专利名称：多频带功率放大器的制作方法
技术领域：
多频带功率放大器
技术领域：
本实用新型涉及IC设计领域，尤其是涉及一种多频带功率放大器。背景技术：
目前无线移动通信系统已经得到了广泛应用。无线移动通信系统从二十世纪80 年代早期的IG模拟系统发展到二十世纪90年代的2G数字系统，再发展到现在的3G系统， 将来可能发展到4G和5G系统。无线通信网络的目标是给世界各地用户提供无缝宽带连接。无线移动通信可以多个频带上进行，比如，2G GSM(Global System of Mobile communication)标准支持 900MHz (GSM900)、1800MHz (GSM1800)及 1900MHz (GSM-1900)等几个频带，WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)标准多达 8 个频带。不同的频带将会显著影响到硬件的设计，尤其是功率放大器的设计。通常来说，功率放大器是窄带装置，需要为每个频带设计一个独立的功率放大器。 目前多模式/多频带蜂窝电话都包括有多个功率放大器以支持多个频带。图1示出了传统多模式/多频带功率放大器100的示例方框图，其可以支持η个频带，分别为n、f2和fn。 所述功率放大器100包括有为频带fl设计的输入阻抗匹配电路1、功率放大单元1和输出阻抗匹配单元1、为频带f2设计的输入阻抗匹配电路2、功率放大单元2和输出阻抗匹配单元2、为频带fn设计的输入阻抗匹配电路η、功率放大单元η和输出阻抗匹配单元η，其中η 大于等于2。可见，现有多模式/多频带功率放大器10为每个频带设计了单独的功率放大单元和单独的输入/输出阻抗匹配网络。然而，这种设计会增加芯片面积和成本。此外，通常为了保证功率放大器的输出不对其它频段进行干扰，一般需要对其支持的频带信号的谐波进行抑制，在有些应用中一个频带信号的谐波信号可能恰好位于另一个频带上，比如GSM900MHZ频带信号的二次谐波恰好位于GSM1800MHz频带上。这样，为抑制一个频带的信号的谐波而设计的电路会抑制正好位于其谐波上的另一个频带的正常信号。 因此，目前还未开发出可以支持多个频带并且可以共享功率放大单元的高效率的功率放大
ο因此，希望提出一种改进的方案来克服上述问题。
实用新型内容本实用新型所解决的技术问题之一在于提供一种多频带功率放大器，其可以多个频带的信号共享功率放大单元。为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种多频带功率放大器，其包括对多个频带的信号进行放大的功率放大单元和谐波抑制电路。在所述功率放大单元放大一个频带的信号时使所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出路径中，所述谐波抑制电路抑制放大后的该一个频带的信号的谐波，在所述功率放大单元放大另一个频带的信号时使所述谐波抑制电路不连接于所述功率放大单元的输出路径中。[0009]进一步的，该一个频带的信号的谐波部分或全部位于该另一频带内。进一步的，通过一开关控制是否使所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出路径上。更进一步的，所述谐波抑制电路包括串联的电容和电感。再进一步的，所述电容、所述电感和所述开关串联在所述功率放大单元的输出端和地之间。进一步的，所述多频带功率放大器还包括有输出匹配电路，所述输出匹配电路包括一级输出匹配单元，用于对功率放大后的多个频带的信号进行初级输出阻抗匹配；多路分离器，用于将一级输出匹配单元输出的各个频带的信号分离为多路输出，其中每一路对应一个或多个频带的信号；分别设置于所述多路分离器的每路输出后的多个二级输出匹配单元，每个二级输出匹配单元对对应频带的信号进行次级输出阻抗匹配以为对应频带的信号匹配得到合适的输出阻抗。更进一步的，所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出端和多路分离器之间。更进一步的，如果所述多路分离器的一路输出对应多个频带的信号，那么在该路输出上的二级输出匹配单元后还包括有二级多路分离器，用于将对应的二级输出匹配单元输出的各个频带的信号分离为多路输出，其中每一路对应一个或多个频带的信号；和分别设置于所述二级多路分离器的每路输出后的多个三级输出匹配单元，每个三级输出匹配单元对对应频带的信号进行三级输出阻抗匹配以为对应频带的信号匹配得到合适的输出阻抗。更进一步的，所述一级输出匹配单元包括第一电感和第一电容，第一电感的一端接收功率放大后的多个频带的信号，另一端与所述多路分离器的输入端连接，第一电感与所述多路分离器连接的一端与地之间串联有第一电容。进一步的，所述多频带功率放大器还包括有依次连接的多个初级输入匹配单元、 多路复用器和次级输入匹配单元，每个初级输入匹配单元对对应频带的输入信号进行初级输入阻抗匹配，所述多路复用器从所述多个频带的输入信号中选择一个频带通过并阻止选定频带外的其他信号通过；所述次级输入匹配单元对每个频带的信号进行次级输入阻抗匹配。进一步的，所述功率放大单元包括依次连接的多个功率放大模块，至少有一个功率放大模块与一级间阻抗匹配单元相连，所述级间阻抗匹配单元包括串联的第十一电容和第十一电感、与串联的第十一电容和第十一电感并联的第十二电感。更进一步的，除了末级功率放大模块外，其余功率放大模块均与一级间阻抗匹配单元相连，所述级间阻抗匹配单元还包括有连接在第十二电感和第十一电容的中间节点和地之间的第十二电容，其中第十二电感和第十一电容的中间节点作为电源输入端连接电源，第十二电感和第十一电感的中间节点连接对应功率放大模块。与现有技术相比，在本实用新型中一个功率放大单元可以放大多个频带的信号， 在所述功率放大单元放大一个频带的信号时使所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出路径中，所述谐波抑制电路抑制放大后的该一个频带的信号的谐波，在所述功率放大单元放大另一个频带的信号时使所述谐波抑制电路不连接于所述功率放大单元的输出路径中，所述谐波抑制电路不影响放大后的该另一个频带的正常信号。此外，在所述谐波抑制电路的位置靠近功率放大单元的输出端时，其还可以起到提高功率放大器输出功率和效率的作用，通常谐波抑制位置离功率放大器单元的输出端越远，其功率和效率强化作用越不明显。关于本实用新型的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式
中详细描述。
结合参考附图及接下来的详细描述，本实用新型将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中图1示出了传统多频带功率放大器的方框示意图；图2示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第一实施例的方框示意图；图3示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第二实施例的方框示意图；图4示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第三实施例的方框示意图；图5示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第四实施例的方框示意图；图6示出了图5中的谐波抑制电路的一个示例的电路示意图；图7示出了图2-5中的初级输出匹配单元的一个示例的电路示意图；图8A-8E分别示出了图2_5中的多路分离器的一个示例；图9示出了本实用新型中的多级功率放大单元的级间阻抗匹配示例的示意图。
具体实施方式为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来呈现，其直接或间接地模拟本实用新型中的技术方案的运作。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本实用新型至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本实用新型的限制。本文中的“多个”或“多”可以表示两个或两个以上。图2示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第一实施例200的方框示意图。 所述多频带功率放大器200可以支持多个频带(frequency bands)，其具有η个输入端，分别标记为201和202，它们分别接收频率fl和频率fn的输入射频(Radio Frequency)信号， 所述输入射频信号通常来自有收发机(transceiver)。所述多频带功率放大器200还具有 η个输出端，分别标记为203和204，它们分别输出频率f 1和频率fn的放大射频信号，输出的放大射频信号可以由天线无线发射出去。例如，频率fl为800Mhz，频率fn为1900Mhz， η大于等于2。需要明确的是，上述频率都可以表示一个频带，频率和频带两个词有时在互用。所述功率放大器200包括依次连接的η至1的输入匹配网络220、功率放大单元(或称之为功率放大主体)230和1至η的输出匹配网络Μ0。所述功率放大单元230可以放大每个频率的射频信号。所述η至1的输入匹配网络220为每个频率提供合适匹配的输入阻抗，其包括多路复用器(Multiplexer) 221、次级输入匹配单元或网络222、n个初级输入匹配单元223和 224。η个频带的输入信号分别输入至对应的初级输入匹配单元，每个初级输入匹配单元用于为每个频带的输入信号提供初级输入阻抗匹配。所述多路复用器221可以从η个频带的输入信号中选择一个频带通过并阻止选定频带外的其他信号通过，比如多路复用器221选择频率Π的输入信号通过，那么所述多路复用器221将会阻止频率Π外的输入信号通过。 所述次级输入匹配单元222用于对每个频带的信号进行次级输入阻抗匹配。所述次级输入匹配单元222、对应的初级输入匹配单元223和224与功率放大单元230和多路复用器221 —起为所述功率放大器200的每个频带提供合适匹配的输入阻抗。在此实施例中，可以为每个频带设计独立的初级输入匹配单元，这样可以为每个频带提供更为精确匹配的输入阻抗。由于射频信号输入端功率较小，在一个特殊的应用中，也可以不为每个频带设计不同的初级输入匹配单元，即可以省略初级输入匹配单元，而仅保留多路复用器221和其后的次级输入匹配单元222，此时所述次级输入匹配单元222可以被称为输入匹配单元 222，这样同样可以满足一些应用的不同频带的输入阻抗的匹配要求。[0040]所述1至η的输出匹配网络240为每个频率提供合适匹配的输出阻抗，其包括初级输出匹配单元241、多路分离器(Demultiplexer) 242,η个次级输出匹配单元243和Μ4。 所述初级输出匹配单元241先将所述功率放大器200的输出阻抗提升至一个中间阻抗值， 从而可以较为容易的在后续电路中进行阻抗匹配得到一个更高的预定阻抗值，这不仅使得后续匹配更容易设计，还可以使得相邻的多路分离器242更容易设计。所述多路分离器242可以允许各个频带的信号传输至对应的次级输出匹配单元， 并阻止或防止各个频带的信号传输至其它次级输出匹配单元。换句话说，所述多路分离器 242可以将一条输出路径分离为η条输出路径，并将相应频带的信号传输至相应的输出路径上。比如，多路分离器242可以将频率fl的信号输送至次级输出匹配单元M3，而阻止频率fl的信号进入其它次级输出匹配单元，再比如多路分离器242可以将频率fn的信号输送至次级输出匹配单元对4，而阻止频率fn的信号进入其它次级输出匹配单元。每个次级输出匹配单元设置于所述多路分离器242分离出的一条输出路径上，其对应一个频带，比如所述次级输出匹配单元243对应输出频率fl的射频信号，所述次级输出匹配单元244对应输出频率fn的射频信号。所述次级输出匹配单元用来完成对应频带的最终输出阻抗匹配和谐波滤除。由于初级输出匹配单元已经将所述输出阻抗提升至一个中间值，因此次级输出匹配单元则更容易将该输出路径的输出阻抗匹配至一个更高的预定阻抗值。频率Π的射频信号经由输入端201输入所述功率放大器200，所述信号经过多路复用器221和输入匹配单元222后，由功率放大单元230进行功率放大，之后所述信号经由初级输出匹配单元241至多路分离器Μ2，所述多路分离器242将频率Π的信号输送至次级输出匹配单元对3，而阻止频率f 1的信号进入其它次级输出匹配单元M4，之后所述信号经由次级输出匹配单元243后至输出端203。所述初级输出匹配单元241和所述次级输出
7匹配单元243与功率放大单元230和多路分离器242 —起为所述功率放大器200的频带f 1 提供合适匹配的输出阻抗。频率fn的射频信号经由输入端202输入所述功率放大器200，所述信号经过多路复用器221和输入匹配单元222后，由功率放大单元230进行功率放大，之后所述信号经由初级输出匹配单元241至多路分离器M2，所述多路分离器242将频率fn的信号输送至次级输出匹配单元对4，而阻止频率fn的信号进入其它次级输出匹配单元，之后所述信号经由次级输出匹配单元244后至输出端204。所述初级输出匹配单元241和所述次级输出匹配单元244与功率放大单元230和多路分离器242 —起为所述功率放大器200的频带fn 提供合适匹配的输出阻抗。图3示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第二实施例300的方框示意图。 所述多频带功率放大器300与图2中的多频带功率放大器200的功能及结构基本相同，其也包括依次连接的输入匹配网络320、功率放大单元(或称之为功率放大主体)330和1至 η的输出匹配网络340。所述1至η的输出匹配网络340为每个频率提供合适匹配的输出阻抗，其包括初级输出匹配单元；341、多路分离器342、η个次级输出匹配单元342和344、η 个对应的输出端302和303。所述多频带功率放大器300与图2中的多频带功率放大器200 的不同之处在于所述输入匹配网络320置具有一个输入端301和输入匹配单元304，而不具图2中的多路复用器。在此实施例中，频率fl至频率fn的输入射频信号依次经由输入端301串行输入，此时需要收发机仅通过一个信号输出端来输出各种频率的信号。在本实用新型中，由于采用了 1至η的输出匹配网络，从而可以使得多个频带的信号共用同一个功率放大单元，同时也可以为每个频带得到匹配的输出阻抗，这种设减小了芯片面积和降低了成本。此外，所述1至η的输出匹配网络采用两级输出匹配的方式，初级输出匹配单元先将所述输出阻抗提升至一个中间阻抗值，从而可以使得次级输出匹配单元更容易设计，还可以使得相邻的多路分离器更容易设计。图4示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第三实施例400的方框示意图， 其中并未示出所述多频带功率放大器400的输入匹配单元。所述多频带功率放大器400的功能及结构与图2中的多频带功率放大器200基本相同，其也包括依次连接的功率放大单元(或称之为功率放大主体)430和1至η的输出匹配网络440。所述功率放大单元430具有一个输入端401，从频带Π到频带fn的射频信号从输入端401输入到所述功率放大单元 430内。所述多频带功率放大器400与图2中的多频带功率放大器200的不同之处在于1 到η的输出匹配网络440的结构有所不同。所述1至η的输出匹配网络440为每个频率提供合适匹配的输出阻抗，其包括初级输出匹配单元441、初级多路分离器442、次级输出匹配网络443和444。图4中的输出匹配网络440和图2中的输出匹配网络的实质不同在于所述初级多路分离器442可以将一条输出路径分离为多条输出路径，其中有一条或多条输出路径上对应多个频带，而不是所有的输出路径上都对应一个频带。所述输出匹配网络440还包括 在对应多个频带的次级输出匹配单元443后设置的次级分离器445、m个末级输出匹配单元 446和447。所述次级多路分离器445将对应的次级输出匹配单元443输出的多个频带的信号分离为多路输出，其中每一路对应一个频带。所述次级多路分离器445的实现方式可以参考图7A至图7E或本文描述的其他实现多路分离器的方式。[0049]m个末级输出匹配单元446和447分别设置于所述次级多路分离器445的对应路输出后，用于对对应频带的信号进行再次输出阻抗匹配以为对应频带的信号匹配得到预定输出阻抗。与所述初级输出匹配单元441类似，所述次级输出匹配单元443继续将所述功率放大器200的输出阻抗提升至一个更高中间阻抗值，并最终由末级输出匹配单元将所述输出阻抗匹配至预定阻抗值。不同的是，所述次级输出匹配单元444则直接完成对应频带的最终输出阻抗匹配，将所述输出阻抗匹配至预定阻抗值。需要知道的是，在其他实施例中，所述次级多路分离器445分离出的一条输出路径也可以对应多个频带，那么也可以在这个输出路径上设计一个次次级多路分离器。总之， 只要有一个输出路径上有多个频带，那么就可以在这个频带上设置多路分离器，之后在分离出的路径上进行输出阻抗匹配。如背景中所述，通常为了保证功率放大器的输出不对其它频段进行干扰，一般需要对其支持的频带信号的谐波进行抑制，在有些应用中一个频带信号的谐波信号可能恰好位于另一个频带上，比如GSM900MHZ频带信号的二次谐波恰好位于GSM1800MHz频带上。这样，为抑制一个频带的信号的谐波而设计的电路会抑制正好位于其谐波上的另一个频带的正常信号。为了解决这个问题，图5示出了本实用新型中的多频带功率放大器的第四实施例500的方框示意图。所述功率放大器500包括功率放大单元(或称之为功率放大主体)530和1至η 的输出匹配网络Μ0，其中并未示出输入匹配网络和全部的输出匹配网络，它们可以采用与图2至图4中示出的相同的匹配网络结构。所述多频带功率放大器500与图2中的多频带功率放大器200的不同之处在于所述多频功率放大器500包括通过一个开关SW连接在功率放大单元530输出端的谐波抑制电路550。在所述功率放大单元530放大一个频带的信号(比如fl，fl为频带900MHz)时， 控制所述开关SW导通使得谐波抑制电路550连接于所述功率放大单元330的输出端，这样所述谐波抑制电路550可以对该频带的信号的谐波信号(比如二次谐波、三次谐波或其他更高次的谐波)进行抑制，从而改善所述功率放大器500在这个频带的谐波输出。在所述功率放大单元530放大另一个频带的信号(比如f2，f2为频带1800MHz，频带fl的二次谐波的部分或全部恰好位于该频带内)时，控制所述开关SW截至使得谐波抑制电路550不连接于所述功率放大单元530的输出端，这样所述谐波抑制电路550并不会对该另一频带的正常信号产生任何影响。此外，在所述谐波抑制电路的位置靠近功率放大单元的输出端时，该谐振抑制电路不仅可以抑制谐波，同时该谐振抑制电路还实现了类似F类(class F)功率放大器的作用，即通过改变谐波阻抗来改善功率放大器的输出功率和效率，通常谐波抑制电路的位置离功率放大器单元的输出端越远，其功率和效率强化作用越不明显。在图5示出的实施例中，所述谐波抑制电路550的位置正好位于所述功率放大单元的输出端，这样最大的改善了功率放大器的输出功率和效率。为了使得谐波抑制电路满足类似F类功率放大器的要求，可以将所述谐波抑制电路设置于所述功率放大单元的输出端及多路分离器之间，然而这一段所述功率放大单元的输出路径是多个频带的共用路径。假如一个频带信号Π的谐波信号恰好部分或全部位于另一个频带f2上，这样为频带信号Π设计的谐波抑制电路会干扰另一频带f2的正常信号，在采用了图5示出的实施例后，可以很好的解决上述问题。很显然，假如频带fl的三次谐波或更高次谐波的部分或全部位于频带f2或其它频带内，同样可以采用上述开关式谐波抑制电路的方式来实现在抑制频带Π的谐波信号的同时不影响频带fl的谐波信号所处频带的正常信号，进而可以改善了功率放大器的输出滤波、功率和效率。在另一个实施例中，所述开关SW也可以位于所述谐波抑制电路550和地之间，此时所述谐波抑制电路阳0的一端直接连接所述功率放大单元530的输出端，这样所述开关 Sff同样可以实现将所述谐波抑制电路550连接于或不连接所述功率放大器530的输出端。在一个实施例中，图6示出了本实用新型中的谐波抑制电路在一个实施例中的电路示意图，所述谐波抑制电路包括串联的电感Lr和电容Cr，电容Cr的一端接地，电感Lr的一端通过所述开关SW连接至所述功率放大单元530的输出端。还以频带fl的谐波信号的部分或全部位于频带f2内为例，在开关SW导通时，电感Lr和电容Cr可以在频带fl的谐波处共振以吸收频带f 1的谐波信号，而在开关SW截至时，电感Lr和电容Cr则不可以在频带fl的谐波信号(f2)处共振。在其他实施例中，所述开关SW、所述电感Lr和电容Cr的串联顺序是可以任意调整的，比如所述电感Lr、所述开关SW和电容Cr依次串联在功率放大单元530的输出端和地之间，在比如电容Cr、所述开关SW和所述电感Lr依次串联在功率放大单元530的输出端和地之间。所述开关SW可以为微机电系统式开关MEMS，也可以是晶体管组合式开关，还可以是其他形式的开关。此外，所述谐波抑制电路还可以采用所属领域内的技术人员所知道的其他形式。 在其他实施例中，所述谐波抑制电路可以连接于功率放大单元530的输出端和多路分离器之间，比如初级输出匹配单元内。在一个实施例中，所述谐波抑制电路也可以被视作输出匹配网络的一部分或者被视为所述初级输出匹配单元的一部分。通过采用控制开关选择性的将所述谐波抑制电路连接于或不连接于所述功率放大单元的输出路径上，从而可以实现在抑制一个频带的谐波信号的同时不影响位于该一个频带的谐波信号处的另一频带的正常信号，从而可以改善了功率放大器的输出滤波、输出功率和效率。图7示出了图2-5中的初级输出匹配单元的一个示例的电路示意图。所述初级输出匹配单元包括电感Ll和电容Cl。所述电感Ll的一端与功率放大单元的输出端连接，另一端与多路分离器的输入端连接。电感Ll与多路分离器连接的一端与地之间串联有所述电容Cl。当然，所述初级输出匹配单元还可以采用其它不同的结构，其核心思想在于将功率放大器的输出阻抗提升至一个中级水平。图8A示出了图2-5中的多路分离器的一个示例800A的电路示意图。所述多路分离器800A为1至3的分离器，其包括一个输入端801A、三个输出端802A、803A和804A、低通滤波单元810A、带通滤波单元820A和高通滤波单元830A。低通滤波单元810A、带通滤波单元820A和高通滤波单元830A共用所述输入端801A，并分别对应三个输出端802A、803A 和804A。所述输入端801A连接所述初级输出匹配单元的输出端，所述输出端802A、803A和 804A分别连接对应次级输出匹配单元。这样，所述多路分离器800A可以将三个频带的信号传输至对应的次级输出匹配单元并阻止三个频带的信号传输至其它次级输出匹配单元。当然，所述多路分离器还可以采用多个通滤波器和/或多个阻滤波器(比如带阻滤波器，其仅阻止某一频带的信号)来实现1至η路的分离器。此外，所述多路分离器还可以采用其它不同的结构，比如可以采用多个开关器件组合的方式将输入信号选择至对应的输出端。在一个实施例中，采用η个开关，所述η个开关的一端连接在一起作为多路分离器的输入端，所述η个开关的另一端作为多路分离器的多个输出端。在需要选通某一个频带时，将对应的开关导通，将其他的开关截止，这样就可以将一路输入分离成多路输出。所述开关可以为微机电系统式开关 (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)。本实用新型中的多频带功率放大器在实现时为位于一块芯片内，这就需要所述开关的体积非常小，通常现有技术中的功率放大器的芯片内的开关是由晶体管来实现的，但是以这种方式实现的开关的阻抗一般会非常高或占用的芯片面积比较大，因此如果用晶体管的方式来实现所述多路分离器中的开关在具体应用中是比较难以实现的或实现成本很高。然而，由于微机电系统式开关非常小，因此其能够集成至功率放大器的芯片中。同时，由于其实质上是机械式的开关，因此其阻抗非常小，容易在具体应用中保证所述功率放大器能够正常工作。图8B示出了图2-5中的多路分离器的另一个示例800B的电路示意图。所述多路分离器800B为1至2的分离器，其包括一个输入端801B、两个输出端802B和80!3Β、第一滤波单元810Β和第二滤波单元820Β。第一滤波单元810Β和第二滤波单元820Β共用所述输入端801Β，分别对应两个输出端802Β和80;3Β。所述输入端801Β连接所述初级输出匹配单元的输出端，所述输出端802Β和80 分别连接对应次级输出匹配单元。第一滤波单元810B 包括并联的电感L2和电容C2，所述第二滤波单元820B包括并联的电感L3和电容C3。所述第一滤波单元810B的并联的电容和电感可以在频率f2处共振以阻止频率f2，同时其可以使频率Π的信号通过。所述第二滤波单元820B的并联的电容和电感可以在频率fl处共振以阻止频率fl，同时其可以使频率f2的信号通过。图8C示出了图2-5中的多路分离器的再一个示例800C的电路示意图。所述多路分离器800C为1至η的分离器，其包括一个输入端801C、η个输出端802C、803C和804C、 第一开关810C、第二开关820C和带通滤波单元830C。第一开关810C、第二开关820C和带通滤波单元830C共用所述输入端801C，并分别对应η个输出端802C、803C和804C。所述输入端801C连接所述初级输出匹配单元的输出端，所述输出端802C、803C和804C分别连接对应次级输出匹配单元。在此例中，采用滤波单元和开关混合组成多路分离器的方式。图8D示出了图2-5中的多路分离器的另外一个示例800D的电路示意图。所述多路分离器800D为1至2的分离器，其包括一个输入端801D、两个输出端802D和803D、第一滤波单元810D和第二滤波单元820D。第一滤波单元810D和第二滤波单元820D共用所述输入端801D，分别对应两个输出端802D和803D。所述输入端801D连接所述初级输出匹配单元的输出端，所述输出端802D和803D分别连接对应次级输出匹配单元。第一滤波单元 810D包括并联的电感L4和电容C4，所述第二滤波单元820D包括串联在输出端803D和地之间的电感L5和电容C5和串联在输入端80ID和输出端803D的电容C6。所述第一滤波单元810D中的并联的电容和电感可以在频率f2处共振以阻止频率f2的信号，同时可以使频率fl的信号通过。所述第二滤波单元820D串联的电容C5和电感L5可以在频率fl处共振以吸收频率fl的信号，从而可以使频率f2的信号通过。图8E示出了图2-5中的多路分离器的另外一个示例800E的电路示意图。所述多路分离器800E为1至2的分离器，其包括一个输入端801E、两个输出端802E和803E、第一滤波单元810E和第二滤波单元820E。第一滤波单元810E和第二滤波单元820E共用所述输入端801E，分别对应两个输出端802E和803E。所述输入端801E连接所述初级输出匹配单元的输出端，所述输出端802E和803E分别连接对应次级输出匹配单元。第一滤波单元 8IOE包括依次串联在输出端802E和地之间的电感L7和电容C7和串连在输入端80IE和输出端802E之间的电感L8，电容C7的一端接地。第二滤波单元820E包括依次串联在输出端 803E和地之间的电感L9和电容C9和串连在输入端80IE和输出端803E之间的电容ClO， 电容C9的一端接地。所述第一滤波单元810E中的串联的电容C7和电感L7可以在频率f2 处共振以吸收频率f2的信号，同时可以使频率f 1的信号通过。所述第二滤波单元820E串联的电容C9和电感L9可以在频率fl处共振以吸收频率fl的信号，从而可以使频率f2的信号通过。其中，电容ClO也可以根据需要换成电感，电感L8也可以根据需要换成电容。本实用新型中功率放大器可以为单级放大的功率放大器，同样可以为多级放大的功率放大器。从某种意义上讲，图2-5中的功率放大单元可以为多级串联的功率放大单元的组合。在多级放大的功率放大器中需要考虑多个功率放大单元之间的级间阻抗匹配，这些都可以采用现有技术中的级间阻抗匹配技术。在一个优选的实施例中，图9示出了本实用新型中的多级功率放大单元900的级间阻抗匹配示例的示意图。所述多级功率放大单元900可以取代或用作图2-5中的功率放大单元，其包括有依次连接的三个功率放大级，分别为第一级功率放大单元或模块910、第二级功率放大单元或模块920和第三级功率放大单元或模块930，第一级功率放大单元910 的输入端用作多级功率放大单元900的输入端901，第三级功率放大单元930的输出端用作多级功率放大单元900的输出端902。为了进行级间阻抗匹配，所述多级功率放大单元900 还包括有与第一级功率放大单元910连接的第一级级间阻抗匹配单元940和与第二级功率放大单元920连接的第二级级间阻抗匹配单元940。所述第一级级间阻抗匹配单元940可以为第一级功率放大单元910和第二级功率放大单元920在不同频带下提供合适的级间阻抗匹配，所述第二级级间阻抗匹配单元950可以为第二级功率放大单元920和第三级功率放大单元930在不同频带下提供合适的级间阻抗匹配。第一级级间阻抗匹配单元940包括串联的电容Cll和电感L11、与串联的电容Cll 和电感Lll并联的电感L12、连接在电感L12和电容Cll的中间节点和地之间的电容C12， 其中电感L12和电容Cll的中间节点作为电源输入端连接电源Vcc，电感L12和电感Lll的中间节点连接第一级功率放大单元910。第一级级间阻抗匹配单元940的另一个作用是为第一级功率放大单元910提供电源。第二级级间阻抗匹配单元950包括串联的电容C13和电感L13、与串联的电容C13 和电感L13并联的电感L14、连接在电感L13和电容C13的中间节点和地之间的电容C14， 其中电感L14和电容C13的中间节点作为电源输入端连接电源Vcc，电感L14和电感L13的中间节点连接第二级功率放大单元120。第二级级间阻抗匹配单元950的另一个作用是为第二级功率放大单元920提供电源。通过为电容Cl 1、电感Ll 1和L12设定合适的值，在第一频带f 1时，所述电容Cl 1、 电感Lll和L12等效于一定值的电感，在第二频带f2时，所述电容C11、电感Lll和L12又会等效于另一值的电感，从而可以利用同一级间阻抗匹配单元为不同频带的信号提供合适
12的级间阻抗匹配。同样的，通过为电容C13、电感L13和L14设定合适的值，在第一频带f 1时，所述电容C13、电感L13和L14等效于一定值的电感，在第二频带f2时，所述电容C13、电感L13 和L14又会等效于另一值的电感，从而可以利用同一级间阻抗匹配单元为不同频带的信号提供合适的级间阻抗匹配。图9中示出了三级功率放大的示例，在其他示例中，也可以为两级功率放大、四级功率放大或更多级功率放大，除了末级功率放大外，其他各个级的功率放大级处均可以设置上述级间阻抗匹配单元。本实用新型中的输出匹配电路也可以用于其它结构的功率放大器中。本实用新型中的电感可以是金丝、金属走线、SMD(surfaCe mounted device，表面安装装置)等所有射频性能为感性的东西或他们的组合。同样，本实用新型中的电容可以是SMD、芯片电容、基板电容、MEMS电容等所有射频性能为容性的东西或是他们的组合。本实用新型中的相连或连接的含义不仅包括直接相接或连接，还包括间接相连或连接，比如经由一个电阻、功能电路后相连。文中的“初级”也可以称为“一级”，“次级”也可以称为“二级”等。本实用新型中的“和/或”或“或/和”表示和或者或的逻辑关系，比如A和/或B，表示A和B，或者A或B。上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。
权利要求1.一种多频带功率放大器，其特征在于，其包括对多个频带的信号进行放大的功率放大单元和谐波抑制电路，在所述功率放大单元放大一个频带的信号时使所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出路径中，所述谐波抑制电路抑制放大后的该一个频带的信号的谐波，在所述功率放大单元放大另一个频带的信号时使所述谐波抑制电路不连接于所述功率放大单元的输出路径中。
2.根据权利要求1所述的多频带功率放大器，其特征在于，该一个频带的信号的谐波部分或全部位于该另一频带内。
3.根据权利要求1所述的多频带功率放大器，其特征在于，通过一开关控制是否使所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出路径上。
4.根据权利要求3所述的多频带功率放大器，其特征在于，所述谐波抑制电路包括串联的电容和电感。
5.根据权利要求4所述的多频带功率放大器，其特征在于，所述电容、所述电感和所述开关串联在所述功率放大单元的输出端和地之间。
6.根据权利要求1-5任一所述的多频带功率放大器，其特征在于，其还包括有输出匹配电路，所述输出匹配电路包括一级输出匹配单元，用于对功率放大后的多个频带的信号进行初级输出阻抗匹配；多路分离器，用于将一级输出匹配单元输出的各个频带的信号分离为多路输出，其中每一路对应一个或多个频带的信号；分别设置于所述多路分离器的每路输出后的多个二级输出匹配单元，每个二级输出匹配单元对对应频带的信号进行次级输出阻抗匹配以为对应频带的信号匹配得到合适的输出阻抗。
7.根据权利要求6所述的多频带功率放大器，其特征在于，所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出端和多路分离器之间。
8.根据权利要求6所述的多频带功率放大器，其特征在于，如果所述多路分离器的一路输出对应多个频带的信号，那么在该路输出上的二级输出匹配单元后还包括有二级多路分离器，用于将对应的二级输出匹配单元输出的各个频带的信号分离为多路输出，其中每一路对应一个或多个频带的信号；和分别设置于所述二级多路分离器的每路输出后的多个三级输出匹配单元，每个三级输出匹配单元对对应频带的信号进行三级输出阻抗匹配以为对应频带的信号匹配得到合适的输出阻抗。
9.根据权利要求6所述的多频带功率放大器，其特征在于，所述一级输出匹配单元包括第一电感和第一电容，第一电感的一端接收功率放大后的多个频带的信号，另一端与所述多路分离器的输入端连接，第一电感与所述多路分离器连接的一端与地之间串联有第一电容。
10.根据权利要求1-5任一所述的多频带功率放大器，其特征在于，其还包括有依次连接的多个初级输入匹配单元、多路复用器和次级输入匹配单元，每个初级输入匹配单元对对应频带的输入信号进行初级输入阻抗匹配，所述多路复用器从所述多个频带的输入信号中选择一个频带通过并阻止选定频带外的其他信号通过；所述次级输入匹配单元对每个频带的信号进行次级输入阻抗匹配。
11.根据权利要求1-5任一所述的多频带功率放大器，其特征在于，所述功率放大单元包括依次连接的多个功率放大模块，至少有一个功率放大模块与一级间阻抗匹配单元相连，所述级间阻抗匹配单元包括串联的第十一电容和第十一电感、与串联的第十一电容和第十一电感并联的第十二电感。
12.根据权利要求11所述的多频带功率放大器，其特征在于，除了末级功率放大模块外，其余功率放大模块均与一级间阻抗匹配单元相连，所述级间阻抗匹配单元还包括有连接在第十二电感和第十一电容的中间节点和地之间的第十二电容，其中第十二电感和第十一电容的中间节点作为电源输入端连接电源，第十二电感和第十一电感的中间节点连接对应功率放大模块。
专利摘要本实用新型公开了一种多频带功率放大器，其包括对多个频带的信号进行放大的功率放大单元和谐波抑制电路。在所述功率放大单元放大一个频带的信号时使所述谐波抑制电路连接于所述功率放大单元的输出路径中，所述谐波抑制电路抑制放大后的该一个频带的信号的谐波，在所述功率放大单元放大另一个频带的信号时使所述谐波抑制电路不连接于所述功率放大单元的输出路径中。这样，所述谐波抑制电路实现了类似F类功率放大器等高效率功率放大器的效果，即通过改变谐波阻抗来改进输出功率和效率，这样在不干扰该另一频带的正常信号的前提下改善了功率放大器的输出滤波、功率和效率。
文档编号H03F3/20GK202218193SQ20112029714
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者任启明, 雷良军 申请人:任启明, 雷良军