时,与本级放大电路相连接的功率检测反馈电路检测本级放大电路的输出功率随之增大或减小,并根据该输出功率产生相应的电流,同时根据该电流产生相应的控制电压,功率检测反馈电路将该控制电压对应减小或增大,使得功率检测反馈电路输出的电流对应减小或增大。功率检测反馈电路输出的电流可以输入到本级放大电路及位于本级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端,使得本级放大电路及位于本级放大电路前面的至少一级放大电路的静态工作电流对应减小或增大,致使本级放大电路及位于本级放大电路前面的至少一级放大电路的增益及输出功率对应减小或增大,从而可以补偿由于本级放大电路的输出功率增大或减小而导致本射频功率放大器增益及输出功率增大或减小的问题,有效抑制由工艺变化导致的射频功率放大器工作状态的变化,并能减小输入信号的变化对射频功率放大器工作状态的影响,使射频功率放大器工作在增益以及输出功率稳定的状态。
[0033]
当位于本级放大电路后面的某一级放大电路的输入端的静态工作电流由于某种原因(例如生产工艺变化)增大或减小时,使得本基于功率检测反馈的射频功率放大器的增益也相应增大或减小。此时,与某一级放大电路相连接的电流检测反馈电路检测并复制某一级放大电路输入端的静态工作电流随之增大或减小,电流检测反馈电路根据该增大或减小的静态工作电流产生的控制电压对应减小或增大,该减小或增大的控制电压使得电流检测反馈电路输出的电流对应变小或变大。电流检测反馈电路输出的电流输入到位于某一级放大电路前面至少一级放大电路的输入端,使得某一级放大电路前面至少一级放大电路输入端的静态工作电流对应减小或增大,致使某一级放大电路前面至少一级放大电路的增益随之减小或增大,从而可以补偿由于某一级放大电路的静态工作电流增大或减小而导致本基于功率检测反馈的射频功率放大器增益增大或减小的问题,保证本基于功率检测反馈的射频功率放大器的总增益恒定。
[0034]
其中,在本发明所提供的射频功率放大器中,多级放大电路中的各级放大电路的之间的位置关系以多级放大电路的电流流向为基准, 即本发明中多处所提到的前面、后面的位置关系,均是以多级放大电路的电流流向为基准。
[0035]
需要强调的是,在本发明所提供的射频功率放大器中,功率检测反馈电路输出的电流输入到本级放大电路及位于本级放大电路前面至少一级放大电路的输入端,其中,至少一级放大电路包括任意一级或多级放大电路的情况,并且至少一级放大电路包括本级放大电路的情况。电流检测反馈电路输出的电流可以输入到某一级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端,其中,至少一级放大电路包括任意一级或多级放大电路的情况,但至少一级放大电路不包括某一级放大电路。
[0036]
在本发明所提供的射频功率放大器中,每一级放大电路可以由双极型晶体管或CMOS晶体管组成,并且可以在每一级放大电路与电源电压之间设置电阻或电感作为负载。下面结合图1~图5,以双极型晶体管(以下简称晶体管)组成的两极放大电路和三级放大电路为例,并以电感作为每一级放大电路的负载,对本发明所提供的射频功率放大器的结构及工作原理进行详细说明。
[0037]
实施例1
[0038]
如图1所示,本实施例所提供的射频功率放大器包括两极放大电路、第一偏置电路及功率检测反馈电路。其中,在两级放大电路中,每一级放大电路采用共发射极放大电路,即射频输入信号通过隔直电容输入到第一级放大电路的晶体管101的基极,晶体管101的发射极接地,电感102作为第一级放大电路的负载连接在晶体管101的集电极与电源电压之间。第一级放大电路的输出功率经晶体管101的集电极及电容103a、电容103b、电容103c分别进入到第二级放大电路的晶体管105a、晶体管105b、晶体管105c的基极,第二级放大电路的晶体管105a、晶体管105b、晶体管105c的发射极共同接地,电感106作为第二级放大电路的负载,电感106的一端与电源电压连接,电感106的另一端分别与晶体管105a、晶体管105b、晶体管105c的集电极连接;第二级放大电路的输出功率经晶体管105a、晶体管105b、晶体管105c的集电极后,通过隔直电容传输到输出端进行输出。
[0039]
第一偏置电路包括晶体管110、电阻107、二极管108、二极管109,晶体管110的集电极分别与偏置电压Vbias及电阻107的一端连接, 电阻107的另一端分别与晶体管110的基极、二极管108的阳极连接,二极管108的阴极与二极管109的阳极连接,二极管109的阴极接地,晶体管110的发射极分别通过电阻104a、电阻104b、电阻104c对应与晶体管105a、晶体管105b、晶体管105c的基极连接。通过第一偏置电路实现为第二级放大电路的晶体管105a、晶体管105b、晶体管105c提供偏置电压。
[0040]
本实施例所提供的射频功率放大器的功率检测反馈电路通过将第一电阻112与第一电容111串联连接在第一级放大电路的晶体管101的集电极与功率检测反馈电路的第一晶体管115的基极之间。其中,第一电阻112与第一电容111串联组成第一检测电路;通过第一电阻112与第一电容111检测第一级放大电路的输出功率,并可以控制泄漏到第一晶体管115的功率强度。第一晶体管115的集电极与电源电压、第二晶体管118的基极之间对应设置有第四电阻116、第五电阻117,第二晶体管118的集电极与电源电压连接,第二晶体管118的发射极通过电阻119与第一级放大电路的晶体管101的基极连接,上述各元件组成了第一反馈电路。通过第二偏置电路为第一晶体管115的基极提供偏置电压;具体地,第二偏置电路包括第二电阻113和第三电阻114,第二电阻113和第三电阻114的一端连在一起作为第二偏置电路的输出端,该输出端与第一晶体管115的基极连接,第二电阻113的另一端与电源电压连接,第三电阻的另一端接地,第二电阻113与第三电阻114通过分压作用为第一晶体管115提供偏置电压。
[0041]
当本射频功率放大器有输入功率时,第一级放大电路的晶体管101的输出功率将通过第一电阻112与第一电容111泄漏到第一晶体管115的基极,从而改变第一晶体管115的工作电流。例如,当第一级放大电路的输出功率增大时,通过第一电阻112与第一电容111泄漏到第一晶体管115的功率也相应增大,使得第一晶体管115的工作电流也会相应增大。此时,与第一晶体管115集电极相连接的第四电阻116上的控制电压会增大,通过第五电阻117使得第一晶体管115的基极电压减小,从而控制流过第一晶体管115的电流也相应减小,通过电阻119将第二晶体管118输出的电流输入到第一级放大电路的晶体管101基极,实现使第一级放大电路的晶体管101静态工作电流 减小,从而减小第一级放大电路的增益,使得第一级放大电路的输出功率减小。
[0042]
实施例2
[0043]
如图2所示,本实施例所提供的射频功率放大器包括两极放大电路、第一偏置电路、功率检测反馈电路及电流检测反馈电路。其中,两级放大电路中,第一级放大电路包括晶体管201与电感202;第二级放大电路包括晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c及电感206;第一偏置电路包括晶体管210、电阻207、二极管208及二极管209;第一级放大电路、第二级放大电路及第一偏置电路的结构同实施例1中所述,在此不再赘述。同样,第一级放大电路的输出功率经晶体管201的集电极及电容203a、电容203b、电容203c分别进入到第二级放大电路的晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的基极。第一偏置电路的晶体管210的发射极分别通过电阻204a、电阻204b、电阻204c对应与晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的基极连接,实现为第二级放大电路的晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c提供偏置电压。
[0044]
在本实施例所提供的功率检测反馈电路中,晶体管211(晶体管211等同于实施例1中的第一晶体管115)的基极依次连接电容218与电阻217。电阻217与电容218串联连接在第一级放大电路的晶体管201的集电极与晶体管211的基极之间。通过电阻217与电容218检测第一级放大电路的输出功率,并可以控制泄漏到晶体管211的功率强度。其中,电阻217等同于实施例1中的第一电阻112,电容218等同于实施例1中的第一电容111,即电阻217与电容218串联在一起也组成了第一检测电路。当本基于功率检测反馈的射频功率放大器有输入功率时,第一级放大电路的晶体管201的输出功率将通过电阻217与电容218泄漏到晶体管211的基极。例如,当第一级放大电路的输出功率增大时,通过电阻217与电容218泄漏到晶体管211的功率也相应增大,使得晶体管211的工作电流也会相应增大。此时,与晶体管211集电极相连接的电阻213(电阻213等同于实施例1中的第四电阻116)上的控制电压会增大,通过电阻214(电阻214等同于实施例1中的第五电阻117)使得晶体管215的基极电压减小,从而 控制流过晶体管215的电流也相应减小,通过电阻216将晶体管215输出的电流输入到第一级放大电路的晶体管201基极,实现使第一级放大电路的晶体管201静态工作电流减小,从而减小第一级放大电路的增益,使得第一级放大电路的输出功率减小。需要强调的是,晶体管211、晶体管215、电阻213、电阻214也组成了第一反馈电路,其连接关系同实施例1所述。
[0045]
通过将本实施例所提供的射频功率放大器的功率检测反馈电路的晶体管211的基极与第六电阻212(第六电阻组成了第二检测电路)的一端连接,形成电流检测反馈电路。第六电阻212的另一端分别与第一偏置电路的晶体管210的发射极、电阻205a、电阻205b、电阻205c连接,通过第一偏置电路实现为晶体管211提供偏置电压;通过电阻204a、电阻204b、电阻204c实现使第六电阻212的另一端分别与第二级放大电路的晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的基极连接。由于第六电阻212以及晶体管211构成电阻204a、电阻204b、电阻204c与晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的镜像,通过设计第六电阻212与电阻204a、电阻204b、电阻204c的比例及晶体管211与晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的比例,使得晶体管211可以成比例的复制晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的静态工作电流。当晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的静态工作电流由于某种原因(例如生产工艺变化)减小时,使得本基于功率检测反馈的射频功率放大器的增益也相应减小。此时,电流检测反馈电路的晶体管211上复制的晶体管205a、晶体管205b、晶体管205c的静态工作电流也相应减小,致使与晶体管211集电极相连接的电阻213上的控制电压减小,通过电阻214使得晶体管215基极的控制电压增大,从而控制流过晶体管215的电流也相应增大,通过电阻216将晶体管215输出的电流输入到第一级放大电路的晶体管201的基极,使得第一级放大电路的晶体管201静态工作电流增大。第一级放大电路上的静态工作电流增大,使得本基于功率检测反馈的射频功率放大器的增益相应增大,从而可以补偿由于第二级放大电路的静态工作电流减小而导致本基于功率检测反馈的射频功率放大器增益减小的问题,保证本基于功率检测反馈的射频功率放大器的总增益恒定。
[0046]
因此,本实施例所提供的射频功率放大器可以通过功率检测反馈电路检测第一级放大电路的输出功率,并根据所检测的第一级放大电路的输出功率控制第一级放大电路的静态电流;还可以通过电流检测反馈电路检测第二级放大电路输入端的静态工作电流,并根据所检测的第二级放大电路的静态工作电流控制第一级放大电路的静态工作电流,从而实现使本射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。
[0047]
实施例3
[0048]
如图3所示,本实施例所提供的射频功率放大器包括三级放大电路、第一偏置电路、电流检测反馈电路及功率检测反馈电路。其中,在三级放大电路中,第一级放大电路包括晶体管301、电感302;第二级放大电路包括晶体管304、电感305;第三级放大电路包括晶体管308a、晶体管308b、晶体管308c、电感309;第一偏置电路包括晶体管313、电阻310、二极管311及二极管312;第一级放大电路与第二级放大电路的结构同实施例1中的第一级放大电路的结构,第三级放大电路的结构同实施例1中的第二级放大电路的结构,在此不再赘述。第一偏置电路的结构同实施例1中的第一偏置电路的结构,在此不再赘述。同样,第一级放大电路的输出功率经晶体管301的集电极及电容303进入到第二级放大电路的晶体管304的基极,第二级放大电路的输出功率经晶体管304的集电极及电容306a、电容306b、电容306c分别进入到第三级放大电路的晶体管308a、晶体管308b、晶体管308c的基极。第一偏置电路的晶体管313的发射极分别通过电阻307a、电阻307b、电阻307c对应与晶体管308a、晶体管308b、晶体管308c的基极连接,实现为第三级放大电路的晶体管308a、晶体管308b、晶体管308c提供偏置电压。
[0049]
本实施例所提供的射频功率放大器中,功率检测反馈电路通过将电阻320与电容321串联连接(组成第一检测电路)在第二级放大电路的晶体管304的集电极与功率检测反馈电路的晶体管324的基极之间,通过电阻320与电容321检测第二级放大电路的输出功率,并可以控制泄漏到晶体管324的功率强度。晶体管324的基极分别与电阻322和电阻323(组成第二偏置电路)的一端连接,电阻322的另一端与电源电压连接,电阻323的另一端接地;电阻322与电阻323通过 分压作用为晶体管324提供偏置电压。晶体管324的集电极与电源电压、晶体管327的基极之间对应设置有电阻325、电阻326。晶体管327的集电极与电源电压连接,晶体管327的发射极通过电阻328与第一级放大电路的晶体管301的基极连接;并且晶体管324、晶体管327、电阻325、电阻326组成了第一反馈电路。其中,电阻320等同于实施例1中的第一电阻112,电容321等同于实施例1中的第一电容111,晶体管324等同于实施例1中的第一晶体管115,电阻322等同于实施例1中的第二电阻113,电阻323等同于实施例1中的第三电阻114,电阻325等同于实施例1中第四电阻116,电阻326等同于实施例1中的第五电阻117,晶体管327等同于实施例1中的第二晶体管118。当本基于功率检测反馈的射频功率放大器有输入功率时,第二级放大电路的晶体管304的输出功率将通过电阻320与电容321泄漏到晶体管324的基极,从而改变晶体管324的工作电流,电阻325根据晶体管324集电极反馈的工作电流产生相应的控制电压,通过电阻326控制流过晶体管327的电流,并通过电阻328将晶体管327输出端的电流输入到第一级放大电路的晶体管301的基极,从而实现控制第一级放大电路的静态工作电流,保证本基于功率检测反馈的射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。
[0050]
在本实施例所提供的射频功率放大器的电流检测反馈电路中,晶体管314、晶体管319、电阻315、电阻317组成了第二反馈电路,其中,第二反馈电路各个元器件之间的连接关系同实施例1中的第一反馈电路,在此不再赘述。电阻316等同于实施例2中的第六电阻,同样构成了第二检测电路。晶体管314的基极通过电阻316分别与电阻307a、电阻307b、电阻307c连接,晶体管319的集电极与电源电压连接,晶体管319的发射极通过电阻318与晶体管304的基极连接。同样,由于电阻316以及晶体管314构成电阻307a、电阻307b、电阻307c与晶体管308a、晶体管308b、晶体管308c的镜像,通过设计电阻316与电阻307a、电阻307b、电阻307c的比例及晶体管314与晶体管308a、晶体管308b、晶体管308c的比例,使得晶体管314可以成比例的复制晶体管308a、晶体管308b、晶体管308c的静态工作电流。本射频功率放大器可以通过电阻316(第二检测电路)检测第三 级放大电路输入端的静态工作电流,并通过晶体管314复制该静态工作电流后经晶体管314的集电极反馈给电阻315,电阻315根据静态工作电流产生相应的控制电压,并通过电阻317控制流过晶体管319的电流,流过晶体管319的不同电流通过电阻318输入到第二级放大电路的输入端,实现控制第二级放大电路的静态工作电流,保证第二级放大电路工作在增益稳定的状态。
[0051]
因此,本实施例所提供的射频功率放大器可以通过功率检测反馈电路检测第二级放大电路的输出功率,并根据所检测的第二级放大电路的输出功率控制第一级放大电路的静态电流;还可以通过电流检测反馈电路检测第三级放大电路输入端的静态工作电流,并根据所检测的第三级放大电路输入端的静态工作电流控制第二级放大电路的静态工作电流,从而使实现本基于功率检测反馈的射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。
[0052]
实施例4
[0053]
如图4所示,本实施例所提供的射频功率放大器包括三级放大电路、第一偏置电路、电流检测反馈电路及功率检测反馈电路。其中,在三级放大电路中,第一级放大电路包括晶体管401、电感402;第二级放大电路包括晶体管405、电感404;第三级放大电路包括晶体管408a、晶体管408b、晶体管408c、电感409;第一偏置电路包括晶体管413、电阻410、二极管411及二极管412;第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路的结构同实施例3中的第一级放大电、第二级放大电路、第三级放大电路的结构,第一偏置电路的结构同实施例1中的第一偏置电路的结构,在此不再赘述。同样,第一级放大电路的输出功率经晶体管401的集电极及电容403进入到第二级放大电路的晶体管405的基极,第二级放大电路的输出功率经晶体管405的集电极及电容406a、电容406b、电容406c分别进入到第三级放大电路的晶体管408a、晶体管408b、晶体管408c的基极。第一偏置电路的晶体管413的发射极分别通过电阻407a、电阻407b、电阻407c对应与晶体管408a、晶体管408b、晶体管408c的基极连接,实现为第三级放大电路的晶体管408a、晶体管408b、晶体管408c提供偏置电压。
[0054]
本实施例所提供的射频功率放大器中,功率检测反馈电路将电阻420与电容421串联连接(电阻420与电容421串联连接组成了第一检测电路)在第一级放大电路的晶体管401的集电极与功率检测反馈电路的晶体管424的基极之间,通过电阻420与电容421检测第一级放大电路的输出功率,并可以控制泄漏到晶体管424的功率强度。功率检测反馈电路通过电阻422与电阻423(电阻422与电阻423组成了第二偏置电路)的分压作用为晶体管424提供偏置电压。当本基于功率检测反馈的射频功率放大器有输入功率时,第一级放大电路的晶体管401的输出功率将通过电阻420与电容421泄漏到晶体管424的基极,从而改变晶体管424的工作电流,电阻425根据晶体管424集电极反馈的工作电流产生相应的控制电压,通过电阻426控制流过晶体管427的电流,并通过电阻428将晶体管427输出端的电流输入到第一级放大电路的晶体管401的基极,从而实现控制第一级放大电路的静态工作电流,保证本基于功率检测反馈的射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。
[0055]
本实施例所提供的射频功率放大器中,电流检测反馈电路包括由晶体管414、晶体管419、电阻415、电阻417组成的第二反馈电路,还包括由电阻416组成的第二检测电路;功率检测反馈电路包括由晶体管424、晶体管427、电阻425、电阻426组成的第一反馈电路,还包括由电阻422、电阻423组成的第二偏置电路,还包括由电阻420、电容421组成的第一检测电路。其中,第一反馈电路与第二反馈电路的结构同实施例1中的第一反馈电路的结构所述,第一检测电路的结构同实施例1所述,第二检测电路的结构同实施例2所述,第二偏置电路的结构同实施例1所述,在此不再赘述。
[0056]
同样,由于电阻416以及晶体管414构成电阻407a、电阻407b、电阻407c与晶体管408a、晶体管408b、晶体管408c的镜像,通过设计电阻416与电阻407a、电阻407b、电阻407c的比例及晶体管414与晶体管408a、晶体管408b、晶体管408c的比例,使得晶体管414可以成比例的复制晶体管408a、晶体管408b、晶体管408c的静态工作电流。电流检测反馈电路通过电阻416检测第三级放大电路的静态工作电流,并通过晶体管414复制该静态工作电流后经晶体管414的 集电极反馈给电阻415,电阻415根据静态工作电流产生相应的控制电压,并通过电阻417控制流过晶体管419的电流,流过晶体管419的不同电流通过电阻418输入到第二级放大电路,实现控制第二级放大电路的静态工作电流,保证第二级放大电路工作在增益稳定的状态。
[0057]
因此,本实施例所提供的射频功率放大器可以通过功率检测反馈电路检测第一级放大电路的输出功率,并根据所检测的第一级放大电路的输出功率控制第一级放大电路的静态电流;本实施例所提供的射频功率放大器还可以通过电流检测反馈电路检测第三级放大电路输入端的静态工作电流,并根据所检测的第三级放大电路的静态工作电流控制第二级放大电路的静态工作电流,从而实现本基于功率检测反馈的射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。
[0058]
实施例5
[0059]
如图5所示,本实施例所提供的射频功率放大器包括三级放大电路、第一偏置电路、电流检测反馈电路及功率检测反馈电路。其中,在三级放大电路中,第一级放大电路包括晶体管501、电感502;第二级放大电路包括晶体管505、电感504;第三级放大电路包括晶体管508a、晶体管508b、晶体管508c、电感509;第一偏置电路包括晶体管513、电阻510、二极管511及二极管512;第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路的结构同实施例3中的第一级放大电、第二级放大电路、第三级放大电路的结构,第一偏置电路的结构同实施例1中的第一偏置电路的结构,在此不再赘述。同样,第一级放大电路的输出功率经晶体管501的集电极及电容503进入到第二级放大电路的晶体管505的基极,第二级放大电路的输出功率经晶体管505的集电极及电容506a、电容506b、电容506c分别进入到第三级放大电路的晶体管508a、晶体管508b、晶体管508c的基极。第一偏置电路的晶体管513的发射极分别通过电阻507a、电阻507b、电阻507c对应与晶体管508a、晶体管508b、晶体管508c的基极连接,实现为第三级放大电路的晶体管508a、晶体管508b、晶体管508c提供偏置电压。
[0060]
在本实施例所提供的功率检测反馈电路中,晶体管517的基极(晶体管517等同于实施例1中的第一晶体管115)依次连接电阻515与 电容516,电阻515与电容516串联连接在第二级放大电路的晶体管505的集电极与晶体管517的基极之间。通过电阻515与电容516检测第二级放大电路的输出功率,并可以控制泄漏到晶体管517的功率强度。其中,电阻515等同于实施例1中的第一电阻112,电容516等同于实施例1中的第一电容111。当本基于功率检测反馈的射频功率放大器有输入功率时,第二级放大电路的晶体管505的输出功率将通过电阻515与电容516泄漏到晶体管517的基极,从而改变晶体管517的工作电流,电阻518(等同于实施例1中的第四电阻116)根据晶体管517集电极反馈的工作电流产生相应的控制电压,通过电阻519(等同于实施例1中的第五电阻117)控制流过晶体管520(等同于实施例1中的第二晶体管118)的电流,并通过电阻521、电阻522将晶体管520输出端的电流分别输入到第一级放大电路的晶体管501的基极、第二级放大电路的晶体管505的基极,从而实现控制第一级放大电路与第二级放大电路的静态工作电流,保证本基于功率检测反馈的射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。
[0061]
因此,本实施例所提供的射频功率放大器可以通过功率检测反馈电路检测第二级放大电路的输出功率,并根据所检测的第二级放大电路的输出功率分别控制第一级放大电路、第二级放大电路的静态电流;本实施例所提供的射频功率放大器还可以通过电流检测反馈电路检测第三级放大电路输入端的静态工作电流,并根据所检测的第三级放大电路的静态工作电流分别控制第一级放大电路、第二级放大电路的静态工作电流,从而实现使本基于功率检测反馈的射频功率放大器工作在增益及输出功率稳定的状态。
[0062]
通过在本实施例所提供的功率检测反馈电路的晶体管517的基极连接电阻514(等同于实施例2中的第六电阻212),形成电流检测反馈电路。本实施例所提供的电流检测反馈电路的结构与实施例2中的电流检测反馈电路的不同之处在于:电流检测反馈电路采用电阻521、电阻522对应连接第二级放大电路的晶体管505的基极、第一级放大电路的晶体管501的基极,实现将晶体管520输出的电流分别输入到第一级放大电路和第二级放大电路,从而实现控制第一级放大电路与第二级放大电路的静态工作电流。具体地,电流检测反馈电路通过电 阻514检测第三级放大电路的静态工作电流,并通过晶体管517复制该静态工作电流后经晶体管517的集电极反馈给电阻518,电阻518根据静态工作电流产生相应的控制电压,并通过电阻519控制流过晶体管520的电流,流过晶体管520的不同电流通过电阻521、电阻522分别输入到第一级放大电路和第二级放大电路,实现控制第一级放大电路与第二级放大电路的静态工作电流,保证本基于功率检测反馈的射频功率放大器工作在增益稳定的状态。
[0063]
本发明所提供的射频功率放大器中,功率检测反馈电路还可以采用电容代替电容与电阻串联的结构连接在放大电路的本级放大电路的输出端与功率检测反馈电路的输入端之间,实现通过电容检测本级放大电路的输出功率。该功率检测反馈电路的工作原理同上所述,在此不再一一赘述。需要强调的是,本发明所提供的射频功率放大器的第一偏置电路、功率检测反馈电路及电流检测反馈电路中的晶体管为双极型晶体管。
[0064]
本发明所提供的射频功率放大器可以将功率检测反馈电路的输入端与本基于功率检测反馈的射频功率放大器的本级放大电路的输出端连接;还可以将功率检测反馈电路的输入端与本基于功率检测反馈的射频功率放大器的本级放大电路的输出端连接后,将位于与功率检测反馈电路连接的本级放大电路后面的某一级放大电路的输入端和电流检测反馈电路的输入端连接。实现以下效果:
[0065]
1.功率检测反馈电路根据所检测的本级放大电路的输出功率,产生与该输出功率成反向变化的控制电压,使得功率检测反馈电路输出与该控制电压成正向变化的电流。
[0066]
2.功率检测反馈电路输出的电流输入到本级放大电路前面的至少一级放大电路(包括本级放大电路在内)的输入端,使本级放大电路前面的至少一级放大电路的增益及输出功率与功率检测反馈电路输出的电流成正向变化,从而可以补偿由于本级放大电路的输出功率增大或减小而导致本射频功率放大器增益及输出功率增大或减小的问题。
[0067]
3.电流检测反馈电路根据所检测的某一级放大电路输入端的静态工作电流,产生与该静态工作电流成反向变化的控制电压,使得电 流检测反馈电路输出与该控制电压成正向变化的电流。
[0068]
4.电流检测反馈电路输出的电流输入到位于某一级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端,使某一级放大电路前面至少一级放大电路的增益与电流检测反馈电路输出的电流成正向变化,从而可以补偿由于某一级放大电路的静态工作电流增大或减小而导致本射频功率放大器增益增大或减小的问题。
[0069]
综上所述,本射频功率放大器能有效抑制由工艺变化导致的射频功率放大器工作状态的变化,并能减小输入信号的变化对射频功率放大器工作状态的影响,使射频功率放大器工作在增益以及输出功率稳定的状态。
[0070]
本发明所提供的射频功率放大器可以被用在射频芯片中。对于该射频芯片中的基于功率检测反馈的射频功率放大器的具体结构,在此就不再一一详述了。
[0071]
另外,上述基于功率检测反馈的射频功率放大器还可以被用在通信终端中,作为射频集成电路的重要组成部分。这里所说的通信终端是指可以在移动环境中使用,支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多种通信制式的计算机设备,包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外,本发明所提供的技术方案也适用于其他射频集成电路应用的场合,例如通信基站等。
[0072]
以上对本发明所提供的射频功率放大器、芯片及通信终端进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言,在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动,都将属于本发明专利权的保护范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于包括多级放大电路及至少一个功率检测反馈电路,所述功率检测反馈电路的输入端与所述多级放大电路中的本级放大电路的输出端连接,所述功率检测反馈电路的输出端与所述本级放大电路及位于所述本级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端连接; 所述功率检测反馈电路根据所检测的所述本级放大电路的输出功率,产生与所述输出功率成反向变化的控制电压,使得所述功率检测反馈电路输出与所述控制电压成正向变化的电流,所述电流输入到所述本级放大电路及位于所述本级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端,使得至少一级放大电路的静态工作电流与所述电流成正向变化,保证所述射频功率放大器工作在增益以及输出功率稳定的状态。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 所述射频功率放大器还包括至少一个电流检测反馈电路,所述电流检测反馈电路的输入端通过相应的电阻与所述本级放大电路后面的某一级放大电路的输入端连接,所述电流检测反馈电路的输出端与该级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端连接; 所述电流检测反馈电路根据所检测的该级放大电路的静态工作电流,产生与所述静态工作电流成反向变化的控制电压,使得所述电流检测反馈电路输出与所述控制电压成正向变化的电流,所述电流输入到该级放大电路前面至少一级放大电路的输入端,使得至少一级放大电路的静态工作电流与所述电流成正向变化,保证所述射频功率放大器工作在增益以及输出功率稳定的状态。
[权利要求 3]
如权利要求1或2所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 所述功率检测反馈电路包括第一检测电路、第一反馈电路,所述第一检测电路的输出端与所述第一反馈电路的输入端连接,所述第一检测电路的输入端与所述本级放大电路的输出端连接,所述第一反馈电路的输出端与所述本级放大电路及位于所述本级放大电路前面的至 少一级放大电路的输入端连接。
[权利要求 4]
如权利要求3所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 将所述第一反馈电路的输入端与第二检测电路的输出端连接,通过所述第二检测电路将检测的该级放大电路的静态工作电流输入到所述第一反馈电路。
[权利要求 5]
如权利要求2所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 所述电流检测反馈电路包括第二检测电路、第二反馈电路,所述第二检测电路的输出端与所述第二反馈电路的输入端连接,所述第二检测电路的输入端与该级放大电路的输入端连接,所述第二反馈电路的输出端与该级放大电路前面的至少一级放大电路的输入端连接。
[权利要求 6]
如权利要求4或5所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 第一检测电路由第一电阻与第一电容串联组成,第二检测电路由第六电阻组成。
[权利要求 7]
如权利要求4或5所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 第一检测电路由第一电容组成。
[权利要求 8]
如权利要求4或5所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 第一反馈电路和第二反馈电路均包括两个晶体管,其中,第一晶体管的集电极与电源电压之间设置有第四电阻,所述第一晶体管的集电极与第二晶体管的基极之间设置有第五电阻,所述第二晶体管的集电极与电源电压连接,所述第一晶体管的基极作为反馈电路的输入端,所述第二晶体管的发射极作为反馈电路的输出端。
[权利要求 9]
如权利要求4所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 当电流检测反馈电路与所述功率检测反馈电路共用所述第一反馈电路时,通过第一偏置电路分别为该级放大电路及第一晶体管提供偏置电压,所述第一偏置电路包括一个晶体管,所述晶体管的集电极与 偏置电压连接,所述晶体管的发射极通过第六电阻与所述第一晶体管的基极连接,所述晶体管的发射极与该级放大电路的输入端连接,所述晶体管的基极与所述偏置电压之间设置有电阻,所述晶体管的基极与地线之间串联设置有两个二极管。
[权利要求 10]
如权利要求3所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 通过第二偏置电路为所述功率检测反馈电路的第一晶体管提供偏置电压,所述第二偏置电路包括第二电阻与第三电阻,所述第二电阻的一端与电源电压连接,所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端连接在一起组成所述第二偏置电路的输出端,所述第三电阻的另一端接地。
[权利要求 11]
如权利要求5所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 通过第一偏置电路分别为所述电流检测反馈电路的第一晶体管及该级放大电路提供偏置电压。
[权利要求 12]
如权利要求1所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器,其特征在于: 所述多级放大电路中,每一级放大电路为由双极型晶体管或CMOS晶体管组成的共发射极放大电路,所述每一级放大电路与电源电压之间设置有负载,所述负载为电阻或电感,后一级放大电路的输入端与前一级放大电路的输出端之间设置有电容。
[权利要求 13]
一种芯片,其特征在于所述芯片中包括权利要求1~12中任意一项所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器。
[权利要求 14]
一种通信终端,其特征在于所述通信终端中包括权利要求1~12中任意一项所述的基于功率检测反馈的射频功率放大器。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]