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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410272905.4 (22)申请日 2014.06.18 H03F 3/189(2006.01) H03F 1/26(2006.01) H04B 1/40(2006.01) (71)申请人深圳市国创新能源研究院 地址 518000 广东省深圳市福田区上步中路 1003号科学馆三楼 (72)发明人刘斌 (74)专利代理机构深圳中一专利商标事务所 44237 代理人刘朗星 (54) 发明名称 射频放大器的电源管理电路和射频收发器 (57) 摘要 本发明适用于通信领域，提供了一种射频放 大器的电源管理电路，包括开关驱动单元、开关单 元。
2、、去耦电容，其中，所述开关驱动单元的输入端 连接控制信号的输入端，所述开关驱动单元的输 出端与至少两个所述开关单元的控制端相连；所 述开关单元的输入端与电源的输入端相连，所述 开关单元的输出端有且仅与一个射频放大器的控 制端连接；低频去耦电容、中频去耦电容、高频去 耦电容并联于所述开关单元的输入端与地之间； 开关输出去耦电容连接于所述开关单元的输出端 与地之间。本发明实施例所述电源管理电路，可减 少开关单元与射频放大器之间的引入的噪声，减 少电容数量和容量，减少电容的充放电效应，提高 电源的响应速度。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求。
3、书2页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104378070 A (43)申请公布日 2015.02.25 CN 104378070 A 1/2页 2 1.一种射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述电路包括开关驱动单元、开关单 元、低频去耦电容、中频去耦电容、高频去耦电容和开关输出去耦电容，其中， 所述开关驱动单元的输入端连接控制信号的输入端，所述开关驱动单元的输出端与至 少两个所述开关单元的控制端相连； 所述开关单元的输入端与电源的输入端相连，所述开关单元的输出端有且仅与一个射 频放大器的控制端连接； 所述开关单元的输入端与地之间并联有低频去耦电容、中频去耦电容、高频去耦电。
4、 容； 所述开关单元的输出端与地之间连接有所述开关输出去耦电容。 2.根据权利要求1所述射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述射频放大器包 括第一射频放大器和第二射频放大器，所述开关单元包括第一开关单元和第二开关单元， 所述低频去偶电容包括第一低频去耦电容C101和第二低频去耦电容C201，所述中频去耦 电容包括第一中频去耦电容C102和第二中频去耦电容C202，所述高频去耦电容包括第一 高频去耦电容C103和第二高频去耦电容C203，所述开关输出去耦电容包括第一开关输出 去耦电容C104和第二开关输出去耦电容C204，其中， 所述开关驱动单元的输出端与第一开关单元的控制端相连，所述开关驱。
5、动单元的输出 端还与第二开关单元的控制端相连； 所述第一开关单元的输入端与电源的输入端相连，所述第一开关单元的输出端与第一 射频放大器的控制端连接； 所述第一低频去耦电容C101、第一中频去耦电容C102、第一高频去耦电容C103并联于 所述第一开关单元的输入端与地之间； 所述第一开关输出去耦电容C104连接于所述第一开关单元的输出端与地之间； 所述第二开关单元的输入端与电源的输入端相连，所述第二开关单元的输出端与第二 射频放大器的控制端连接； 所述第二低频去耦电容C201、第二中频去耦电容C202、第二高频去耦电容C203并联于 所述第二开关单元的输入端与地之间； 所述第二开关输出去耦电容C。
6、204连接于所述第二开关单元的输出端与地之间。 3.根据权利要求1所述射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述开关驱动单元 为反相器或者缓冲器。 4.根据权利要求1所述射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述开关单元为开 关管。 5.根据权利要求1所述射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述开关管为MOS 管，所述MOS管的源极为开关单元的输入端，所述MOS管的漏极为开关单元的输出端，所述 MOS管的栅极为开关单元的控制端。 6.根据权利要求1所述的射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述开关输出去 耦电容为低频去耦电容。 7.根据权利要求6所述的射频放大器的电源管理电路，其特征在于，。
7、所述低频去耦电 容根据所述射频放大器的工作频率确定。 8.根据权利要求1所述的射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述射频放大器 权 利 要 求 书CN 104378070 A 2/2页 3 的控制端为单片微波集成电路MMIC功率放大器的集电极。 9.根据权利要求1所述的射频放大器的电源管理电路，其特征在于，所述开关单元在 电路板上紧贴所述射频放大器。 10.一种射频收发器，其特征在于，所述射频收发器包括权利要求1-9任一项所述的射 频放大器的电源管理电路。 权 利 要 求 书CN 104378070 A 1/5页 4 射频放大器的电源管理电路和射频收发器 技术领域 0001 本发明属于通信。
8、领域，尤其涉及射频放大器的电源管理电路和射频收发器。 背景技术 0002 在时分双工(英文全称为Time-division duplex，英文简称为TDD)模式的通信系 统中，信号的收发时间是相互分开的。为了减小射频收发器的功耗，需要对射频收发器的电 源电路进行管理，使射频收发器在信号的发射时隙、或者没有信号接收时，关闭接收信道的 电源；而在信号的接收时隙、或者没有信号发送时，关闭发送信道的电源。这样既可以减少 电能的消耗，也能够防止收发信道之间的相互干扰。 0003 现有的射频收发器的电源管理电路，比较常见的一种是通过对射频放大器集电极 的电压进行控制来实现信道的开闭。通过一个开关控制模块和。
9、相应的开关驱动模块控制多 个射频放大器。而多个射频放大器之间必须间隔一定距离，以减少相互干扰。当由电源管 理电路集中控制多个间隔一定距离的射频放大器供电时，较长的电源走线容易引入干扰信 号，在引入耦合电容滤波后，由于耦合电容的充放电效应，导致电源的响应速度慢。 发明内容 0004 本发明实施例的目的在于提供一种射频放大器的电源管理电路，以解决现有技术 电源响应速度慢的问题。 0005 本发明实施例是这样实现的，一种射频放大器的电源管理电路，所述电路包括开 关驱动单元、开关单元、低频去耦电容、中频去耦电容、高频去耦电容和开关输出去耦电容， 其中， 0006 所述开关驱动单元的输入端连接控制信号的。
10、输入端，所述开关驱动单元的输出端 与至少两个所述开关单元的控制端相连； 0007 所述开关单元的输入端与电源的输入端相连，所述开关单元的输出端有且仅与一 个射频放大器的控制端连接； 0008 所述低频去耦电容、中频去耦电容、高频去耦电容并联于所述开关单元的输入端 与地之间； 0009 所述开关输出去耦电容连接于所述开关单元的输出端与地之间。 0010 本发明实施例的另一目的在于提供一种射频收发器，所述射频收发器包括上述射 频放大器的电源管理电路。 0011 在本发明实施例中，当有控制信号输入时，通过所述开关驱动单元，将所述控制信 号转化为可以驱动所述开关单元的控制信号，从而对开关单元的开闭控制。
11、，在开关单元导 通时，电源连接到所述射频放大器的控制端，在开关单元截止时，射频放大器的控制端没有 电压，从而相应的控制射频放大器的开闭。由于本发明实施例所述开关驱动单元连接有至 少两个开关单元，且每个开关单元的输出端直接与射频放大器的控制端相连，使得即使两 个或两上以上的射频放大器之间相隔很远时，也可由开关单元就近提供驱动射频放大器的 说 明 书CN 104378070 A 2/5页 5 控制信号，减少由开关单元与射频放大器的控制端之间引入的噪声，相应的减少滤波电容 的配置。由于滤波电容的减少，可减少电容的充放电效率，提高电源的响应速度。 附图说明 0012 图1是本发明具体实施例提供的射频放。
12、大器的电源管理电路的结构示意图； 0013 图2是本发明具体实施例提供的一种常见的TTL与非门构成的反相器的电路结构 示意图； 0014 图3是本发明具体实施例提供的一种常见的CMOS反相器结构示意图； 0015 图4为本发明具体实施例提供的包括两个射频放大器的电源管理电路的结构示 意图。 具体实施方式 0016 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。 0017 本发明实施例可用于同时对多个开关器件的开关进行控制，尤其适用于无线通信 系统中的时分双工模式的信号。
13、收发控制，通过控制信号可以控制两组或者两组以上的射频 放大器的开闭，有效的控制其电源的响应速度，从而提高对时分双工通信中收发信号控制 的准确性。下面结合实施例具体说明 0018 图1示出了本发明实施例提供的射频放大器的电源管理电路的结构示意图，详述 如下： 0019 本发明实施例所述射频放大器的电源管理电路，包括开关驱动单元、开关单元、低 频去耦电容、中频去耦电容、高频去耦电容和开关输出去耦电容，其中， 0020 所述开关驱动单元的输入端连接控制信号的输入端，所述开关驱动单元的输出端 与至少两个所述开关单元的控制端相连； 0021 所述开关单元的输入端与电源的输入端相连，所述开关单元的输出端有。
14、且仅与一 个射频放大器的控制端连接； 0022 所述开关单元的输入端与地之间并联有低频去耦电容、中频去耦电容、高频去耦 电容； 0023 所述开关单元的输出端与地之间连接有所述开关输出去耦电容。 0024 其工作流程如下：开关驱动单元接收输入的控制信号，由开关驱动单元将所述控 制信号转换为可以驱动开关单元的控制信号，使得开关单元能够将经过高频去耦电容、中 频去耦电容、低频去耦电容滤波处理后电源电压可控的输出，并经过开关输出去耦电容滤 波后，输出到与开关单元个数一一对应的射频放大器。从而对于连接有多个射频放大器的 射频收发设备，即使射频放大器之间的距离较远(为避免射频放大器之间的信号相互干扰 而。
15、设置)，可通过将每个射频放大器所匹配的开关单元就近设置，可以大大的减少开关单元 输出与射频放大器之间的滤波电容的数量以及电容的容量，从而减少电容对输出的开关单 元输出的控制信号的充放电效果，提高电源的响应速度。 0025 另外，对于本发明所述的电源管理电路，由于各个射频放大器由分开的开关单元 说 明 书CN 104378070 A 3/5页 6 控制，相对于现有技术中由同一开关单元对多个射频放大器进行控制的方式相比，可以减 小每个开关单元的总电流量，从而降低开关单元的器件温度，提高其使用寿命。比如，在使 用一个开关管对N个射频放大器进行供电时，每个射频放大器的工作电流为a，那么在开关 管处流经。
16、的电流为N*a，由此可引起开关管的温度集中而且不易散热，长时间处于高温状态 下的开关管容易损坏，影响开关管的使用寿命。 0026 下面对所述电源管理电路的部件进行具体描述： 0027 所述控制信号的输入端，用于连接控制信号源。所述控制信号，可以包括但不局限 于周期性的脉冲信号，根据向所述开关驱动单元输入所述脉冲信号中的高低电平，使所述 开关驱动单元输出能够控制开关单元的开闭的脉冲信号。 0028 所述开关驱动单元，可以包括但不局限于缓冲器、反相器，其中，所述缓冲器对输 入值不执行任何运算，其输出值的高低电平的状态和与输入值的高低电平的状态一样。 0029 所述开关驱动单元为缓冲器时，可以为常规。
17、缓冲器，也可以为三态缓冲器。所述缓 冲器可以由多个开关管构成的缓冲电路，也可以为集成的缓冲芯片，如现在常用的74系列 的三态缓冲芯片，包括如74AHCT244、74LS06等。 0030 其中，所述常规缓冲器总是将输入端的状态值直接由输出端输出，即输入低电平 时，输出也为低电平；输入为高电平时，输出也为高电平。并且通过调整缓冲器的输出电压 值，用以适应驱动下一级相连的开关单元。 0031 所述三态缓冲器除了常规缓冲器的状态值输出功能外，还有一个选项输入端，用E 表示。当E0和E1时，有不同的输出值。当E1时，三态缓冲器选通，其输入端的 状态值直接送到输出端；若E0，三态缓冲器被截止，无论输入端。
18、为什么样的状态值，其输 出的总是高阻态。通过所述选项输入端，可以用于实现对控制信号的开闭。 0032 所述开关驱动单元为反相器时，其可以为门电路构成的反相器，也可以为芯片集 成的反相器。所述门电路构成的反相器，包括TTL与非门构成的反相器和CMOS反相器等。 所述TTL与非门构成的反相器的优势在于工作速度快、带负载能力强、传输特性好。所述 CMOS反相器的优势在于具有静态功耗低、抗干扰能力较强、电源利用率高以及输入阻抗高， 带负载能力强的特征。 0033 其中，一种常见的TTL与非门构成的反相器如图2所示，其包括： 0034 输入级晶体管T1和电阻Rb1构成。 0035 中间级晶体管T2和电阻。
19、Rc2、Re2构成。 0036 输出级晶体管T3、T4、D和电阻Rc4构成的推拉式结构，在正常工作时，T4和 T3总是其中一个处于截止状态时，另一个处于饱和状态。 0037 一种常见的CMOS反相器结构如图3所示，其包括驱动管V1和负载管V2，其中驱 动管U1为NMOS管，负载管U2为PMOS管。NMOS管的栅源开启电压V1为正值，PMOS管的栅 源开启电压V2是负值，其数值范围在25V之间。为了使电路能正常工作，要求电源电压 V(V1+|V2|)。V可在318V之间工作，其适用范围较宽。 0038 所述开关单元，可以为开关管，包括如三极管、MOS管、可控硅以及其它的可控开关 器件。其中，由于。
20、工作在时分双工下的射频放大器的开关速度较快，因此多选用MOS管作为 开关管来控制所述射频放大器的工作状态。 0039 所述低频去耦电容、中频去耦电容以及高频去耦电容一起组成去耦电路网络，分 说 明 书CN 104378070 A 4/5页 7 别用于高频、中频、低频去耦的作用。 0040 所述开关输出去耦电容连接在开关单元的输出端与地之间，由于开关单元与射频 放大器之间距离很短，可以选用很小的去耦电容，如低频去耦电容即可满足要求，减少电容 的充放电效应，从而也提高了电源的响应速度。另外，所述开关输出去耦电容的容量，也可 以根据射频放大器的工作频率，选用与所述工作频率不同的滤波电容，避免过滤控制。
21、信号。 0041 作为本发明实施例更为具体的一种实施方式，如图4所示为本发明实施例对于射 频收发器的收发控制的电源管理电路，其中射频收发器包括两个射频发送器或者两个射频 接收器，所述射频发送器和射频接收器可以为内部没有隔直电容的单片微波集成电路MMIC 功率放大器，相应的，所述射频放大器的控制端为单片微波集成电路MMIC功率放大器的集 电极。为便于描述，所述射频放大器分别称为第一射频放大器和第二射频放大器。所述开 关单元以MOS开关管为例进行描述。 0042 如图2所示，所述射频放大器包括第一射频放大器和第二射频放大器，所述MOS管 包括第一MOS管U3和第二MOS管U4，所述低频去偶电容包括。
22、第一低频去耦电容C101和第 二低频去耦电容C201，所述中频去耦电容包括第一中频去耦电容C102和第二中频去耦电 容C202，所述高频去耦电容包括第一高频去耦电容C103和第二高频去耦电容C203，所述开 关输出去耦电容包括第一开关输出去耦电容C104和第二开关输出去耦电容C204，其中， 0043 所述开关驱动单元的输出端与第一MOS管U3的栅极G相连，所述开关驱动单元的 输出端还与第二MOS管U4的栅极G相连； 0044 所述第一MOS管U3的源极S与电源的输入端相连，所述第一MOS管U3的漏极D 与第一射频放大器的控制端连接； 0045 所述第一低频去耦电容C101、第一中频去耦电容C。
23、102、第一高频去耦电容C103并 联于所述第一MOS管U3的源极S与地之间； 0046 所述第一开关输出去耦电容C104连接于所述第一MOS管U3的漏极D与地之间； 0047 所述第二MOS管U4的源极S与电源的输入端相连，所述第二MOS管U4的漏极D 与第二射频放大器的控制端连接； 0048 所述第二低频去耦电容C201、第二中频去耦电容C202、第二高频去耦电容C203并 联于所述第二MOS管U4的源极S与地之间； 0049 所述第二开关输出去耦电容C204连接于所述第二MOS管U4的漏极D与地之间。 0050 其工作流程描述如下： 0051 输入的控制信号，经由所述开关驱动单元中的缓冲。
24、器输出能够控制MOS管开闭的 输出电压。所述MOS管的源极S连接电源，所述漏极D连接射频放大器的供电管脚(通常 为射频放大器的集电极)，栅极G连接所述开关驱动单元的输出端。在开关驱动单元为反相 器且第一MOS管U3、第二MOS管U4为P沟道的情况下，当控制信号为低电平时，反相器输出 高电平，第一MOS管和第二MOS管栅极G和源极S之间无电压差，第一MOS管U3和第二MOS 管U4沟道截止，所述射频放大器的电源关闭，第一射频放大器和第二射频放大器处于停止 工作状态。当控制信号为高电平时，反相器输出低电平，第一MOS管U3和第二MOS管U4栅 极G和源极S之间有电压差VDD，第一MOS管U3和第二。
25、MOS管U4沟道导通，所述第一射频 放大器和第二射频放大器处于工作状态。 0052 而且，为进一步提高本申请所述方案提高电源响应速度的目的，所述第一MOS管 说 明 书CN 104378070 A 5/5页 8 U3和第二MOS管U4紧贴对应的射频放大器，所述低频、中频、高频去耦电容尽量靠近开关单 元MOS管(第一MOS管和第二MOS管)的输入端，从而进一步减小开关输出去耦电容C104 和C105的容值，进一步提高电源的响应速度。 0053 图4所述的射频放大器的电路管理电路为对两个射频放大器进行管理的实施案 例。应当理解，本发明实施例可应用于两个或两个以上的射频放大器的电源管理情形，取得 电。
26、源响应速度快的效果。而且本发明所述的电源管理电路还可以通过PCB板的布置，解决 现有技术中开关管集中供电所产生的热量集中，不易散热，导致器件容易损坏的缺陷。通 过对各个开关管的分布式设置，可以多点进行散热，每个开关单元的热量不会过高，有利于 PCB板的散热设计。 0054 另外，本发明实施例所述的放大器的电源管理电路，可用于包括不同数量的射频 放大器的射频收发器，如在同一射频收发器中设置多个用于射频发送的射频放大器或/和 多个射频接收的射频放大器，通过应用本发明上述实施例中所述的射频放大器的电源管理 电路，实现功耗降低的同时，也可以提高电源的响应速度。 0055 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 104378070 A 1/4页 9 图1 说 明 书 附 图CN 104378070 A 2/4页 10 图2 说 明 书 附 图CN 104378070 A 10 3/4页 11 图3 说 明 书 附 图CN 104378070 A 11 4/4页 12 图4 说 明 书 附 图CN 104378070 A 12 。