[发明专利]射频功率合成电路

说明书

技术领域

本发明涉及射频功率放大器技术领域，具体是指一种采用CMOS工艺 开关的具有高集成度、低成本的射频功率合成电路。

背景技术

射频功率放大器是无线通信系统中不可缺少的组件，主要负责将调制 后的射频信号放大到一定的功率值，再通过天线发射出去。而采用射频功 率放大器的手持设备通常要求工作在多个频段，因而存在多路输出功率， 而一般的手持设备为了减少体积以提高便携性，通常都只配备有一个天线 组件，这就要求在射频功率放大器和天线之间有一个射频功率合成电路来 对多路输出功率进行控制。由于射频功率合成电路直接连在射频功率放大 器与天线之间，因而其过功率能力、插入损耗、隔离度以及抗电压击穿能 力极大的制约着整个无线通信系统的性能，而这些性能指标跟射频功率合 成电路的结构及组成器件密切相关，例如电路中所采用的开关和双工器 等。目前的射频功率合成电路中多采用昂贵的GaAs开关的来实现信号切 换，导致集成度太低及成本太高。

现有射频功率放大器的射频功率合成电路一般如图1所示，其电路中 包括开关K1、K2、K3、K4、KR1、KR2、KR3、KR4、RX接收端口、CMOS控 制电路、天线等模块。当BAND1频段的TX1通道发射功率时，开关K1和 K4闭合导通，K2、K3、KR1、KR2、KR3、KR4断开。射频功率放大器的射 频功率信号都将通过开关K1传输到节点A，由于开关K3断开，射频功率 信号从节点A进入天线，经天线发射出去。当TX2发射时，开关K2和K4 闭合导通，K1、K3、KR1、KR2、KR3、KR4断开。射频功率放大器输出的功 率通过开关K2传输到A点，由于开关K3断开，射频功率信号从节点A进 入天线，经天线发射出去。当通信系统处于接收状态时，例如，当RX1接 收端接收信号时，开关K1、K2、K4、KR2、KR3、KR4全部断开，K3和KR1 闭合导通。由天线接收射频信号，接收的信号经天线，到开关K3，然后通 过KR1到RX1接收端。当其他接收端口接收信号时，跟RX1接收时一样， 在接收端只有该端口对应的开关闭合导通，而开关K1、K2、K3、K4的状 态跟RX1接收时状态一样。

从上所述可知，传统的射频功率合成电路中，要求开关具有很低的插 入损耗和很高的隔离度，因而传统的射频功率合成电路中大多采用昂贵 GaAs工艺来设计具有高功率负载能力、高隔离度、低插入损耗与高击穿电 压的开关，但采用GaAs开关设计的射频功率合成电路，会使得成本相对 CMOS工艺增加很多。同时，因为GaAs工艺不适合做复杂的逻辑电路，导 致所有的开关都要由外加的CMOS逻辑电路来控制，这样造成芯片管脚增 多、面积增大，使得成本进一步增加。在传统的功率合成电路中，如果采 用CMOS工艺设计的开关，会因为硅衬底的绝缘程度不如GaAs衬底而导致 CMOS开关的插入损耗比较大；同时CMOS开关隔离度较差、抗电压击穿能 力不足而导致其不能应用在传统的功率合成电路中。而CMOS工艺具有目 前所有工艺中最高的集成度和最低的成本，这满足无线通信系统的高集成 度和低成本的要求，因而有必要设计一种新型的适合于采用CMOS开关的 射频功率合成电路方案。

发明内容

本发明旨在解决传统技术中采用GaAs开关的射频功率合成电路成本 高、无法高度集成的问题，以及由于CMOS开关隔离度差、抗电压击穿能 力不足而不能应用在传统的功率合成电路中的问题，进而提供一种新型的 具有低成本和高集成度的采用CMOS开关的射频功率合成电路。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案为：提供一种射频功率合 成电路，所述电路与天线连接，用于射频功率放大器两种频段输出功率信 号的合成控制并最终由天线发射出去，包括与射频功率放大器及其匹配网 络信号输出端TX1、TX2分别连接的开关SW1、SW2及与信号接收端RX1、 RX2、RX3、RX4分别连接的开关SW_1、SW_2、SW_3、SW_4，所述开关SW1、 SW2通过双工器连接天线，同时开关SW1通过匹配网络1连接开关SW_1、 SW_2，开关SW2通过匹配网络2连接开关SW_3、SW_4。

优选的，所述匹配网络1与开关SW_1、SW_2的连接点还通过开关SW_R1 接地；所述匹配网络2与开关SW_3、SW_4的连接点还通过开关SW_R2接 地。