[发明专利]射频功率放大器及其移动终端

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率放大器，尤其涉及一种具有高中低等多种工作模式的射频功率放大器（RF Power Amplifier），同时还涉及使用该射频功率放大器的移动终端，属于功率放大器技术领域

背景技术

在移动终端中，功率放大器是一个必不可少的功能模块。它的主要作用是放大移动终端的发射功率，使其达到基站时仍然保持足够的信号强度，达到通信所需的最低信噪比，从而完成整个通信链路的信号收发工作。如图1所示，通常在移动终端的通信链路中，信号由基带芯片产生并输入给收发芯片。收发芯片输出射频信号，提供给功率放大器芯片。射频信号由功率放大器放大后再经滤波器实现滤波，最后由天线对外发射。

在移动通信网络中，功率放大器的功耗在整机系统中占有相当大的比例，降低功率放大器的功耗可以明显提高整机系统的工作时间。另一方面，功率放大器的性能好坏直接决定了射频电路的整体性能。一个高性能的功率放大器，要求在满足一定的增益要求和最大输出功率的条件下，同时获得尽可能高的效率。

要达到一定的增益要求，功率放大器一般采用两级或者三级放大。参见图2所示的典型功率放大器电路，包括双极型晶体管（简称为晶体管）201、202和203、直流馈电电感204、205和206与隔直电容207、208、209和210。其中，射频输入信号输入第一级晶体管201，晶体管201将信号放大15dB左右输入给第二级晶体管202，晶体管202放大信号10dB左右后将驱动信号输入到第三级晶体管203，由晶体管203最后输出整机系统所需的最大功率。需要说明的是，功率放大器中还包括输入输出匹配电路和级间匹配电路，但因与本发明无关，在图2中予以省略。

射频功率放大器的小型化设计是整个功率放大器的设计趋势。在图2所示的典型功率放大器电路中，直流馈电电感204、205和206提供功率放大器必需的静态工作电流，同时在射频频段具有高阻抗的特性，防止外围的其他器件通过直流馈电电感影响功率放大器的正常工作。由于移动终端的射频频段通常为300MHz～3000MHz，所需的直流馈电电感值通常需要大于5nH。无论是使用SMD（表面贴装器件）封装方式的电感，还是使用分布方式的金属走线电感，都会占用较大的面积并增加额外的成本，不利于实现射频功率放大器的小型化。

另一方面，移动通信网络中的相关技术标准对移动设备的发射功率有严格要求，例如最大发射功率需达到24dBm，最小的发射功率为－50dBm，动态范围在75dB左右，增益一般在25dB～30dB等。参见图3所示，射频功率放大器需要覆盖75dB左右的动态范围，其中最大概率发射点在0dBm左右。虽然射频功率放大器工作在－50dBm和24dBm的时间非常少，但在设计时必需考虑到覆盖这么大的发射功率范围。当射频功率放大器输出最大功率时，对应的静态工作电流通常在80mA以上。如果保持该静态工作电流不变，当射频功率放大器输出最小发射功率时，该状态下的效率较差。

为了在不同输出功率下兼顾射频功率放大器在效率、体积等方面的要求，人们进行了多方面的技术研究。例如美国专利US 11/385，948公开了一种多模式RF（射频）放大器，其具有由两个功率路径组成的高和低输出功率模式。当多模式RF放大器被偏置到高功率HP模式时，经由两个(第一和第二)路径来传递实际功率。而在低功率LP模式下，仅经由第二路径来传递功率，所述第二路径被设计为在低功率(回退)工作下降低电流消耗并改善效率。在一个实施例中，多模式RF放大器具有功率放大器，但没有机械或电子开关。多模式放大器利用其中阻抗在不同功率放大器偏置条件下改变的阻抗匹配电路以便优化两种工作模式下的电流消耗，并且对于便携式应用，功率效率高。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种射频功率放大器。该射频功率放大器具有高中低等多种工作模式，可以实现不同输出功率下的功率放大器的优化工作状态。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供使用上述射频功率放大器的移动终端。

为解决上述的问题，本发明采用下述的技术方案：

一种射频功率放大器，其特征在于：

所述射频功率放大器包括至少两级放大电路，其中后级放大电路的晶体管集电极与前一级放大电路的晶体管集电极之间具有反馈电感，以便后级放大电路的晶体管从前一级放大电路的晶体管集电极获得所需的集电极偏置电压；最后一级放大电路的晶体管集电极连接馈电电感。

其中较优地，所述射频功率放大器通过调整各级放大电路的基极偏置电压改变相应的增益模式。