專(zhuān)利名稱(chēng)：用于無(wú)線通信的Tx模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在無(wú)線通信裝置等中使用的用于信號(hào)傳輸?shù)哪K，更具體地，涉 及一種用于無(wú)線通信的Tx(發(fā)送)模塊，該模塊包括多個(gè)功率放大器，分別對(duì)不同頻帶的 Tx信號(hào)進(jìn)行放大；使用變壓器結(jié)構(gòu)的多個(gè)匹配電路，與多個(gè)功率放大器匹配。
背景技術(shù)：
最近已經(jīng)研發(fā)了復(fù)合終端，它們中的每一個(gè)都可以使用不同頻帶接收無(wú)線通信服 務(wù)而不需更換另一移動(dòng)通信終端。例如，在復(fù)合終端的情況下，單個(gè)終端可使用不同頻帶 (諸如，GSM、 E-GSM、 DCS1800和PCS1900)以使用無(wú)線通信服務(wù)。 關(guān)于用于復(fù)合移動(dòng)通信終端的信號(hào)傳輸?shù)挠布?，用于無(wú)線通信的Tx模塊用于將 基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻無(wú)線電信號(hào)(即，RF信號(hào))、將RF信號(hào)放大并將放大的RF信號(hào)提供給 天線。具體地，使用多頻帶的復(fù)合移動(dòng)通信終端需要能夠使用一個(gè)Tx模塊處理不同頻帶的 信號(hào)。 由于使用用于在Tx模塊中使用的匹配電路等的集總元件來(lái)制造相關(guān)領(lǐng)域Tx模 塊，故其占用大量區(qū)域。具體地，需要更多集總元件以實(shí)現(xiàn)使用多個(gè)用于將一個(gè)頻帶的信號(hào) 放大的功率放大器的電路。這使得相關(guān)領(lǐng)域Tx模塊不可能小且輕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供了一種用于無(wú)線通信的Tx模塊，盡管存在多個(gè)功率放大器， 該模塊也可通過(guò)將變壓器用作為用于匹配多個(gè)功率放大器的匹配電路來(lái)最小化尺寸的增 加。 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于無(wú)線通信的Tx模塊，包括多個(gè)Tx信號(hào)輸 入端，分別接收不同頻率的Tx信號(hào)；多個(gè)功率放大單元，具有分別連接到多個(gè)Tx信號(hào)輸入 端的輸入端；多個(gè)匹配電路單元，被配置為具有分別連接到多個(gè)功率放大單元的輸出端的 輸入端的變壓器；多個(gè)諧波濾波器單元，具有分別連接到多個(gè)匹配電路單元的輸出端的輸 入端；切換單元，具有分別連接到多個(gè)諧波濾波器單元的輸出端的輸入端并選擇通過(guò)輸入 端輸入的信號(hào)中的一個(gè)作為輸出；增益/切換控制單元，控制功率放大單元的增益并控制 切換單元的輸出選擇；Tx信號(hào)輸出端，連接到切換單元的輸出端。 多個(gè)功率放大單元中的每一個(gè)可包括對(duì)通過(guò)連接的Tx信號(hào)輸入端輸入的Tx信號(hào) 進(jìn)行放大的多個(gè)功率放大器。在這種情況下，匹配電路單元可包括多個(gè)初級(jí)線圈，分別連 接到多個(gè)功率放大器的輸出端；次級(jí)線圈，通常與多個(gè)初級(jí)線圈電感耦合。
多個(gè)功率放大單元中的每一個(gè)可包括平衡轉(zhuǎn)換器，將通過(guò)連接的Tx信號(hào)輸入端 輸入的Tx信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)；多個(gè)平衡功率放大器，并行連接到平衡轉(zhuǎn)換器的輸出端并對(duì)從平衡轉(zhuǎn)換器輸出的平衡信號(hào)進(jìn)行放大。在這種情況下，匹配電路單元可包括多個(gè)初級(jí) 線圈，每一個(gè)具有連接到多個(gè)平衡功率放大器中的相應(yīng)的平衡功率放大器的兩個(gè)輸出端的
兩端；次級(jí)線圈，通常與多個(gè)初級(jí)線圈電感耦合。
Tx模塊還可包括切換控制信號(hào)輸入端，接收從Tx模塊的外部提供的用于控制切 換單元的切換控制信號(hào)；增益控制信號(hào)輸入端，接收用于控制增益的增益控制信號(hào)。切換控 制信號(hào)輸入端和增益控制信號(hào)輸入端可連接到增益/切換控制單元的輸入端。
可通過(guò)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)處理制造所述多個(gè)功率放大器，可通過(guò)集 成無(wú)源裝置(IPD)處理制造所述多個(gè)匹配電路單元。


通過(guò)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它方面、特點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn) 將會(huì)被更加清楚地理解，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于無(wú)線通信的Tx模塊的框圖；禾口 圖2和圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的多個(gè)功率放大器和配置作為變壓器
的匹配電路單元的示圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可被以不同形 式實(shí)現(xiàn)，并不被認(rèn)為局限于在此列出的實(shí)施例。此外，提供這些實(shí)施例從而本公開(kāi)將會(huì)徹底 和完全，并將本發(fā)明的范圍完全轉(zhuǎn)達(dá)給該領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，夸大元素的大小和形 狀以使描述清楚。 圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于無(wú)線通信的Tx模塊的框圖。
參照?qǐng)Dl，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于無(wú)線通信的Tx模塊lO包括輸入和輸出端 IN1、IN2、0UT、BAND和GAIN、功率放大單元11a和11b、匹配電路單元12a和12b、諧波濾波 器單元13a和13b、切換單元15以及增益/切換控制單元14。 在輸入端和輸出端中，多個(gè)Tx信號(hào)輸入端INI和IN2中的每一個(gè)使用不同頻帶接 收用于無(wú)線通信的Tx信號(hào)。例如，Tx信號(hào)輸入端INl可接收用于個(gè)人通信服務(wù)(PCS)的 1. 8GHz帶的Tx信號(hào)，Tx信號(hào)輸入端IN2可接收用于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)服務(wù)的900MHz 帶的Tx信號(hào)。雖然在圖1的實(shí)施例中輸入了不同頻帶的兩個(gè)Tx信號(hào)，但是本發(fā)明不限于 此。例如，該領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠從在此描述的本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例推導(dǎo)包括多于兩 個(gè)Tx信號(hào)輸入端的修改。 功率放大單元lla和lib具有分別連接到Tx信號(hào)輸入端INI和IN2的輸入端。功 率放大單元11a和lib將分別通過(guò)連接的Tx信號(hào)輸入端INI和IN2輸入的Tx信號(hào)放大， 并將放大的信號(hào)輸出。 如圖1中所示，功率放大單元11a可包括多個(gè)功率放大器PA1到PA3，功率放大單 元lib也可包括多個(gè)功率放大器PA4和PA5。 當(dāng)平衡信號(hào)用于更穩(wěn)定的信號(hào)處理時(shí)，功率放大單元lla和llb還可包括分別將 Tx信號(hào)、不平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)的平衡轉(zhuǎn)換器。在使用平衡轉(zhuǎn)換器111a和111b的實(shí) 施例中，功率放大器PA1到PA5可以是每個(gè)具有用于處理平衡信號(hào)的兩個(gè)輸入端的平衡功率放大器。此外，多個(gè)功率放大器PA1到PA5中的每一個(gè)可并行連接到平衡轉(zhuǎn)換器llla和 lllb的相應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)換器的輸出端，從而可將從平衡轉(zhuǎn)換器llla和lllb輸出的平衡信號(hào) 放大。 可通過(guò)基于硅材料的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)處理制造包括功率放大器 PA1到PA3的功率放大單元lla和包括功率放大器PA4和PA5的功率放大單元llb，且包括 功率放大器PA1到PA3的功率放大單元lla和包括功率放大器PA4和PA5的功率放大單元 lib可以與增益/切換控制單元14(將在以后描述)集成。 匹配電路單元12a和12b可被實(shí)現(xiàn)為具有分別連接到多個(gè)功率放大單元lla和 lib的輸出端的輸入端的變壓器。組成匹配電路單元12a的變壓器可包括多個(gè)初級(jí)線圈 121a到123a以及一個(gè)次級(jí)線圈124a，初級(jí)線圈121a到123a中的每一個(gè)具有連接到功率 放大器PA1至ljPA3的相應(yīng)的功率放大器的兩個(gè)輸出端的兩端，次級(jí)線圈124a通常與初級(jí) 線圈121a到123a電感耦合。從各個(gè)初級(jí)線圈121a到123a感應(yīng)的電流被添加到次級(jí)線 圈124a的相同相中。初級(jí)線圈121a到123a中的每一個(gè)與次級(jí)線圈124a的匝數(shù)比可以是 Nl : N2，其中Nl < N2，以使從初級(jí)線圈121a到123a中的每一個(gè)到次級(jí)線圈124a的電壓 實(shí)質(zhì)升壓為比值N2/N1。例如，如果N2的匝數(shù)是2，N1的匝數(shù)是l，匝數(shù)比是1/2，則單次級(jí) 線圈124a的電壓可被升壓為初級(jí)線圈121a到123a中的每一個(gè)的電壓的兩倍。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，使用了耦合的多個(gè)初級(jí)線圈121a到123a與次級(jí)線圈 124a，從而可提供功率放大器PAl到PA3與連接到變壓器的次級(jí)線圈124a的載荷(圖1中 的諧波濾波器單元13a)之間的阻抗匹配。 相似地，匹配電路單元12b的變壓器可包括多個(gè)初級(jí)線圈121b和122b以及一個(gè) 次級(jí)線圈124b，初級(jí)線圈121b和122b中的每一個(gè)具有分別連接到功率放大器PA4和PA5 的相應(yīng)的功率放大器的兩個(gè)輸出端的兩端，次級(jí)線圈124b通常與初級(jí)線圈121b和122b電 感耦合。匹配電路單元12b除了初級(jí)線圈的數(shù)量之外，具有與前述的匹配電路單元12a相 似的配置。因此，將省略對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖2是示出多個(gè)功率放大器PAl到PA3和配置作為變壓器的匹配電路單元12a的 示圖。圖3是示出多個(gè)功率放大器PA4和PA5以及配置作為變壓器的匹配電路單元12b的 示圖。 圖2示出包括每個(gè)具有一匝的三個(gè)初級(jí)線圈121a到123a和具有兩匝的次級(jí)線圈 124a的變壓器的布局結(jié)構(gòu)。三個(gè)單匝初級(jí)線圈121a到123a和一個(gè)雙匝次級(jí)線圈124a可 被用以將來(lái)自三個(gè)平衡功率放大器PAl到PA3的電流合并。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例， 通過(guò)三個(gè)初級(jí)線圈121a到123a的激勵(lì)電磁感應(yīng)的電流可被添加到次級(jí)線圈124a的相同 相中。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可設(shè)計(jì)變壓器以使初級(jí)線圈121a到123a的電流全部 處于相同的方向以避免自消除。 相似地，參照?qǐng)D3，匹配電路單元12b的變壓器結(jié)構(gòu)可包括與一個(gè)次級(jí)線圈124b連 接的兩個(gè)初級(jí)線圈121b和122b。功率放大器PA4可從平衡轉(zhuǎn)換器lllb接收平衡輸入Vin 1+和Vin 1-并將平衡輸出提供給初級(jí)線圈121b。相似地，功率放大器PA5可從平衡轉(zhuǎn)換 器lllb接收平衡輸入Vin 2+和Vin 2-并將平衡輸出提供給初級(jí)線圈122b。根據(jù)本發(fā)明 的示例性實(shí)施例，通過(guò)初級(jí)線圈121b和122b感應(yīng)的磁通或電流被添加到次級(jí)線圈124b的 相同相中。具有兩匝的次級(jí)線圈124b可被連接到諧波濾波器單元13b?？煞謩e在初級(jí)線圈121b和122b設(shè)置接收供給電壓Vddl和Vdd2的中心抽頭端。中心抽頭端可存在于AC虛 地?？赏ㄟ^(guò)中心抽頭端提供功率放大器PA4和功率放大器PA5的供給電壓Vddl和供給電 壓Vdd2。中心抽頭端可被放置在初級(jí)線圈121b和122b的相應(yīng)的初級(jí)線圈的中間或?qū)ΨQ(chēng) 點(diǎn)。還可在圖2的初級(jí)線圈121a到123a設(shè)置該中心抽頭端。 如圖2所示，在組成匹配電路單元12a的變壓器的布局中，初級(jí)線圈121a到123a 可被彼此平行放置，次級(jí)線圈124a可被放置在初級(jí)線圈121a到123a之間，從而初級(jí)線圈 121a到123a互不相鄰。相似地，如圖3所示，在組成匹配電路單元12b的變壓器的布局中， 初級(jí)線圈121b和122b可被彼此平行放置，次級(jí)線圈124b可被放置在初級(jí)線圈121b和122b 之間，從而初級(jí)線圈121b和122b互不相鄰。 可通過(guò)集成無(wú)源裝置(IPD)處理制造匹配電路單元12a和12b的各個(gè)變壓器的布 局。因此，與使用集總元件相比可實(shí)現(xiàn)尺寸的顯著減小。 多個(gè)諧波濾波器單元13a和13b分別連接到匹配電路單元12a和12b的輸出端。 另外，多個(gè)諧波濾波器單元13a和13b接收從匹配電路單元12a和12b的變壓器的次級(jí)線 圈124a和124b感應(yīng)的電流，以分別從接收的電流移除諧波分量。諧波濾波器單元13a和 13b中的每一個(gè)可包括連接到匹配電路單元12a和12b的相應(yīng)的匹配電路單元的輸出端的 各種配置的電容器和電感器。與匹配電路單元12a和12b相似，也可通過(guò)IPD處理制造組 成諧波濾波器單元13a和13b中的每一個(gè)的電容器和電感器?？稍趩位迳现圃毂舜诉B接 的匹配電路單元12a和諧波濾波器單元13a。相似地，也可在單基板上制造彼此連接的匹配 電路單元12b和諧波濾波器單元13b。 切換單元15具有分別連接到多個(gè)諧波濾波器單元13a和13b的輸出端的兩個(gè)輸 入端。切換單元15選擇通過(guò)輸入端輸入的信號(hào)中的一個(gè)作為輸出并指導(dǎo)該輸出通過(guò)輸出 口0UT被輸出。可通過(guò)使用能夠在高頻帶內(nèi)進(jìn)行高速操作的射頻(RF)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)切換單 元15?？赏ㄟ^(guò)增益/切換控制單元14來(lái)控制切換單元15的連接路徑。
增益/切換控制單元14連接到切換控制信號(hào)輸入端BAND和增益控制信號(hào)輸入端 GAIN。這里，切換控制信號(hào)輸入端BAND接收從Tx模塊10的外部提供的切換控制信號(hào)以控 制切換單元。增益控制信號(hào)輸入端GAIN接收用于控制多個(gè)功率放大器PA1到PA5的增益 的增益控制信號(hào)。增益/切換控制單元14接收增益控制信號(hào)和切換控制信號(hào)并可根據(jù)接 收的信號(hào)控制功率放大單元11a的功率放大器PA1到PA3的增益和功率放大單元lib的功 率放大器PA4和PA5的增益，并控制切換單元15的連接路徑。 為了控制功率放大器PA1至ljPA5的增益，增益/切換控制單元14可包括作為低壓 降穩(wěn)壓器(LD0)的電路。通過(guò)使用LD0電路，增益/切換控制單元14通過(guò)將提供給功率放 大器PA1到PA5的電壓與通過(guò)增益控制信號(hào)輸入端GAIN從外部施加的增益控制信號(hào)進(jìn)行 比較來(lái)控制功率放大器PA1到PA5的增益?？赏ㄟ^(guò)使用例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 (M0SFET)和運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)LD0。 為了控制切換單元15的操作，增益/切換控制單元14可被實(shí)現(xiàn)為解碼器，該解碼 器將從切換控制信號(hào)輸入端BAND輸入的切換控制信號(hào)解碼為用于操作切換單元15的信 號(hào)。 可通過(guò)使用CMOS處理實(shí)現(xiàn)LD0電路和解碼器。因此，由于也通過(guò)CMOS處理實(shí)現(xiàn) 功率放大單元lla和llb，故可通過(guò)單處理將LDO電路和解碼器與功率放大單元lla和lib
6集成來(lái)制造LD0電路和解碼器。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明，變壓器結(jié)構(gòu)被用作為用于與多個(gè)功率放大器匹配的匹配 電路。因此，可將使用多個(gè)功率放大器的Tx模塊制造的小且輕。 根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用用于與多個(gè)功率放大器匹配的匹配電路的變壓器結(jié)構(gòu)可實(shí) 現(xiàn)小且輕的Tx模塊。 雖然參照示例性實(shí)施例已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理 解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和 改變。
權(quán)利要求
一種用于無(wú)線通信的發(fā)送模塊，包括多個(gè)發(fā)送信號(hào)輸入端，分別接收不同頻率的發(fā)送信號(hào)；多個(gè)功率放大單元，具有分別連接到多個(gè)發(fā)送信號(hào)輸入端的輸入端；多個(gè)匹配電路單元，被配置為具有分別連接到多個(gè)功率放大單元的輸出端的輸入端的變壓器；多個(gè)諧波濾波器單元，具有分別連接到多個(gè)匹配電路單元的輸出端的輸入端；切換單元，具有分別連接到多個(gè)諧波濾波器單元的輸出端的輸入端并選擇通過(guò)輸入端輸入的信號(hào)中的一個(gè)作為輸出；增益/切換控制單元，控制功率放大單元的增益并控制切換單元的輸出選擇；和發(fā)送信號(hào)輸出端，連接到切換單元的輸出端。
2. 如權(quán)利要求l中所述的發(fā)送模塊，其中，多個(gè)功率放大單元中的每一個(gè)包括對(duì)通過(guò) 連接的發(fā)送信號(hào)輸入端輸入的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行放大的多個(gè)功率放大器。
3. 如權(quán)利要求2中所述的發(fā)送模塊，其中，匹配電路單元包括 多個(gè)初級(jí)線圈，分別連接到多個(gè)功率放大器的輸出端； 次級(jí)線圈，通常與多個(gè)初級(jí)線圈電感耦合。
4. 如權(quán)利要求1中所述的發(fā)送模塊，其中，多個(gè)功率放大單元中的每一個(gè)包括 平衡轉(zhuǎn)換器，將通過(guò)連接的發(fā)送信號(hào)輸入端輸入的發(fā)送信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)；禾口 多個(gè)平衡功率放大器，并行連接到平衡轉(zhuǎn)換器的輸出端并對(duì)從平衡轉(zhuǎn)換器輸出的平衡信號(hào)進(jìn)行放大。
5. 如權(quán)利要求4中所述的發(fā)送模塊，其中，匹配電路單元包括多個(gè)初級(jí)線圈，每一個(gè)具有連接到多個(gè)平衡功率放大器中的相應(yīng)的平衡功率放大器的 兩個(gè)輸出端的兩端；禾口次級(jí)線圈，通常與多個(gè)初級(jí)線圈電感耦合。
6. 如權(quán)利要求1中所述的發(fā)送模塊，還包括切換控制信號(hào)輸入端，接收從發(fā)送模塊的外部提供的切換控制信號(hào)以控制切換單元；和增益控制信號(hào)輸入端，接收用于控制增益的增益控制信號(hào)，其中，切換控制信號(hào)輸入端和增益控制信號(hào)輸入端連接到增益/切換控制單元的輸入丄山順。
7. 如權(quán)利要求l中所述的發(fā)送模塊，其中，通過(guò)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體處理制造所述 多個(gè)功率放大器，通過(guò)集成無(wú)源裝置處理制造所述多個(gè)匹配電路單元。
全文摘要
一種用于無(wú)線通信的Tx模塊，包括多個(gè)Tx信號(hào)輸入端，分別接收不同頻率的Tx信號(hào)；多個(gè)功率放大單元，具有分別連接到多個(gè)Tx信號(hào)輸入端的輸入端；多個(gè)匹配電路單元，被配置為具有分別連接到多個(gè)功率放大單元的輸出端的輸入端的變壓器；多個(gè)諧波濾波器單元，具有分別連接到多個(gè)匹配電路單元的輸出端的輸入端；切換單元，具有分別連接到多個(gè)諧波濾波器單元的輸出端的輸入端并選擇通過(guò)輸入端輸入的信號(hào)中的一個(gè)作為輸出；增益/切換控制單元，控制功率放大單元的增益并控制切換單元的輸出選擇；Tx信號(hào)輸出端，連接到切換單元的輸出端。
文檔編號(hào)H04W52/00GK101730209SQ200910138570
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者南重鎮(zhèn), 裴孝根, 金基仲, 金相喜, 金胤錫, 飯塚伸一 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社