[发明专利]用于多频带功率放大器的阻抗匹配网络形式的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率放大器，特别涉及一种用于在蜂窝和其它无线网络中使用的无线收发器的具有多频带匹配的射频(RF)功率放大器。

背景技术

推进无线通信网络已经成为使得能够多频带操作的移动收发器(终端或用户设备(UE))成为必要需求。例如，全球移动通信系统(GSM)，在2010年占据全球移动电话市场60％的份额，在引入的时候，仅仅具有900MHz频带可用。几年之后，增加了数字蜂窝业务(DCS)频带(1.8GHz)。这些频带被用于亚洲和欧洲。在美国，采用个人通信业务(PCS)频带(1.9GHz)和850MHz频带。结果，GSM系统目前跨越四个频带。

第三代合作伙伴计划(3GPP)，长期演进(LTE)是移动通信的下一步发展，以应对由应用程序产生的数据业务的迅猛增长，所述应用程序例如在线游戏、移动TV和多媒体流。LTE的主要目标是提高数据速率、增加频谱效率、以及减少等待时间。根据3GPP Rel.10，为LTE定义了大于30个频带。北美主要关注的频带是13和14(700MHz频带)和频带4(1710到1755MHz)。在欧洲，频带7是希望广泛使用的，从2500到2570MHz工作。在日本，很可能是频带1(1920到1980MHz)首先被用于LTE。

为了在世界范围实现在网络当中的无缝工作，要求具有多频带工作能力的移动终端。射频(RF)功率放大器(PA)是移动终端中的关键构件之一。对于PA而言，难以在多个频带上同时实现高输出功率和高功率效率。

已知几种解决这个问题的方法。一个方法是基于单频带PA的并联布置。对应于该频带的PA通过开关阵列选择。这个方法需要与工作频带数量一样多的PA，这就增加了终端的规模和成本。

另一种方法是使用多频带匹配网络(MN)。可以使用几种MN构造。宽带MN可以实现宽频工作范围。然而，由于PA在频率上变化的输出特性，难以在宽频范围上实现高功率效率。可再构造的MN使用RF开关。可变设备也可以解决这个问题。然而，RF开关或者可变设备的增加降低了系统性能和/或可靠性。RF开关会遭遇插入损耗和有限隔离。可变设备，例如变抗器，具有有限质量因数，并且要求高调谐电压。

发明内容

技术问题

因此，需要一种具有仅由无源器件组成的MN的拥有多频带工作能力的PA。

技术方案

本发明实施方式提供一种用于RF功率放大器的多频带匹配网络，其利用并联连接的多个阻抗变换器分支。每个变换器分支实现在一个频带上的匹配。

每个变换器分支的芯连接在频率阻挡网络之间，其排除带外信号。产生的匹配网络可以同时地在不同频带实现在放大器的输出和负载之间的最佳阻抗匹配。无需使用现有技术中必有损耗的调谐或开关元件。

具体地，多频带匹配网络(MN)包括一组并联连接的阻抗变换器分支。每个变换器分支包括L形LC MN，适于所要求的工作频带之一。在每个LC MN芯之前和之后增加频率阻挡网络，避免彼此之间的干扰。NM同时在多个频带提供用于PA的最佳阻抗匹配，无需使用任何有源调谐或开关元件。

用于三频带PA的MN工作在700MHz、1.7GHz和2.6GHz的LTE频带。MN被设计为实现大于40％的最大功率附加效率(PAE)，具有超过28dBm的峰值输出功率，并且可以被用在多频带终端的最后RF PA级中。

技术效果

本发明提供用于RF功率放大器(PA)的同时多频带匹配，无需集成任何调谐或开关元件。在三个工作频带，PA显示出大于28dBm的峰值输出功率以及大于40％的最大PAE。这个电路可以同时放大来自多个频带的信号。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的用于移动终端中的多频带功率放大器的匹配网络(MN)的示意图；

图2是根据本发明的实施方式的用于多频带MN的阻抗变换分支的详细示意图；

图3A-3C是根据本发明的实施方式的示例性L形MN芯的示意图；以及

图4是作为频率函数的功率增益和S₂₁的图形。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施方式的用于移动终端(收发器)中的多频带功率放大器(PA)的匹配网络(MN)100。MN可以被用在收发器(移动终端)的发送器或接收器中，或者二者。MN的目的是将RF源(例如功率放大器)的输出阻抗与负载的输入阻抗匹配，以最大化功率传输和/或最小化来自负载的反射。