一种功率放大电路、射频芯片及电子设备的制作方法
本技术涉及智能终端，尤其涉及一种功率放大电路、射频芯片及电子设备。
背景技术：
1、随着高速无线通信技术的发展，现代无线通信系统中调制信号的峰均比不断增加。具有高峰均比的复杂调制信号会使得射频芯片中的功率放大器大部分时间都处于功率回退状态，在功率回退状态下，功率放大器的效率会相应的降低。
2、负载调制平衡功率放大器作为一种新型的功率放大器，相对于传统放大器来说，在功率回退状态下具有更高的效率。但是，对于多频段应用场景，每个频段都要适配一个负载调制平衡功率放大器以提高功率放大器的效率，这种结构的电路设计较复杂，成本较高，且不容易实现芯片小型化。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种功率放大电路、射频芯片及电子设备，可以简化多频段应用场景下的功率放大电路的结构。
2、第一方面，本技术实施例提供一种功率放大电路，该功率放大电路包括：共用负载调制单元和至少两组放大通路组，放大通路组包括频段信号输入端、功率分配单元、功率放大单元和频段信号输出端；不同的频段信号输入端，用于分别接收基带处理器在不同的时间段发送的不同的频段信号；针对任意一组放大通路组：功率分配单元，用于接收频段信号输入端处的频段信号，并基于功率分配单元的功率分配关系将频段信号分配为第一信号和第二信号；功率放大单元，用于将第一信号放大，并将放大后的第一信号传输至频段信号输出端；频段信号输出端，用于将频段信号输出端处的信号发送至天线；共用负载调制单元，用于对第二信号进行调制处理，并将调制处理后的第二信号传输至功率放大单元，其中，调制处理后的第二信号用于和第一信号融合，以对功率放大单元进行负载调制。
3、基于上述方案，该功率放大电路在不同的时间段内接收到不同的频段信号时，可以通过一个共用负载调制单元实现在不同频段信号下，分别对与不同频段对应的功率放大单元进行负载调制。相比于各个频段均对应一个负载调制单元的功率放大电路结构，本方案中的各个频段均共用一个共用负载调制单元，因此可以显著简化多频段应用场景中的功率放大电路的结构，进而可以降低电路成本。本方案由于共用结构的存在，会使得在多频段应用场景中，将每个频段均对应一个功率放大电路的结构集成在一起，因此本方案可以实现芯片小型化设计。
4、另外，本方案的功率放大电路中，在功率放大单元对频段信号进行放大时，负载调制单元对功率放大单元进行负载调制，这样可以使得功率放大电路中的功率放大单元在对频段信号进行放大时，增加功率放大单元的效率。这样的话，即使功率放大电路工作在功率回退的状态下，其效率也有一定的提升。
5、示例性的，放大通路组可以为两组、三组或更多组，在后文对本技术实施例的描述中，仅以两组为例进行了方案的说明。
6、示例性的，基带处理器可以为后文提及的基带子系统。
7、示例性的，不同的频段信号输入端，用于分别接收基带处理器在不同的时间段发送的不同的频段信号，代表在同一时刻只有一个频段信号输入端有频段信号输入。若存在第一频段信号输入端、第二频段信号输入端这两个频段信号输入端，则在同一时刻只有第一频段信号输入端有第一频段信号输入，或者在同一时刻只有第二频段信号输入端有第二频段信号输入，第一频段信号和第二频段信号的频段范围是不同的。
8、根据第一方面，针对任意一组放大通路组：功率分配单元的输入端与频段信号输入端连接，功率分配单元的第一输出端与功率放大单元的输入端连接，功率分配单元的第二输出端与共用负载调制单元的任意一个输入端连接；共用负载调制单元的输出端与功率放大单元的隔离端连接；功率放大单元的输出端与频段信号输出端连接。
9、基于上述方案，针对每组放大通路，共用负载调制单元均与其内部的功率分配单元和功率放大单元连接，也就是说，多组放大通路可以共用一个功率放大单元，因此可以使得多频段应用场景中的功率放大电路结构更加简化。
10、示例性的，功率分配单元可以为后文提及的功分器。
11、示例性的，共用负载调制单元的输入端的数量与放大通路组的数量相同，若放大通路组的数量为2个，则共用负载调制单元的输入端的数量为2个；若放大通路组的数量为3个，则共用负载调制单元的输入端的数量为3个。
12、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，至少两组放大通路组包括第一放大通路组和第二放大通路组，第一放大通路组包括第一频段信号输入端、第一功率分配单元、第一功率放大单元和第一频段信号输出端，第二放大通路组包括第二频段信号输入端、第二功率分配单元、第二功率放大单元和第二频段信号输出端；不同的时间段发送的不同的频段信号包括在第一时间段发送的第一频段信号和在第二时间段发送的第二频段信号；在第一时间段，第一频段信号输入端，用于接收基带处理器发送的第一频段信号；第一功率分配单元，用于基于第一功率分配单元的功率分配关系将第一频段信号分配为第一信号和第二信号；第一功率放大单元，用于将第一信号放大，并将放大后的第一信号传输至第一频段信号输出端；第一频段信号输出端，用于将第一频段信号输出端处的信号发送至天线；共用负载调制单元，用于对第二信号进行调制处理，并将调制处理后的第二信号传输至第一功率放大单元；在第二时间段，第二频段信号输入端，用于接收基带处理器发送的第二频段信号；第二功率分配单元，用于基于第二功率分配单元的功率分配关系将第二频段信号分配为第一信号和第二信号；第二功率放大单元，用于将第一信号放大，并将放大后的第一信号传输至第二频段信号输出端；第二频段信号输出端，用于将第二频段信号输出端处的信号发送至天线；共用负载调制单元，用于对第二信号进行调制处理，并将调制处理后的第二信号传输至第二功率放大单元。
13、基于上述方案，提供了放大通路组为两组时的功率放大电路结构，该方案对应的是双频段应用场景，也即后文实施例中提及的双频段应用场景。可以实现在第一频段工作，第二频段不工作时，通过共用负载调制单元对第一功率放大单元进行负载调制，以提高第一功率放大单元的效率；第二频段工作，第一频段不工作时，通过共用负载调制单元对第二功率放大单元进行负载调制，以提高第二功率放大单元的效率。利用一个共用负载调制单元就可以实现对两个功率放大单元进行负载调制，该电路结构简单，集成度高。
14、示例性的，不同频段信号下对应的第一信号和第二信号不同。虽然均表述为第一信号和第二信号，但由于第一频段信号和第二频段信号不同，因此第一频段信号分配出的第一信号和第二频段信号分配出的第一信号不同，第一频段信号分配出的第二信号和第二频段信号分配出的第二信号也不同。
15、示例性的，第一功率分配单元的功率分配关系可以为分配出两路各减少3db的信号，在第一时间段，第一频段信号的强度为10dbm，第一功率分配单元将10dbm的信号分配为7dbm的第一信号和7dbm的第二信号；第二功率分配单元的功率分配关系可以为分配出一路减少4db的信号和一路减少5db的信号，在第一时间段，第一频段信号的强度为10dbm，第一功率分配单元将10dbm的信号分配为6dbm的第一信号和5dbm的第二信号。
16、示例性的，在双频段应用场景中，第一信号可以为下文提及的第一功率信号和第三功率信号，第二信号可以为下文提及的第二功率信号和第四功率信号。
17、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，第一功率分配单元的输入端与第一频段信号输入端连接，第一功率分配单元的第一输出端与第一功率放大单元的输入端连接，第一功率分配单元的第二输出端与共用负载调制单元的第一输入端连接；共用负载调制单元的输出端与第一功率放大单元的隔离端连接；第一功率放大单元的输出端与第一频段信号输出端连接；第二功率分配单元的输入端与第二频段信号输入端连接，第二功率分配单元的第一输出端与第二功率放大单元的输入端连接，第二功率分配单元的第二输出端与共用负载调制单元的第二输入端连接；共用负载调制单元的输出端与第二功率放大单元的隔离端连接；第二功率放大单元的输出端与第二频段信号输出端连接。
18、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，共用负载调制单元包括一个共用功率放大器和至少两个移相单元；针对任意一个移相单元，移相单元用于对第二信号进行移相处理，并将移相处理后的第二信号传输至共用功率放大器；共用功率放大器用于对移相处理后的第二信号进行放大处理，并将放大处理后的第二信号传输至功率放大单元。
19、基于上述方案，在多频段应用场景中，共用负载调制单元只包括一个共用功率放大器，相比于原来针对多个频段需要设计多个功放的电路，可以减少一定数量的功放的设计，只用一个共用功率放大器即可实现负载调制功能。由于减少了一定数量的功放，那么同时也会减少对这些功放的输入阻抗匹配电路、输出阻抗匹配电路和供电控制电路的设计，极大地降低了电路的成本。
20、示例性的，移相单元的数量与频段的数量是相同的，若频段的数量为两个，则移相单元的数量也为两个。
21、示例性的，若移相单元为两个，则可以为后文提及的第一移相单元和第二移相单元，其中，第一移相单元可以移相165°，第二移相单元可以移相150°。
22、示例性的，移相单元可以为电容、电感等元件搭接成的移相电路，也可以为一段实现相位移动的传输线。
23、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，针对任意一个移相单元，移相单元的输入端与功率分配单元的第二输出端连接，移相单元的输出端与共用功率放大器的输入端连接，共用功率放大器的输出端与功率放大单元的隔离端连接。
24、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，功率放大单元包括第一耦合器、第二耦合器、第一功率放大器、第二功率放大器和第一电阻；第一耦合器，用于将第一信号均分为第一子信号和第二子信号；第一功率放大器，用于将第一子信号放大；第二功率放大器，用于将第二子信号放大；第二耦合器，用于将放大后的第一子信号和放大后的第二子信号合并为第一合路信号，并将第一合路信号传输至频段信号输出端；第一电阻用于抑制噪声。
25、示例性的，第一耦合器和第二耦合器可以均为3db耦合器。
26、示例性的，第一功率放大器和第二功率放大器可以均放大10db。
27、示例性的，针对双频段应用场景，第一耦合器可以为后文提及的第一耦合器和第三耦合器，第二耦合器可以为后文提及的第二耦合器和第四耦合器。
28、示例性的，针对双频段应用场景，第一功率放大器可以为后文提及的第一功率放大器和第三功率放大器，第二功率放大器可以为后文提及的第二功率放大器和第四功率放大器。
29、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，第一耦合器的第一信号端与功率分配单元的第一输出端连接，第一耦合器的第二信号端与第一功率放大器的输入端连接，第一耦合器的第三信号端与第二功率放大器的输入端连接，第一耦合器的隔离端与第一电阻的第一端连接；第一电阻的第二端接地；第二耦合器的第一信号端与频段信号输出端连接，第二耦合器的第二信号端与第一功率放大器的输出端连接，第二耦合器的第三信号端与第二功率放大器的输出端连接，第二耦合器的隔离端与共用负载调制单元的输出端连接。
30、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，功率分配单元包括功分器。
31、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，共用负载调制单元还包括至少两个第一开关单元；移相单元的输出端通过任意一个第一开关单元与共用功率放大器的输入端连接。
32、基于上述方案，通过设置第一开关单元，可以避免信号在不同频段对应的移相单元之间的位置发生功率泄漏，具体为附图中节点n1的位置。
33、示例性的，第一开关单元可以为下文提及的开关1和开关3。
34、示例性的，第一开关单元可以为任何具有开关功能的器件，例如可以为晶体管。
35、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，还包括至少两个第二开关单元；共用功率放大器的输出端通过任意一个第二开关单元与功率放大单元的隔离端连接。
36、基于上述方案，通过设置第二开关单元，可以避免在共用功率放大器的输出端与各个功率放大单元的隔离端连接的节点位置发生功率泄漏，具体为附图中节点n2的位置。
37、示例性的，第二开关单元可以为下文提及的开关2和开关4。
38、示例性的，第二开关单元可以为任何具有开关功能的器件，例如可以为晶体管。
39、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，功率放大单元还包括移相补偿单元；移相补偿单元，用于对第一信号进行移相处理；第一耦合器，用于将移相处理后的第一信号均分为第一子信号和第二子信号；第一耦合器的第一信号端通过移相补偿单元与功率分配单元的第一输出端连接。
40、基于上述方案，通过调整移相单元的位置，也就是将位于共用负载调制单元中的移相单元的位置调整到功率放大单元中，同样可以实现第一信号和第二信号具有实际需求的相位差关系，第一信号和第二信号有实际需求的相位差关系，那么共用负载调制单元就可以对功率放大单元进行负载调制。
41、示例性的，若移相单元移相165°，则移相补偿单元可以移相-165°，即可以具有相反的相位关系。
42、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，各放大通路组中的功率分配单元的功率分配关系均相同，共用负载调制单元包括一个共用功率放大器和至少两个第二电阻；针对任意一个第二电阻，第二电阻的第一端与功率分配单元的第二输出端连接，第二电阻的第二端与共用功率放大器的输入端连接，共用功率放大器的输出端与功率放大单元的隔离端连接；第二电阻，用于降低第二信号的信号强度；共用功率放大器，用于对降低信号强度后的第二信号进行放大处理，并将放大处理后的第二信号传输至功率放大单元。
43、基于上述方案，可以将各放大通路组中的功率分配单元设计成完全相同的形式，也就是在各放大通路组中的功率分配单元的功率分配关系相同时，可以避免信号在各个移相单元之间的位置（节点n1）发生功率泄漏。
44、根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，还包括至少一个固定相位移相单元；共用负载调制单元的输出端通过任意一个固定相位移相单元与功率放大单元的隔离端连接。
45、基于上述方案，固定相位移相单元可以在一个频段工作时，对其它不工作的频段进行高阻隔离，避免功率泄漏。
46、示例性的，固定相位移相单元可以为电容、电感等元件搭接成的移相电路，也可以为一段实现相位移动的传输线。
47、示例性的，固定相位移相单元可以移相90°。
48、第二方面，本技术实施例提供一种射频芯片，该射频芯片包括至少一个如上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的功率放大电路。
49、第二方面以及第二方面的任意一种实现方式分别与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式相对应。第二方面以及第二方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
50、第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，该电子设备包括至少一个如上述第二方面以及第二方面的任意一种实现方式所对应的射频芯片。
51、第三方面以及第三方面的任意一种实现方式分别与第二方面以及第二方面的任意一种实现方式相对应。第三方面以及第三方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第二方面以及第二方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。
技术特征：
1.一种功率放大电路，其特征在于，包括：共用负载调制单元和至少两组放大通路组，所述放大通路组包括频段信号输入端、功率分配单元、功率放大单元和频段信号输出端；
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，针对任意一组所述放大通路组：
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，至少两组所述放大通路组包括第一放大通路组和第二放大通路组，所述第一放大通路组包括第一频段信号输入端、第一功率分配单元、第一功率放大单元和第一频段信号输出端，所述第二放大通路组包括第二频段信号输入端、第二功率分配单元、第二功率放大单元和第二频段信号输出端；不同的时间段发送的不同的频段信号包括在第一时间段发送的第一频段信号和在第二时间段发送的第二频段信号；
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一功率分配单元的输入端与所述第一频段信号输入端连接，所述第一功率分配单元的第一输出端与所述第一功率放大单元的输入端连接，所述第一功率分配单元的第二输出端与所述共用负载调制单元的第一输入端连接；所述共用负载调制单元的输出端与所述第一功率放大单元的隔离端连接；所述第一功率放大单元的输出端与所述第一频段信号输出端连接；
5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述共用负载调制单元包括一个共用功率放大器和至少两个移相单元；
6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，针对任意一个所述移相单元，所述移相单元的输入端与所述功率分配单元的第二输出端连接，所述移相单元的输出端与所述共用功率放大器的输入端连接，所述共用功率放大器的输出端与所述功率放大单元的隔离端连接。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述功率放大单元包括第一耦合器、第二耦合器、第一功率放大器、第二功率放大器和第一电阻；
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述第一耦合器的第一信号端与所述功率分配单元的第一输出端连接，所述第一耦合器的第二信号端与所述第一功率放大器的输入端连接，所述第一耦合器的第三信号端与所述第二功率放大器的输入端连接，所述第一耦合器的隔离端与所述第一电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端接地；所述第二耦合器的第一信号端与所述频段信号输出端连接，所述第二耦合器的第二信号端与所述第一功率放大器的输出端连接，所述第二耦合器的第三信号端与所述第二功率放大器的输出端连接，所述第二耦合器的隔离端与所述共用负载调制单元的输出端连接。
9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述功率分配单元包括功分器。
10.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述共用负载调制单元还包括至少两个第一开关单元；
11.根据权利要求10所述的电路，其特征在于，还包括至少两个第二开关单元；
12.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述功率放大单元还包括移相补偿单元；
13.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，各放大通路组中的功率分配单元的功率分配关系均相同，所述共用负载调制单元包括一个共用功率放大器和至少两个第二电阻；
14.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，还包括至少一个固定相位移相单元；所述共用负载调制单元的输出端通过任意一个所述固定相位移相单元与所述功率放大单元的隔离端连接。
15.一种射频芯片，其特征在于，包括如权利要求1-14任一所述的功率放大电路。
16.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求15所述的射频芯片。
技术总结
本申请提供了一种功率放大电路、射频芯片及电子设备，涉及智能终端技术领域，可以简化多频段应用场景下的功率放大电路的结构。该电路包括一个共用负载调制单元和至少两组放大通路组，每组放大通路组在不同的时间段分别接收不同的频段信号，一个共用负载调制单元可以在不同的时间段分别对不同的放大通路组内部的功率放大单元进行负载调制。
技术研发人员：罗晓斌,孙江涛,王统
受保护的技术使用者：荣耀终端有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23