无线通讯装置、方法及其功率放大器.pdf

本发明揭露一种无线通讯装置、方法及其功率放大器。无线通讯装置包含：功率放大器以及天线。功率放大器包含：第一及第二功率放大路径、第一及第二选择电路、第一及第二匹配电路。第一及第二功率放大路径分别接收第一及第二输入信号。第一选择电路根据第一输入信号的频段选择第一匹配电路其中之一进行第一匹配处理，产生第一输出信号。第二选择电路根据第二输入信号的频段选择第二匹配电路其中之一进行第二匹配处理，产生第二输出信号。天线耦接于功率放大器，以传送第一及/或第二输出信号。本发明的目的在提供对大频率范围内的信号进行匹配处理的无线通讯装置、方法及其功率放大器。

权利要求书
1.  一种功率放大器，其特征在于，包含：
一第一功率放大路径，用以接收位于一第一频率范围的一第一输入信号，该第一输入信号为该第一频率范围中的多个第一子频段其中之一；
多个第一匹配电路，每一所述第一匹配电路分别具有对应于所述第一子频段其中之一的一第一电路结构及一第一匹配参数；
一第一选择电路，耦接于该第一功率放大路径及所述第一匹配电路间，以根据该第一输入信号的频段选择所述第一匹配电路其中之一以便对该第一输入信号进行一第一匹配处理，以产生一第一输出信号；
一第二功率放大路径，用以接收位于一第二频率范围的一第二输入信号，该第二输入信号为该第二频率范围中的多个第二子频段其中之一，其中该第二频率范围的频率高于该第一频率范围的频率；
多个第二匹配电路，每一所述第二匹配电路分别具有对应于所述第二子频段其中之一的一第二电路结构及一第二匹配参数；以及
一第二选择电路，耦接于该第二功率放大路径及所述第二匹配电路间，以根据该第二输入信号的频段选择所述第二匹配电路其中之一以便对该第二输入信号进行一第二匹配处理，以产生一第二输出信号。

2.  根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，还包含：
一第一输入选择电路，以选择多个第一输入子频段其中之一的该第一输入信号，以输入至该第一功率放大路径；以及
一第二输入选择电路，以选择多个第二输入子频段其中之一的该第二输入信号，以输入至该第二功率放大路径。

3.  根据权利要求2所述的功率放大器，其特征在于，还包含一控制模块，以控制该第一选择电路、该第二选择电路、该第一输入选择电路以及该第二输入选择电路进行选择。

4.  根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，该第一功率放大路 径包含相串联的多级匹配电路以及多级放大电路，以对该第一输入信号进行一放大及匹配处理。

5.  根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，该第二功率放大路径包含相串联的多级匹配电路以及多级放大电路，以对该第二输入信号进行一放大及匹配处理。

6.  根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，该第一匹配处理及该第二匹配处理分别包含一功率匹配处理、一阻抗匹配处理或其组合。

7.  根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，该第一频率范围位于700兆赫至2000兆赫间，以及该第二频率范围位于2000兆赫至2700兆赫间。

8.  一种无线通讯装置，其特征在于，包含一功率放大器以及一天线，其中，
该功率放大器包含：
一第一功率放大路径，用以接收位于一第一频率范围的一第一输入信号，该第一输入信号为该第一频率范围中的多个第一子频段其中之一；
多个第一匹配电路，每一所述第一匹配电路分别具有对应于所述第一子频段其中之一的一第一电路结构及一第一匹配参数；
一第一选择电路，耦接于该第一功率放大路径及所述第一匹配电路间，以根据该第一输入信号的频段选择所述第一匹配电路其中之一以便对该第一输入信号进行一第一匹配处理，以产生一第一输出信号；
一第二功率放大路径，用以接收位于一第二频率范围的一第二输入信号，该第二输入信号为该第二频率范围中的多个第二子频段其中之一，其中该第二频率范围的频率高于该第一频率范围的频率；
多个第二匹配电路，每一所述第二匹配电路分别具有对应于所述第二子频段其中之一的一第二电路结构及一第二匹配参数；以及
一第二选择电路，耦接于该第二功率放大路径及所述第二匹配电路间，以 根据该第二输入信号的频段选择所述第二匹配电路其中之一以便对该第二输入信号进行一第二匹配处理，以产生一第二输出信号；
其中，该天线用以耦接于该功率放大器，以传送该第一输出信号及/或第二输出信号。

9.  根据权利要求8所述的无线通讯装置，其特征在于，该功率放大器还包含：
一第一输入选择电路，以选择多个第一输入子频段其中之一的该第一输入信号，以输入至该第一功率放大路径；以及
一第二输入选择电路，以选择多个第二输入子频段其中之一的该第二输入信号，以输入至该第二功率放大路径。

10.  根据权利要求9所述的无线通讯装置，其特征在于，该功率放大器还包含一控制模块，以控制该第一选择电路、该第二选择电路、该第一输入选择电路以及该第二输入选择电路进行选择。

11.  根据权利要求8所述的无线通讯装置，其特征在于，该第一功率放大路径包含相串联的多级匹配电路以及多级放大电路，以对该第一输入信号进行一放大及匹配处理。

12.  根据权利要求8所述的无线通讯装置，其特征在于，该第二功率放大路径包含相串联的多级匹配电路以及多级放大电路，以对该第二输入信号进行一放大及匹配处理。

13.  根据权利要求8所述的无线通讯装置，其特征在于，该第一匹配处理及该第二匹配处理分别包含一功率匹配处理、一阻抗匹配处理或其组合。

14.  根据权利要求8所述的无线通讯装置，其特征在于，该第一频率范围位于700兆赫至2000兆赫间，以及该第二频率范围位于2000兆赫至2700兆赫间。

15.  一种无线通讯方法，其特征在于，应用于一无线通讯装置中，包含：
经由一第一功率放大路径接收位于一第一频率范围的一第一输入信号，以及/或经由一第二功率放大路径接收位于一第二频率范围的一第二输入信号；其中该第一输入信号为该第一频率范围中的多个第一子频段其中之一，该第二输入信号为该第二频率范围中的多个第二子频段其中之一，以及该第二频率范围的频率高于该第一频率范围的频率；
根据该第一输入信号的频段选择多个第一匹配电路其中之一以便对该第一输入信号进行一第一匹配处理，以产生一第一输出信号，以及/或根据该第二输入信号的频段选择多个第二匹配电路其中之一以便对该第二输入信号进行一第二匹配处理，以产生一第二输出信号；其中每一所述第一匹配电路分别具有对应于所述第一子频段其中之一的一第一电路结构及一第一匹配参数，以及其中每一所述第二匹配电路分别具有对应于所述第二子频段其中之一的一第二电路结构及一第二匹配参数；以及
经由一天线传送该第一输出信号及/或该第二输出信号。

16.  根据权利要求15所述的无线通讯方法，其特征在于，还包含：
经由一第一输入选择电路选择多个第一输入子频段其中之一的该第一输入信号，以输入至该第一功率放大路径；以及/或
经由一第二输入选择电路选择多个第二输入子频段其中之一的该第二输入信号，以输入至该第二功率放大路径。

17.  根据权利要求15所述的无线通讯方法，其特征在于，还包含使该第一功率放大路径对该第一输入信号进行一放大及匹配处理。

18.  根据权利要求15所述的无线通讯方法，其特征在于，还包含使该第二功率放大路径对该第二输入信号进行一放大及匹配处理。

19.  根据权利要求15所述的无线通讯方法，其特征在于，该第一匹配处理及该第二匹配处理分别包含一功率匹配处理、一阻抗匹配处理或其组合。

20.  根据权利要求15所述的无线通讯方法，其特征在于，该第一频率范围位于700兆赫至2000兆赫间，以及该第二频率范围位于2000兆赫至2700兆赫间。

说明书无线通讯装置、方法及其功率放大器
技术领域
本发明是有关于一种无线通讯技术，且特别是有关于一种无线通讯装置、方法及其功率放大器。
背景技术
在无线通讯系统中，通常设置有收发器(transceiver)，以对数据信号进行处理，例如加密、调变、数字及模拟形式间的转换、滤波及功率放大等，并产生可供天线传送的射频(radio frequency；RF)信号。其中，收发器可支持不同模式或不同频段的信号。不同模式或不同频段的信号是分别对应至不同的无线传输技术，例如全球移动通讯系统(Global System for Mobile Communications；GSM)、通用分组无线服务(GPRS；General Packet Radio Service)、宽频码分多址(Wideband Code Division Multiple Access；WCDMA)及长期演进技术(Long Term Evolution；LTE)等。然而，如对应不同模式或不同频段的信号分别设置对应的功率放大器进行处理，将使得无线通讯装置的面积及成本无法进一步地下降。
因此，如何设计一个新的无线通讯装置、方法及其功率放大器，以解决上述的问题，乃为此一业界亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在提供对大频率范围内的信号进行匹配处理的无线通讯装置、方法及其功率放大器。
因此，本发明的一实施方式是在提供一种功率放大器(power amplifier)，包含：第一功率放大路径、多个第一匹配电路、第一选择电路、第二功率放大路径、多个第二匹配电路以及第二选择电路。第一功率放大路径用以接收位于第一频率范围的第一输入信号，第一输入信号为第一频率范围中的多个第一子频段其中之一。第一匹配电路分别具有对应于第一子频段其中之一的第一电路 结构及第一匹配参数。第一选择电路耦接于第一功率放大路径及第一匹配电路间，以根据第一输入信号的频段选择第一匹配电路其中之一对第一输入信号进行第一匹配处理，以产生第一输出信号。第二功率放大路径用以接收位于第二频率范围的第二输入信号，第二输入信号位于第二频率范围中的多个第二子频段其中之一，其中第二频率范围的频率高于第一频率范围的频率。第二匹配电路分别具有对应于第二子频段其中之一的第二电路结构及第二匹配参数。第二选择电路耦接于第二功率放大路径及第二匹配电路间，以根据第二输入信号的频段选择第二匹配电路其中之一对第二输入信号进行第二匹配处理，以产生第二输出信号。
因此，本发明的另一实施方式是在提供一种无线通讯装置，包含：功率放大器以及天线。功率放大器包含：第一功率放大路径、多个第一匹配电路、第一选择电路、第二功率放大路径、多个第二匹配电路以及第二选择电路。第一功率放大路径用以接收位于第一频率范围的第一输入信号，第一输入信号为第一频率范围中的多个第一子频段其中之一。第一匹配电路分别具有对应于第一子频段其中之一的第一电路结构及第一匹配参数。第一选择电路耦接于第一功率放大路径及第一匹配电路间，以根据第一输入信号的频段选择第一匹配电路其中之一对第一输入信号进行第一匹配处理，以产生第一输出信号。第二功率放大路径用以接收位于第二频率范围的第二输入信号，第二输入信号位于第二频率范围中的多个第二子频段其中之一，其中第二频率范围的频率高于第一频率范围的频率。第二匹配电路分别具有对应于第二子频段其中之一的第二电路结构及第二匹配参数。第二选择电路耦接于第二功率放大路径及第二匹配电路间，以根据第二输入信号的频段选择第二匹配电路其中之一对第二输入信号进行第二匹配处理，以产生第二输出信号。天线耦接于功率放大器，以传送第一输出信号及/或第二输出信号。
本发明的另一实施方式是在提供一种无线通讯方法，应用于无线通讯装置中，包含：经由第一功率放大路径接收位于第一频率范围的第一输入信号，以及/或经由第二功率放大路径接收位于第二频率范围的第二输入信号；其中该第一输入信号为第一频率范围中的多个第一子频段其中之一，该第二输入信号为第二频率范围中的多个第二子频段其中之一，以及该第二频率范围的频率高于第一频率范围的频率；根据第一输入信号的频段选择多个第一匹配电路其中 之一对第一输入信号进行第一匹配处理，以产生第一输出信号，以及/或根据第二输入信号的频段选择多个第二匹配电路其中之一对第二输入信号进行第二匹配处理，以产生第二输出信号；其中第一匹配电路分别具有对应于第一子频段其中之一的第一电路结构及第一匹配参数，以及其中第二匹配电路分别具有对应于第二子频段其中之一的第二电路结构及第二匹配参数；以及经由天线传送第一输出信号及/或第二输出信号。
本发明的无线通讯装置可对大频率范围内的信号进行匹配处理，而不需针对不同频率范围的信号设置不同的处理通道，大幅节省电路的面积。
附图说明
图1为本发明一实施例中，一种无线通讯装置的方块图；
图2为本发明一实施例中，功率放大器的方块图；以及
图3为本发明一实施例中，一种无线通讯方法的流程图。
具体实施方式
请参照图1。图1为本发明一实施例中，一种无线通讯装置1的方块图。无线通讯装置1包含：基频带收发器10、双工器及滤波器12、收发器及频带切换模块14及天线16。
如图1所示，在数据传送方面，基频带收发器10可产生第三代移动通讯技术(3G)或第四代移动通讯技术(4G)的数据信号，以经由功率放大器100进行放大及匹配后，由双工器及滤波器12与收发器及频带切换模块14进行进一步的处理，并从天线16传送出去。而基频带收发器10所产生第二代移动通讯技术(2G)的数据信号，则可经由功率放大器100进行放大及匹配后，由收发器及频带切换模块14进行进一步的处理，并从天线16传送出去。
而在数据接收方面，天线16所接收的数据信号，可经由收发器及频带切换模块14与双工器及滤波器12进行处理后，经由低杂讯放大器(low noise amplifier；LNA)104进行放大及匹配，再由基频带收发器10接收。
请参照图2。图2为本发明一实施例中，功率放大器100的方块图。功率放大器100包含第一功率放大路径200、第一匹配电路202(1)-202(11)(于图2是以文字标示为第一匹配电路(1)-(11))、第一选择电路204、第二功率放大路 径206、第二匹配电路208(1)-208(4)(于图2是以文字标示为第二匹配电路(1)-(4))以及第二选择电路210。
功率放大器100可接收位于第一频段范围内的第一输入信号Vi1或位于第二频段范围内的第二输入信号Vi2，且第二频段范围的频率高于第一频段范围的频率。于一实施例中，第一频率范围位于700兆赫(MHz)至2000兆赫间，该第二频率范围位于2000兆赫至2700兆赫间。其中，第一输入信号Vi1及第二输入信号Vi2为射频信号。
功率放大器100进一步可对第一输入信号Vi1及/或第二输入信号Vi2进行功率放大的处理，并产生第一输出信号Vo1及/或第二输出信号Vo2。
第一功率放大路径200用以接收位于第一频率范围的第一输入信号Vi1。于一实施例中，功率放大器100还包含第一输入选择电路220，以选择多个第一输入子频段其中之一的第一输入信号Vi1。以长期演进技术(Long Term Evolution；LTE)中的定义为例，第一输入选择电路220可自对应于B5/(B8+B26)、B14/B20、B12/B13/B17、B3/B4及B1/(B2+B25)的五个频带进行选择，以接收第一输入信号Vi1。其中，上述的B1、B2、B3…各对应至一个特定频率附近的频段。举例来说，B2约对应至1900兆赫附近的频段，B12约对应至700兆赫附近的频段。
需注意的是，上述的频带数目及频带范围仅为一实施例，本发明并不为其所限。并且，于不同实施例中，第一输入选择电路220可由多工器、多刀单投(multiple-pole single-throw)开关或其他可进行信号源选择的模块实现。举例来说，第一输入选择电路220可由五刀单投开关实现。
于一实施例中，第一功率放大路径200可包含相串联的多级匹配电路以及多级放大电路，例如但不限于图2所绘示的匹配电路230、232以及放大电路234、236。匹配电路230、232以及放大电路234、236可对第一输入信号Vi1进行放大及匹配处理。
第一匹配电路202(1)-202(11)分别对应于第一频率范围中的多个第一子频段其中之一。以长期演进技术中的定义为例，可设置十一个第一匹配电路202(1)-202(11)，分别对应B1、B2+B25、B3、B4、B5、B8+B26、B12、B13、B14、B17及B20的十一个子频段的信号进行例如但不限于功率匹配、阻抗匹配或其组合的处理。
于图2中，是范例性的绘示对应于子频段B1、B2+B25、B3…及B20的第一匹配电路202(1)-202(11)。其中，各个第一匹配电路202(1)-202(11)可具有不同的电路结构及/或匹配参数，以对应不同的子频段来进行匹配。举例来说，第一匹配电路202(1)-202(11)的电路结构可为包含电容与电感(未绘示)的各式容感电路，而电路元件参数则可包含不同的电容值与电感值。
需注意的是，上述的频带数目及频带范围仅为一实施例，本发明并不为其所限。
第一选择电路204耦接于第一功率放大路径200及第一匹配电路202(1)-202(11)间，以根据第一输入信号Vi1的频段，选择第一匹配电路202(1)-202(11)其中之一对第一输入信号Vi1进行上述的匹配处理，以产生第一输出信号Vo1。
于不同实施例中，第一选择电路204可由多工器、单刀多投开关或其他可进行信号源选择的模块实现。举例来说，第一选择电路204可由单刀十一投开关实现。
第二功率放大路径206用以接收位于第二频率范围的第二输入信号Vi2。于一实施例中，功率放大器100还包含第二输入选择电路222，以选择多个第二输入子频段其中之一的第二输入信号Vi2。以长期演进技术中的定义为例，第二输入选择电路222可自对应于B40、B38/B41及BAND 7的三个频带进行选择，以接收第二输入信号Vi2。其中，上述的B40、B38、B41…各对应至一个特定频率附近的频段。举例来说，B38约对应至2500兆赫附近的频段，B40约对应至2300兆赫附近的频段。
需注意的是，上述的频带数目及频带范围仅为一实施例，本发明并不为其所限。并且，于不同实施例中，第二输入选择电路222可由多工器、多刀单投开关或其他可进行信号源选择的模块实现。举例来说，第二输入选择电路222可由三刀单投开关实现。
于一实施例中，第二功率放大路径206可包含相串联的多级匹配电路以及多级放大电路，例如但不限于图2所绘示的匹配电路240、242以及放大电路244、246。匹配电路240、242以及放大电路244、246可对第二输入信号Vi2进行放大及匹配处理。
第二匹配电路208(1)-208(4)分别对应于第二频率范围中的多个第二子频 段其中之一。以长期演进技术中的定义为例，可设置四个第二匹配电路208(1)-208(4)，分别对应B38、B40、B41、BAND 7的四个子频段的信号进行例如但不限于功率匹配、阻抗匹配或其组合的处理。
于图2中，是绘示对应于子频段B38、B40、B41及BAND 7的第二匹配电路208(1)-208(4)。其中，各个第二匹配电路208(1)-208(4)可具有不同的电路结构及/或匹配参数，以对应不同的子频段来进行匹配。匹配参数可通过此些第二匹配电路208(1)-208(4)的电路元件结构及电路元件参数调整。举例来说，第二匹配电路208(1)-208(4)的电路元件结构可为包含电容与电感(未绘示)的各式容感电路，而电路元件参数则可包含不同的电容值与电感值。
需注意的是，上述的频带数目及频带范围仅为一实施例，本发明并不为其所限。
第二选择电路210耦接于第二功率放大径206及第二匹配电路208(1)-208(4)间，以根据第二输入信号Vi2的频段，选择第二匹配电路208(1)-208(4)其中之一对第二输入信号Vi2进行上述的匹配处理，以产生第二输出信号Vo2。
于不同实施例中，第二选择电路210可由多工器、单刀多投开关或其他可进行信号源选择的模块实现。举例来说，第二选择电路210可由单刀四投开关实现。
于一实施例中，功率放大器100还包含控制模块250，用以分别对第一输入选择电路220、第二输入选择电路222、第一选择电路204及第二选择电路210进行控制，以达到信号选择及电路选择的功效。
本发明的无线通讯装置1可通过功率放大器100的设计，以单一功率放大器电路接收在相当宽频范围内不同频段及不同模式的信号，以进行功率放大与匹配的处理，并由天线进行传送，以达到大幅降低面积及成本的功效。
请参照图3。图3为本发明一实施例中，一种无线通讯方法300的流程图。无线通讯方法300可应用于如图1所绘示的无线通讯装置1中。无线通讯方法300包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。
于步骤301，经由第一功率放大路径200接收位于第一频率范围的第一输入信号Vi1及/或经由第二功率放大路径206接收位于第二频率范围的第二输 入信号Vi2，其中第二频率范围的频率高于第一频率范围的频率。
于步骤302，由第一选择电路204根据第一输入信号Vi1的频段，选择多个第一匹配电路202(1)-202(11)其中之一，对第一输入信号Vi1进行第一匹配处理，以产生第一输出信号Vo1。
于步骤303，由第二选择电路210根据第二输入信号Vi2的频段，选择多个第二匹配电路208(1)-208(4)其中之一，对第二输入信号Vi2进行第二匹配处理，以产生第二输出信号Vo2。
于步骤304，经由天线16传送第一输出信号Vo1及/或第二输出信号Vo2。于一实施例中，功率放大器100可如图1所示，选择性地设置双工器及滤波器12与收发器及频带切换模块14，以透过双工器及滤波器12与收发器及频带切换模块14将第一输出信号Vo1及/或第二输出信号Vo2经由天线16传送出去。
虽然本发明内容已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明内容，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明内容的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明内容的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。