[发明专利]射频功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种射频功率放大器。

背景技术

随着全球移动通讯市场的发展，无线通信系统对降低芯片尺寸、制作成本以及研发周期的要求越来越强烈。制造商尽可能地在一整块芯片上实现数字、模拟以及部分射频的集成。到目前为止，比较成功的解决方案都是在CMOS标准工艺上实现的，这是由于其本身价格低廉、功能多样。

但在实现基于CMOS工艺的单芯片通信时仍然存在着一些瓶颈，原因在于CMOS工艺本身固有的缺点，如比较低的品质因子、衬底上比较大的损耗以及对有源器件来说比较低的击穿电压，对于射频前端的功率放大器来说，这是一个致命的问题，会对功率放大器本身的输出功率、线性度以及效率构成极大的伤害，而这些参数对于无线通信系统本身都是极为重要的。因此在使用功率驱动能力比较低的CMOS工艺设计功率放大器时，需要采用差分形式的放大电路，并且需要功率合成器将多个功率单元电路连接在一起，产生所需要的大功率输出。目前比较好的解决方式是采用变压器连接。

而芯片上做变压器线圈，不但要占用相当大的面积来满足一定的电学耦合长度，还要面临CMOS工艺下线条的损耗大的问题，有可能导致射频功率放大器单元的合成效率的降低。同时对于现有的变压器来说，都存在着频率响应的带宽有限的问题，这都会影响功率放大器在现有多模多频段的无线通信系统中的应用。

发明内容

针对现有技术中射频功率放大器体积大、带宽有限的问题而提出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种射频功率放大器，以解决上述问题至少之一。

本发明提供的一种射频功率放大器，包括变压器线圈和射频功率放大单元，用于信号转换的变压器线圈包括次级线圈和位于次级线圈内的至少第一初级线圈和第二初级线圈；用于功率放大的射频功率放大单元与第一初级线圈和第二初级线圈分别连接，并且位于第一初级线圈和第二初级线圈的内部。

通过本发明的上述技术方案，提供一种射频功率放大器，可以解决现有的射频功率放大器体积大、加工工艺复杂、带宽有限等问题。这种射频功率放大器可以提高变压器本身所承受的电流，减小变压器所需要的面积，节省芯片的面积。

附图说明

图1为本发明实施例的射频功率放大器的总体结构框图；

图2为本发明实施例的变压器线圈的整体框图；

图3为本发明实施例的变压器线圈的三层走线的侧视平面图；

图4为本发明实施例的变压器线圈在未加电容谐振的情况下，单层金属走线的变压器的损耗仿真图；

图5为本发明实施例的变压器线圈在未加电容谐振的情况下，多层金属走线的变压器的损耗仿真图；

图6为本发明实施例的变压器线圈在加入电容谐振的情况下，单层金属走线的变压器的损耗仿真图；

图7为本发明实施例的变压器线圈在加入电容谐振的情况下，多层金属走线的变压器的损耗仿真图；

图8为本发明实施例的变压器线圈在所加入谐振电容改变的情况下的频率响应的仿真图。

具体实施方式

在本发明实施例中，提供了一种射频功率放大器的实现方案，在该实现方案中，利用包括初级线圈与次级线圈的变压器线圈与射频功率放大单元组成的射频功率放大器，实现射频功率的放大。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明所提供的射频功率放大器主要用于无线通信系统中的前端发射机中，将经过上变频后的信号放大，传送给天线发射出去。

如图1所示，本发明实施例的射频功率放大器包括差分的射频功率放大器单元101和变压器线圈102两部分。射频功率放大器单元101包括两个差分器，用于发出差分信号以将功率放大；变压器线圈102由两个初级线圈104、105和一个次级线圈103构成，初级线圈104、105分别连接到射频功率放大器单元101的两个差分器，不仅实现将射频功率放大器单元101的差分信号转换为单端信号的功能，还要实现多个功率放大器单元101合成的功能。射频功率放大单元101位于变压器线圈102的内部，极大的节省了设置射频功率放大器和芯片的面积。变压器线圈采用三层金属走线，可以大大提高变压器本身所承受的电流，同时可以有效减少变压器本身的损耗。