CN220139529U - 一种集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，包括差分功率放大器、第一变压器、收发开关和天线；差分功率放大器将差分信号传递至第一变压器，第一变压器对差分信号进行功率合成后由收发开关将差分信号传递至天线。本实用新型通过差分功率放大器将差分信号传递至所述第一变压器，摒弃传统的单端设计的功率放大器而采用差分功率放大器并通过第一变压器实现阻抗匹配及功率合成，提高了功率放大器的输出效率及带宽。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频功率放大器设计领域，特别是涉及一种集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器。
背景技术
射频前端收发模组一般由功率放大器、输出匹配网络、收发开关和低噪声放大器组成，用以保证有用的射频信号被完整不失真地拾取或传送。
在现有的射频前端收发模组中，如图1所示，射频功率放大器101和收发开关103往往是独立的两个模块，且射频功率放大器往往都是单端架构，输出匹配网络102通过LC滤波器来进行调节，并将信号传递至收发开关103，收发开关103再将射频信号传递至天线104。然而当输出匹配网络和收发开关分开设计时，射频的损耗将由两部分组成，即，匹配网络的损耗以及射频开关的损耗，致使收发效率的恶化。不仅如此，单端架构的功率放大器需要很小的阻抗负载，传统匹配网络的射频损耗随着阻抗转换比的增加而增加，因此，当设计高功率功率放大器时，由于匹配网络带来的损耗将会影响功率放大器的输出效率。同时，需要额外的射频开关也对芯片的成本造成了额外的负担。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种集成收发开关的变压器功率合成差分功率放大器，提升功率放大器的效率并同时降低芯片的制造成本。
本实用新型提供一种集成收发开关的变压器功率合成差分功率放大器，包括差分功率放大器、第一变压器、收发开关和天线；
所述差分功率放大器将差分信号传递至所述第一变压器，所述第一变压器对所述差分信号进行功率合成后由所述收发开关将所述差分信号传递至所述天线。
进一步的，所述第一变压器与所述收发开关集成为收发开关模组。
进一步的，所述差分功率放大器的正极和负极分别与所述第一变压器的初级线圈的第一输入端与第二输入端相连。
进一步的，所述集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器还包括第二变压器；
射频信号输入至所述第二变压器初级线圈的第一输入端，所述第二变压器的次级线圈的第二输入端接地；
所述第二变压器次级线圈的第一输入端与所述差分功率放大器的正极相连；所述第二变压器次级线圈的第二输入端与所述差分功率放大器的负极相连；
所述第二变压器将射频输入信号转化为所述差分信号后传递至所述差分功率放大器。
进一步的，所述第二变压器为巴伦。
进一步的，所述收发开关包括调谐电容、第一开关、第二开关、第n开关，n≥2；
所述第一变压器次级线圈的第一输出端与所述调谐电容的一端以及所述天线相连；所述第一变压器次级线圈的第二输出端接地；所述调谐电容的另一端连接所述第二开关的一端和第n开关的一端并通过所述第一开关接地；所述第二开关和第n开关的另一端与所述天线相连。
进一步的，所述第一变压器的初级线圈的第一输入端和第二输入端可以互换而不影响所述第一变压器的功能，所述第一变压器的次级线圈的第一输出端和第二输出端也可以互换而不影响所述第一变压器的功能。
进一步的，包括多组射频信号发射端和多个所述第一变压器；
第二变压器与所述差分功率放大器耦合后组成所述射频信号发射端；多组所述射频信号发射端与多个所述第一变压器相连后通过所述第一变压器的次级线圈的第一输出端与所述收发开关相连，形成多发多收的结构。
本实用新型通过所述差分功率放大器将差分信号传递至所述第一变压器，摒弃传统的单端设计的功率放大器而采用差分功率放大器并通过第一变压器实现阻抗匹配及功率合成，提高了功率放大器的输出效率及带宽。
进一步的，通过将第一变压器与收发开关集成为收发开关模组而非单独设计射频开关，降低了芯片制造成本的同时简化了射频前端收发模组的整体结构。
附图说明
图1为本实用新型一背景技术中传统的射频前端收发模组结构示意图；
图2为本实用新型一实施例集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器的结构示意图；
图3为本实用新型一实施例集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器的收发开关部分的电路结构图；
图4为本实用新型一实施例集成多发多收的射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型的一种集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型提供一种集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，参考图2所示，包括差分功率放大器202、第一变压器、收发开关和天线205。
所述差分功率放大器202将差分信号传递至所述第一变压器，所述第一变压器对所述差分信号进行功率合成后由所述收发开关将所述差分信号传递至所述天线205。
通过所述差分功率放大器202将差分信号传递至所述第一变压器，摒弃传统的单端设计的功率放大器而采用差分功率放大器202并通过第一变压器实现阻抗匹配及功率合成，提高了功率放大器的输出效率及带宽。
具体的，所述差分功率放大器202的正极和负极分别与所述第一变压器的初级线圈的第一输入端与第二输入端相连。
此外，在本实施例中，所述第一变压器的初级线圈的第一输入端和第二输入端可以互换而不影响所述第一变压器的功能，所述第一变压器的次级线圈的第一输出端和第二输出端也可以互换而不影响所述第一变压器的功能。
优选地，所述集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器还包括第二变压器201；射频信号输入至所述第二变压器初级线圈的第一输入端，所述第二变压器的次级线圈的第二输入端接地；所述第二变压器次级线圈的第一输入端与所述差分功率放大器的正极相连；所述第二变压器次级线圈的第二输入端与所述差分功率放大器的负极相连；所述第二变压器201将所述射频输入信号转化为差分输入信号传递至所述差分功率放大器202的正极和负极。
具体的，所述第二变压器201为巴伦，所述巴伦能够实现阻抗匹配保证器件间最大功率的传输。
进一步的，所述集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器还包括至少一组所述第一变压器，多个所述第一变压器与所述收发开关集成为收发开关模组204。
请参考图3所述，在一个实施例中，所述收发开关模组204的所述收发开关包括调谐电容C、第一开关S1、第二开关S2、第n开关Sn，其中，n≥2。
所述第一变压器次级线圈的第一输出端与所述调谐电容C的一端以及所述天线205相连；所述第一变压器次级线圈的第二输出端接地；所述调谐电容C的另一端连接所述第二开关S2的一端和第n开关Sn的一端并通过所述第一开关S1接地；所述第二开关S2和第n开关Sn的另一端与所述天线205相连。
在一具体实施例中，当射频前端工作在发射模式时，所述开关S1闭合，其余开关S2-Sn断开，此时所述第一变压器和所述调谐电容C组成匹配网络。当射频前端工作在接收模式时，所述差分功率放大器202处于下电模式，所述开关S1断开，所述开关S2-Sn之中的任意一开关闭合，其余保持断开，此时被选中的接收通路直接通过所述调谐电容C耦合到天线205口。
进一步的，请参考图4，本实施例中提供的所述集成收发开关的变压器功率合成差分功率放大器202不局限于特定的频率应用范围，且集成收发开关不局限于一发多收情况，还可以是多发多收的情况，即，所述射频前端发射模组包括至少一组由所述第二变压器201与所述差分功率放大器202组成的功率放大模组401，且多组所述射频信号发射端401与多组所述第一变压器相连接后通过所述第一变压器的次级线圈的第一输出端与所述收发开关相连，形成多发多收的结构。
优选的，所述第二变压器201、所述差分功率放大器202、所述第一变压器、所述收发开关和所述天线205构成集成电路。
综上所述，本实用新型通过所述差分功率放大器202将差分信号传递至所述第一变压器，摒弃传统的单端设计的功率放大器而采用差分功率放大器202并通过第一变压器实现阻抗匹配及功率合成，提高了功率放大器的输出效率及带宽。
进一步的，通过将第一变压器与收发开关集成为收发开关模组204而非单独设计射频开关，降低了芯片制造成本的同时简化了射频前端收发模组的整体结构。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，包括差分功率放大器、第一变压器、收发开关和天线；
所述差分功率放大器将差分信号传递至所述第一变压器，所述第一变压器对所述差分信号进行功率合成后由所述收发开关将所述差分信号传递至所述天线。
2.如权利要求1所述的集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，所述第一变压器与所述收发开关集成为收发开关模组。
3.如权利要求1所述的集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，所述差分功率放大器的正极和负极分别与所述第一变压器的初级线圈的第一输入端与第二输入端相连。
4.如权利要求1所述的集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，所述集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器还包括第二变压器；
射频信号输入至所述第二变压器初级线圈的第一输入端，所述第二变压器的次级线圈的第二输入端接地；
所述第二变压器次级线圈的第一输入端与所述差分功率放大器的正极相连；所述第二变压器次级线圈的第二输入端与所述差分功率放大器的负极相连；
所述第二变压器将射频输入信号转化为所述差分信号后传递至所述差分功率放大器。
5.如权利要求4所述的集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，所述第二变压器为巴伦。
6.如权利要求3所述的集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，所述收发开关包括调谐电容、第一开关、第二开关、第n开关，n≥2；
所述第一变压器次级线圈的第一输出端与所述调谐电容的一端以及所述天线相连；所述第一变压器次级线圈的第二输出端接地；所述调谐电容的另一端连接所述第二开关的一端和第n开关的一端并通过所述第一开关接地；所述第二开关和第n开关的另一端与所述天线相连。
7.如权利要求6所述的集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，还包括至少一组所述第一变压器，多个所述第一变压器与所述收发开关集成收发开关模组。
8.如权利要求7所述的集成射频收发开关的变压器功率合成射频功率放大器，其特征在于，
第二变压器与所述差分功率放大器耦合后组成射频信号发射端；多组所述射频信号发射端与多个所述第一变压器相连后通过所述第一变压器的次级线圈的第一输出端与所述收发开关相连，形成多发多收的结构。
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