功率放大器系统技术方案

公开了一种功率放大器系统，其具有第一放大器，所述第一放大器具有高功率输入和高功率输出。第二放大器具有低功率输入和低功率输出。可重新配置模式开关网络具有联接在所述高功率输出与RF输出之间的第一串联开关支路、联接在所述RF输出与固定电压节点之间的第一分流支路，以及联接在所述低功率输出与所述第一分流支路的共享节点之间的第二串联开关支路。所述共享节点将第一分流支路分成在所述RF输出与所述共享节点之间的第一共享区段以及在所述共享节点和所述固定电压节点之间的第二共享区段。共享区段。共享区段。

【技术实现步骤摘要】
功率放大器系统


[0001]本公开的实施例涉及射频(RF)通信系统，所述RF通信系统包含用于选择性地控制将放大RF功率传递到RF输出的功率放大器和开关。

技术介绍

[0002]功率放大器系统需要不仅在高输出功率电平(例如，30dBm)下而且在中等功率(例如，15dBm)和低功率电平(例如，0至5dBm)下提供良好效率。使用标准功率放大器配置不易实现这一点。例如，大多数现有的双极功率放大器——砷化镓(GaAs)、硅锗(SiGe)、氮化镓(GaN)——使用来自直流
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直流(DC
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DC)转换器的可变供应来移动负载线，从而在高功率电平范围内实现高效率。
[0003]在20dBm至30dBm及更高的高功率模式中，电源电压VCC较大，大于3V，且负载电流也较大，以数百毫安和几安培为单位。这使得DC
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DC转换器效率高于90％。现代转换器的典型效率为93％至95％。
[0004]对于十几瓦的中功率电平，VCC在1.2V至2V或2.5V范围内，而电流仍在100mA范围或几十毫安范围内。仍然在这种情况下，DC
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DC转换器效率在80％范围内。
[0005]对于约0dBm至5dBm的低功率模式，问题在于电源电压需要降低到1V以下，低到0.6V的许多倍，而电流在几十毫安。在此类条件下，DC
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DC转换器的效率低于50％，并且在低电流情况下，甚至可以在25％范围内。尽管降低DC
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DC转换器的电压有助于提高效率，但DC
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DC转换器效率开始成为可带来等效电流的低程度的显著限制。因此，需要一种新的功率放大器系统架构来提高低功率模式的效率。对于第五代(5G)技术尤其如此，因为5G手持发射器在低功率模式下花费的时间越来越多。这使得低功率模式性能与高功率模式的性能同等重要。此外，需要紧凑且低成本的解决方案，其能减少或消除包含针对不同输出范围(例如0dBm至15dBm之间的较低功率范围和刚好高于15dBm至32dBm之间的较高功率范围)配置的功率放大器的管芯面积的量。

技术实现思路

[0006]公开了一种功率放大器系统，其具有第一放大器，所述第一放大器具有高功率输入和高功率输出。第二放大器具有低功率输入和低功率输出。可重新配置模式开关网络具有联接在所述高功率输出与RF输出之间的第一串联开关支路、联接在所述RF输出与固定电压节点之间的第一分流支路，以及联接在所述低功率输出与所述第一分流支路的共享节点之间的第二串联开关支路。所述共享节点将第一分流支路分成在所述RF输出与所述共享节点之间的第一共享区段以及在所述共享节点和所述固定电压节点之间的第二共享区段。
[0007]本公开还提供联接在RF输入、所述第一放大器的所述第一输入、所述第二放大器的所述第二输入与固定电压节点之间的可重新配置输入阻抗匹配网络，其中所述可重新配置输入阻抗匹配网络是数字可控的，以提供针对所述第一放大器和所述第二放大器两者的可选共享输入阻抗匹配。
[0008]在另一方面，可以单独地或一起地组合前述方面中的任一方面，和/或如本文所描述的各种单独方面和特征，以获得额外优点。除非本文相反指示，否则本文所公开的各种特征和元件中的任一者可以与一个或多个其它公开的特征和元件组合。
[0009]本领域技术人员在阅读以下对于优选实施例的具体说明以及相关的附图后，将会认识到本公开的范围并且了解其另外的方面。
附图说明
[0010]并入本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出了本公开的几个方面，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
[0011]图1是描绘具有根据本公开结构化的可重新配置开关网络的功率放大器系统的第一示例性实施例的示意图。
[0012]图2是描绘具有图1的可重新配置开关网络的修改版本的功率放大器系统的第二实施例的示意图。
[0013]图3是描绘具有图1的可重新配置开关网络的另一修改版本的功率放大器系统的第三实施例的示意图。
[0014]图4是描绘另外包含可重新配置输入阻抗匹配网络的功率放大器系统的第四实施例的示意图。
[0015]图5是描绘功率放大器系统10的第五实施例的示意图，其示出由无源部件和开关制造的可重新配置输入匹配网络。
[0016]图6是第二放大器是直接从电池源供电的分段放大器的功率放大器系统的第六实施例的示意图。
[0017]图7是其中第二放大器是较低功率放大器且集成到互补金属氧化物半导体(CMOS)控制器和射频(RF)驱动器管芯中的功率放大器系统的第七实施例的示意图。
具体实施方式
[0018]下文阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例并说明实践实施例的最佳模式所必需的信息。在根据附图阅读以下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将认识到这些概念在此未特别述及的应用。应理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。
[0019]应理解，尽管术语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所用，术语“和/或”包含相关联所列项目中的一个或多个项目的任何和所有组合。
[0020]应当理解，当例如层、区域或衬底的元件被称为“在另一元件上”或“延伸到”另一元件上时，其可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，不存在中间元件。同样，应理解，当例如层、区域或衬底的元件被称为“在另一元件上方”或“在另一元件上方延伸”时，其可以直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方”延伸时，不存在中
间元件。还将理解，当元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，其可以直接连接或联接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在中间元件。
[0021]例如“以下”或“以上”或“上”或“下”或“水平”或“竖直”的相对术语在本文中可以用于描述一个元件、层或区域与如图所示的另一元件、层或区域的关系。应理解，这些术语和上面讨论的那些旨在包含除附图中描绘的朝向之外的装置的不同朝向。
[0022]本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述”也旨在包含复数形式。还应理解，当在本文中使用时，项“包括(comprises/comprising)”和/或包含(includes/including)指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率放大器系统，包括：
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第一放大器，所述第一放大器具有第一输入和第一输出；
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第二放大器，所述第二放大器具有第二输入和第二输出；以及
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可重新配置开关网络，所述可重新配置开关网络联接在所述第一输出、所述第二输出、固定电压节点与射频RF输出之间，所述可重新配置开关网络包括多个开关支路，其中所述开关支路中的至少第一开关支路包括围绕内部节点串联堆叠的第一多个晶体管，所述多个开关支路中的第二开关支路联接到所述内部节点。2.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中：
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具有围绕所述内部节点堆叠的所述第一多个晶体管的所述多个开关支路中的所述第一开关支路联接在所述第一输出与所述第二输出之间；并且
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所述多个开关支路中的所述第二开关支路是联接在所述内部节点与所述RF输出之间的串联支路。3.根据权利要求2所述的功率放大器系统，其中：
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所述多个开关支路中的第三开关支路联接在所述第一输出与所述固定电压节点之间；并且
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所述多个开关支路中的第四开关支路联接在所述第二输出与所述固定电压节点之间。4.根据权利要求3所述的功率放大器系统，其中：
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所述多个开关支路中的所述第二开关支路包括串联堆叠的第二多个晶体管；
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所述多个开关支路中的所述第三开关支路包括串联堆叠的第三多个晶体管；并且
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所述多个开关支路中的所述第四开关支路包括串联联接的第四多个晶体管。5.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中：
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具有围绕所述内部节点堆叠的所述第一多个晶体管的所述多个开关支路中的所述第一开关支路作为串联支路联接在所述第一输出与所述RF输出之间；并且
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所述多个开关支路中的所述第二开关支路是联接在所述内部节点与所述固定电压节点之间的分流支路。6.根据权利要求5所述的功率放大器系统，其中所述多个开关支路中的第三开关支路联接在所述第一输出与所述固定电压节点之间。7.根据权利要求6所述的功率放大器系统，其中：
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所述多个开关支路中的所述第二开关支路包括串联堆叠的第二多个晶体管；并且
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所述多个开关支路中的所述第三开关支路包括串联堆叠的第三多个晶体管。8.根据权利要求5所述的功率放大器系统，还包括联接在所述多个开关支路中的所述第二开关支路与所述固定电压节点之间的阻抗终止元件。9.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中：
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具有围绕所述内部节点堆叠的所述第一多个晶体管的所述多个开关支路中的所述第一开关支路作为分流支路联接在所述RF输出与所述固定电压节点之间；
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所述多个开关支路中的所述第二开关支路是联接在所述第二输出与所述内部节点之间的串联支路；并且
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所述多个开关支路中的第三开关支路是联接在所述第一输出与所述RF输出之间的
串联支路。10.根据权利要求9所述的功率放大器系统，其中：
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所述多个开关支路中的第四开关支路联接在所述第一输出与所述固定电压节点之间；并且
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所述多个开关支路中的第五开关支路联接在所述第二输出与所述固定电压节点之间。11.根据权利要求9所述的功率放大器系统，还包含数字开关控制器，所述数字开关控制器被配置成接通和断开所述内部节点的一侧的所述第一多个晶体管的第一区段，且独立地接通和断开所述内部节点的相对侧的所述第一多个晶体管的第二区段。12.根据权利要求1所述的功率放大器系统，其中所述第一放大器比所述第二放大器提供高至少3dB的功率放大。13.根据权利要求12所述的功率放大器系统，其中所述第二放大器与电池直接分段...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：QORVO美国公司，
类型：发明
国别省市：