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放大器模塊的制作方法與工藝

文檔序號:11808234閱讀:329來源:國知局
放大器模塊的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種具有天線端口、發(fā)送端口、接收端口和至少一個放大器的放大器模塊。

背景技術(shù):
圖1示出在現(xiàn)有技術(shù)中已知的放大器模塊。所述放大器模塊具有兩個放大器、兩個90°混合器HYB1、HYB2和一個雙工器DPX1。此外,該放大器模塊具有一個天線端口ANT、一個發(fā)送端口TX和一個接收端口RX。該發(fā)送端口TX直接與90°混合器之一HYB1連接。90°混合器HYB1將施加在發(fā)送端口TX上的信號分成兩個輸出信號,所述兩個輸出信號彼此具有90°的相對相移。第一90°混合HYB1的兩個輸出信號分別輸出到輸出路徑API、AP2上,其中在兩個輸出路徑API、AP2中的每一個輸出路徑中各設(shè)置一個放大器PA1、PA2。第一輸出信號路徑API中的信號相對于第二輸出信號路徑AP2中的信號相移90°。兩個放大器PA1、PA2放大相應(yīng)的信號。兩個放大器PA1、PA2中的每個放大器與第二90°混合器HYB2的連接端1、2連接。在該第二90°混合HYB2中,兩個輸出信號相加,其中第一輸出路徑API中的輸出信號相對于第二輸出路徑AP2中的輸出信號獲得-90°的相移。與此相應(yīng)地,現(xiàn)在起兩個輸出信號同相并且彼此相長干涉。第二90°混合HYB2的連接端3與雙工器DPX1的輸入端連接。雙工器DPX1的兩個其他的輸入端與天線端口ANT或接收端口RX連接。圖1中示出的模塊涉及所謂的I/Q電路(I=同相,Q=正交)。發(fā)送端口TX的輸出信號首先分成兩個支路,其中在這兩個支路之間存在90°的相移。隨后,信號在每個支路中放大并且放大的信號現(xiàn)在起如此相加,使得相移又被抵消并且兩個信號相長地疊加。該電路相對于沒有90°混合器的電路具有以下優(yōu)點(diǎn):放大在其行為方面整體上更穩(wěn)健。通過將信號分成兩個分信號來提供以下信號:其在放大之后比在沒有90°混合器的電路的情況下更少失真。用于Tx信號的、使用兩個混合的并且后來分成兩個放大器路徑的分信號的其他放大器模塊例如由US專利US3371284A和US4656434A公開。然而,根據(jù)圖1的電路中主要的問題是,與天線的任何不匹配被直接傳遞到后續(xù)電路上。放大器與天線的匹配是困難的并且此外還可能由于90°混合器或兩個并聯(lián)連接的放大器變得更有問題。此外,天線的不匹配還消極地作用于放大器本身。與此相應(yīng)地,鑒于天線阻抗的不匹配,必須十分穩(wěn)健地設(shè)計這兩個放大器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
現(xiàn)在起,本發(fā)明的任務(wù)是提供一種放大器模塊,所述放大器模塊較不強(qiáng)烈地受天線阻抗的不匹配影響。所述任務(wù)通過根據(jù)如下所述的放大器模塊解決。提出一種放大器模塊,所述放大器模塊具有至少一個放大器、天線端口、發(fā)送端口、接收端口和電路裝置,其中所述電路裝置具有第一、第二和第三90°混合器,所述第一、第二和第三90°混合器分別將輸入信號分成兩個輸出信號,其中所述兩個輸出信號具有彼此90°的相對相移,并且其中所述發(fā)送端口與所述第一90°混合器連接,所述接收端口與所述第二90°混合器連接,且所述天線端口與所述第三90°混合器連接。所述放大器中的至少一個串聯(lián)聯(lián)接在發(fā)送端口和所述第一、第二和第三90°混合器之一之間。所述電路裝置具有第一雙工器,所述第一雙工器與所述第一、第二和第三90°混合器相聯(lián)接,其中所述第一雙工器的三個連接端分別聯(lián)接到所述第一、第二和第三90°混合器中不同的一個,而且所述電路裝置還具有第二雙工器,所述第二雙工器與所述第一、第二和第三90°混合器相聯(lián)接,其中所述第二雙工器的三個連接端分別聯(lián)接到所述第一、第二和第三90°混合器中不同的一個,以及所述第一和第二雙工器和/或所述第一、第二和第三90°混合器被集成到所述模塊襯底中。所述放大器模塊還具有:與和所述發(fā)送端口連接的所述第一90°混合器的第一輸出端聯(lián)接的第一阻抗變換網(wǎng)絡(luò),與和所述發(fā)送端口連接的所述第一90°混合器的第二輸出端聯(lián)接的第二阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)本發(fā)明的另一種放大器模塊,所述電路裝置被設(shè)計用于工作在不同的頻帶,其中所述電路裝置每頻帶包括所述第一和第二雙工器并且具有用于在所述第一與第二雙工器和在相應(yīng)的頻帶之間切換的裝置。通過根據(jù)本發(fā)明的模塊,能夠大大降低與天線的不匹配的影響。與此相應(yīng)地,可以顯著提高接收路徑上的接收靈敏度。此外,根據(jù)本發(fā)明的電路裝置改善了發(fā)送端口和接收端口之間的絕緣。在一個實(shí)施例中,電路裝置此外具有至少兩個雙工器。所述雙工器可以如此聯(lián)接,使得連接到發(fā)送端口上的90°混合器輸出的兩個輸出信號在天線端口處相長干涉。與此相應(yīng)地,發(fā)送信號首先分成兩個分信號路徑。與此相應(yīng)地,相對于如圖1所述那樣的、具有僅僅一個雙工器的電路,在兩個雙工器的每個上僅僅施加一半的信號強(qiáng)度。因此,可以使用具有降低3dB的功率兼容性的雙工器。由此直接得出用于所述模塊的減小的空間需求。此外,至少可以部分地棄用雙工器中的諧振器級聯(lián),從而不僅發(fā)送端口和接收端口的絕緣而且雙工器的駐波比VSWR可以得到改善。附加地,改善了雙工器的線性。在一個實(shí)施例中,這兩個雙工器中的每個雙工器的三個連接端分別與三個90°混合器之一連接。所述連接端在此可以直接與相應(yīng)的90°混合器連接。替代地,還可以在90°混合器和相應(yīng)的雙工器連接端之間設(shè)置電路裝置的一個或多個元件。例如,可以在90°混合器和雙工器之間設(shè)置放大器。此外,可以包含用于各個級彼此的匹配的元件。在一個實(shí)施中,兩個雙工器之一與和接收端口連接的90°混合器以及和發(fā)送端口連接的90°混合器如此連接,使得這兩個90°混合器分別輸出相對于其輸入信號相移一角度Φ1的輸出信號到雙工器。此外,兩個雙工器中的另一個可以與和接收端口連接的90°混合器以及和發(fā)送端口連接的90°混合器如此連接,使得這兩個90°混合器分別輸出相對于其輸入信號移位一角度Φ2的輸出信號到雙工器。兩個角度Φ1和Φ2的差的絕對值可以幾乎是90°并且這兩個雙工器可以分別與和天線端口連接的90°混合器的輸出端之一連接。這種聯(lián)接保證,耦合進(jìn)(einkoppeln)發(fā)送端口上的信號在天線端口上相長干涉并且在接收端口上相消干涉。發(fā)送信號的一定分量始終作為寄生信號達(dá)到接收端口。由于寄生信號的相消干涉,可以提高接收靈敏度以及發(fā)送端口和接收端口的絕緣。雙工器可以由分立元件構(gòu)建而成或可以包含聲學(xué)的構(gòu)件。雙工器可以是聲學(xué)的構(gòu)件,尤其是SAW雙工器(SurfaceAcousticWave:表面聲波)或BAW雙工器(BulkAcousticWave:體聲波)。此外,還可以使用混合雙工器,所述混合雙工器具有SAW轉(zhuǎn)換器和BAW轉(zhuǎn)換器。替代地,由分立元件組成的雙工器也是可能的,以及其發(fā)送濾波器和接收濾波器使用不同技術(shù)的雙工器,所謂的混合雙工器。此外,這些雙工器還可以具有高通濾波器和低通濾波器的組合。此外,可以如此構(gòu)造這些雙工器,使得它們在其頻率方面可調(diào)諧。這種所謂的“可調(diào)諧雙工器”允許:在調(diào)諧范圍內(nèi)移動并且因此與各個所需的發(fā)送通道和接收通道匹配雙工器的通帶。這種雙工器具有可調(diào)諧元件。在沒有使用頻率可調(diào)諧的雙工器的情況下,根據(jù)本發(fā)明的模塊也可以被設(shè)計用于不同的頻帶,其中電路裝置每頻帶包括兩個雙工器并且具有用于在不同的雙工器和頻帶之間切換的裝置。此外,在此可能的是,對于每個頻帶,電路裝置具有分開的接收端口和自有90°混合器,其中用于切換發(fā)送端口的裝置可選地與分配給不同頻帶的雙工器連接。雙工器和/或90°混合器可以作為分立構(gòu)件裝配在模塊襯底上或以結(jié)構(gòu)化的金屬化的形式至少部分地集成到模塊襯底中。此外,以下構(gòu)件可以集成到模塊襯底中:其使得將雙工器調(diào)整到不同的頻率上成為可能。例如開關(guān)或可調(diào)諧部件屬于此。雙工器和90°混合器尤其可以以L、C和R組成部分的形式集成到多層的模塊襯底中。已知對于由分立元件構(gòu)建的90°混合器的不同備選方案。90°例如可以由微帶導(dǎo)體構(gòu)建,如可以包括所謂的蘭格耦合器或至少微帶導(dǎo)體那樣。另一種可能性是Branch-Line-Coupler:分旁線耦合器。然而,所述功能原理始終保持不變。一定的信號分量從干線退耦并且耦合進(jìn)旁線中。所述旁線的一個連接端在其阻抗方面匹配,從而在此輸出相移的信號。另一個連接端絕緣。如果不進(jìn)行阻抗匹配,則還在絕緣的連接端上輸出不可忽略的信號分量。90°混合器基本上用于以下兩種功能:施加在90°混合器的第一連接端上的輸入信號以兩個輸出信號的形式又輸出到兩個其他的連接端上。輸出信號各具有例如輸入信號的一半信號強(qiáng)度并且因此具有比輸入信號的信號強(qiáng)度分別小約3dB的信號強(qiáng)度。在理想的90°混合器的情況下,兩個輸出信號的信號強(qiáng)度小恰恰3dB。然而,在真實(shí)的90°混合器的情況下,由于損耗而沒有精確地到達(dá)所述值。此外,在兩個輸出信號之間存在約90°的相對相移。作為補(bǔ)充,90°混合器還可以被用于將施加在兩個連接端上的兩個信號相加。在此,所述信號之一在相加之前相移90°。此外,90°混合器具有第四連接端。如果在第一連接端上施加輸入信號,則在第二連接端和第三連接端上輸出具有小約3dB的信號強(qiáng)度的輸出信號。在通常情況下,在第四連接端上不輸出信號。然而,在此假設(shè),在90°混合器的所有四個連接端之間存在阻抗匹配。如果所述連接端的阻抗不匹配,則通過第四連接端輸出不可忽略的信號分量。這四個連接端經(jīng)常根據(jù)其功能以“輸入”、“輸出1”、“輸出2”和“絕緣”表示。因?yàn)?0°混合器對稱地構(gòu)建,所以四個連接端中的每一個都可以承擔(dān)所述功能“輸入”、“輸出1”、“輸出2”或“絕緣”中的每一個。這僅僅取決于,在哪個連接端上施加輸入信號。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的擴(kuò)展方案中,兩個雙工器中的每一個雙工器的三個連接端分別與90°混合器連接。在此,在發(fā)送端口、接收端口和天線端口與兩個雙工器之間分別設(shè)置90°混合器。與此相應(yīng)地,在兩個雙工器上分別施加具有與其中發(fā)送端口、接收端口和天線端口直接與雙工器連接的電路相比小約3dB的信號強(qiáng)度的信號。由此得出,現(xiàn)在起可能的是,使用只承受較小的最大功率的雙工器。這種雙工器經(jīng)常提供以下優(yōu)點(diǎn):例如更小的尺寸、更簡單地結(jié)構(gòu)和因此更低的價格或替代地在相同的價格下在通過范圍中改善的插入衰減(Einfüged?mpfung)。在該擴(kuò)展方案中,兩個雙工器之一與90°混合器在接收端口上如此連接,使得所述90°混合器輸出相對于其接收端口的輸入信號相移一角度Φ1的輸出信號到該雙工器上。此外,所述第一雙工器如此與90°混合器在發(fā)送端口上連接,使得所述90°混合器輸出相對于其接收端口的輸入信號相移一角度Φ1的輸出信號到雙工器上。通過這種方式,定義從發(fā)送端口到接收端口的第一信號路徑,在所述第一信號路徑上形成兩倍Φ1的總相移。此外,在此,兩個雙工器中的另一個如此與和接收端口連接的90°混合器連接,使得所述90°混合器輸出相對于其接收端口的輸入信號相移一角度Φ2的輸出信號到雙工器上。此外,兩個雙工器中的所述另一個如此與和發(fā)送端口連接的90°混合器連接,使得所述90°混合器輸出相對于其發(fā)送端口的輸入信號相移一角度Φ2的輸出信號到雙工器上。在接收端口和發(fā)送端口之間的該第二路徑中,相移也相加,使得對于所述信號整體上產(chǎn)生兩倍Φ2的相移。與此相應(yīng)地,現(xiàn)在在發(fā)送端口和接收端口之間存在兩個信號路徑,所述兩個信號路徑相對于由發(fā)送端口輸出的信號具有兩倍Φ1或兩倍Φ2的相移。如此設(shè)定所述90°混合器,使得角度Φ1和Φ2的差的值是約90°,|Φ1-Φ2|≈90°。在這種情形下,兩個信號路徑彼此具有180°的相對相移。因此,在接收端口上產(chǎn)生相消干涉,從而所述兩個信號近乎消除。理想地,在具有兩個構(gòu)造相同的雙工器和信號路徑的相同路徑長度的對稱結(jié)構(gòu)的情況下兩個信號100%消除。此外,在所述擴(kuò)展方案中,兩個雙工器分別與和天線端口連接的混合器的輸出端之一連接。根據(jù)本發(fā)明的電路裝置使得改善發(fā)送通道和接收通道的絕緣成為可能。附加地,改善了天線上負(fù)載改變的情況下的EVM(誤差矢量振幅)、VSWRTX和VSWRRX抑制穩(wěn)定性(遠(yuǎn)程選擇)和通帶中的振幅波紋并且穩(wěn)定了群延遲。與此相應(yīng)地,現(xiàn)在起還能夠使用本身單獨(dú)不提供兩個通道的足夠的絕緣的雙工器。尤其在頻率方面可調(diào)諧地構(gòu)造的雙工器屬于此。這種所謂的可調(diào)諧雙工器允許:在調(diào)諧范圍內(nèi)移動該雙工器的通帶并且因此與各個所需的發(fā)送通道和接收通道匹配該雙工器的通帶。通過根據(jù)本發(fā)明的電路裝置還可以在可調(diào)諧雙工器的情況下使發(fā)送端口和接收端口之間的絕緣最大化。90°混合器可以由分立元件構(gòu)建或作為微帶導(dǎo)體構(gòu)建。被設(shè)計為微帶導(dǎo)體的90°混合器也稱作蘭格耦合器。在一個實(shí)施中,放大器模塊具有兩個放大器,其中第一放大器串聯(lián)聯(lián)接在與發(fā)送端口連接的90°混合器和第一雙工器之間并且其中第二放大器串聯(lián)聯(lián)接在與發(fā)送端口連接的90°混合器和第二雙工器之間。在另一個實(shí)施中,放大器模塊僅僅具有一個放大器,所述放大器串聯(lián)聯(lián)接在發(fā)送端口和所述90°混合器之一之間。在一個擴(kuò)展方案中,所述端口之一均衡地構(gòu)造并且具有兩個彼此對稱的連接端,所述兩個連接端與各一個90°混合器連接。這不僅可以是發(fā)送端口,而且可以是接收端口。還可能的是,均衡地構(gòu)造兩個端口并且將相應(yīng)的、彼此對稱的連接端與各一個90°混合器連接。通??梢栽诜糯笃髂K的放大器電路中設(shè)置其他的端口,所述其他的端口全部與各一個混合器連接。如果所述端口之一具有其他的連接端,則所述其他的連接端也與一個混合器連接。因此,以下也認(rèn)為是最通常的實(shí)施:對于N個連接端設(shè)置N個混合器,其中N是大于等于3的整數(shù)。在不同于90°混合器的原理的情況下還可能的是,使用非對稱混合器,所述非對稱混合器產(chǎn)生其他相位轉(zhuǎn)移,從而|Φ1-Φ2|≠90°。所述非對稱混合器然后可以如此彼此聯(lián)接,使得通過所述聯(lián)接產(chǎn)生改善絕緣所需的約180°的相位轉(zhuǎn)移。在這種情形下也改善所述絕緣。根據(jù)本發(fā)明的電路例如可以用于LTE頻帶XI和VII中的信號傳輸。LTE頻帶XI具有從1427.9MHz至1452.9MHz的發(fā)送范圍和從1475.9MHz至1500.9MHz的接收范圍。LTE頻帶VII的發(fā)送范圍從2500MHz延伸至2570MHz并且所屬的接收范圍從2620MHz延伸至2690MHz。此外,以下是適合的:使用頻帶XIII中的電路,其發(fā)送頻帶從777MHz伸展至787MHz并且其接收頻帶從746MHz伸展至756MHz。然而,所述電路原則上也適合于其他的LTE頻帶。通常移動電話具有放大器電路,所述放大器電路或者被調(diào)諧用于1GHz周圍的頻率范圍或用于2GHz周圍的頻率范圍。這種放大器電路不能夠覆蓋LTE頻帶XI和VII。因此,它們可以通過根據(jù)本發(fā)明的放大器模塊理想地補(bǔ)充,所述根據(jù)本發(fā)明的放大器模塊恰恰被設(shè)計用于所述頻帶的頻率??赡艿氖?,所有電路元件—例如90°混合器或放大器—具有與確定的阻抗—例如50Ω—匹配的輸入端和輸出端。在一個實(shí)施中,放大器模塊的至少一個放大器和/或至少一個90°混合器包括低歐姆的輸出級。尤其功率放大器通常具有比50Ω更低的輸出阻抗。放大器或其輸出級可以具有在例如2Ω至10Ω的范圍內(nèi)的輸出阻抗。I/Q放大器可以具有更高的、盡管如此可以是比50Ω更小的輸出阻抗。I/Q放大器可以具有例如值<20Ω—例如10至20Ω—的輸出阻抗。因此可能的是,當(dāng)使用具有不同于50Ω的輸出阻抗的放大器時,獲得具有改善的有效功率和尤其改善的效率的放大器模塊??赡艿氖?,將阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接到放大器的低歐姆輸出端,以便根據(jù)為其余電路設(shè)置的50Ω的阻抗來匹配所述阻抗。但還可能的是,使后續(xù)電路如此匹配相應(yīng)的放大器,使得后續(xù)電路的輸入阻抗與放大器的低輸出阻抗一致。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括在所述放大器之一和/或所述90°混合器之一之后的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。在一種實(shí)施方式中,所述放大器模塊包括具有兩個并聯(lián)連接的放大器單元和兩個90°混合器的I/Q放大器。I/Q放大器在此是包括兩個可以并聯(lián)連接的放大器單元以及兩個90°混合器的放大器。在此,所述兩個放大器單元通常聯(lián)接在兩個90°混合器之間并聯(lián)連接的路徑中。放大器的放大器單元和90°混合器在此可以具有比50Ω更低的輸入阻抗和輸出阻抗,以便獲得改善的有效功率和尤其改善的效率。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括與90°混合器的第一輸出端聯(lián)接的第一阻抗變換網(wǎng)絡(luò)和與90°混合器的第二輸出端聯(lián)接的第二阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)在此可以在輸出側(cè)與放大器模塊的兩個雙工器聯(lián)接并且所述放大器和/或與放大器聯(lián)接的90°混合器的工作阻抗可以變換到雙工器的工作頻率上。在所述解決方案中,雖然必要的是,設(shè)置兩個不同的阻抗變換網(wǎng)絡(luò);改善的效率的優(yōu)點(diǎn)又抵掉由于根據(jù)要求而附加的額外成本引起的缺點(diǎn)。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括聯(lián)接在90°混合器的第一輸出端和第一阻抗變換網(wǎng)絡(luò)之間的第一放大器單元以及聯(lián)接在90°混合器的第二輸出端和第二阻抗變換網(wǎng)絡(luò)之間的第二放大器單元。然后可能的是,90°混合器具有與放大器的放大器單元的輸入阻抗一致的輸出阻抗,其中所述阻抗可以比50Ω更低。在任何情況下,放大器單元的輸出阻抗通過阻抗變換網(wǎng)絡(luò)變換到與其聯(lián)接的雙工器的工作阻抗上。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括用于放大器或放大器單元的電壓調(diào)制器。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),放大器的電源電壓與相應(yīng)的功率情形匹配時,放大器模塊的上述實(shí)施方式還可以更節(jié)能地工作。在這種電源電壓調(diào)制(英語:envelopetracking:包絡(luò)跟蹤)的情況下,HF放大器的電源電壓匹配瞬時的輸出功率。如果輸出功率低,則降低電源電壓。與此相反,如果輸出功率高,則相應(yīng)地增大電源電壓。由此功率放大器在理想情形下始終接近其最大輸出功率地工作,并且因此很高效地工作。電源電壓調(diào)制的關(guān)鍵部件在此可以是電壓調(diào)制器,所述電壓調(diào)制器優(yōu)選具有高效率并且本身是相對于HF放大器放大低通信號的功率放大器。在電源電壓調(diào)制時,輸出功率隨著由待傳輸?shù)穆晫W(xué)信號的音調(diào)中推導(dǎo)出的頻率而變化。因此,電壓調(diào)制的頻率通常位于音頻頻率處。在低頻率時,構(gòu)建高效功率放大器更為簡單,從而可以容易地獲得高效率的電壓調(diào)制器??赡艿氖?,對于電壓調(diào)制器使用DC/DC轉(zhuǎn)換器的技術(shù)或由音頻技術(shù)已知的放大器原理。電源電壓調(diào)制例如由文章“EnhancedClass-A/ABMobileTerminalPowerAmplifierEfficiencybyInputEnvelopeInjectionAnd'Seif'EnvelopeTracking”(AlirezaKheirkhahi、PeterM.Asbeck和LaurenceE.Larson著(C2011IEEE))公開。然而,目前為止,有問題的是通過由天線反射的TX信號的反向耦合,所述TX信號與直接由放大器提供的實(shí)際TX信號疊加。由疊加引起不匹配,所述不匹配損壞說明放大器必須加載的相應(yīng)功率的包絡(luò)線。原則上可能的是,通過阻抗匹配電路匹配信號路徑和天線的阻抗,以至于包絡(luò)線較少受損壞。然而,這種阻抗匹配電路意味著更高的制造成本。此外,在移動通信設(shè)備的經(jīng)受小型化的趨勢中經(jīng)常就是缺少空間。電源電壓調(diào)制與上面提到的放大器模塊之一一起使用使得阻抗匹配電路的使用成為多余,因?yàn)橛苫旌掀骱碗p工器組成的聯(lián)接引起固有的阻抗匹配,所述固有的阻抗匹配對于對電源電壓調(diào)制的要求足夠。換言之,上面提到的放大器模塊之一的提供連同由混合器/90°混合器和雙工器的聯(lián)接引起放大器的終端電阻幾乎不變化,從而使放大器最佳地加負(fù)載并且沒有由于在天線上的反射而發(fā)生TX信號的損壞。在此,通過阻抗元件—例如電阻,與地聯(lián)接的混合器連接端能夠引開反射的信號。盡管必須為電源電壓調(diào)制設(shè)置附加的、在其方面具有一定的電流消耗的電路部件,整體上可以獲得消耗優(yōu)化的放大器模塊,這尤其在LTE傳輸系統(tǒng)的使用中引起電源的使用壽命方面的優(yōu)點(diǎn)。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括耦合器,用于使用于放大器或放大器單元的電源電壓的調(diào)制的控制信號退耦。在此,使RF信號的功率的確定的百分比從信號路徑中退耦并且用于確定放大器的功率標(biāo)準(zhǔn)。從其方面本身被放大的該信號被提供給放大器或放大器的放大單元,作為電源電壓。在此,放大器的電源電壓與功率相關(guān),從而放大器本身始終工作在最佳工作點(diǎn)上。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括探測器,用于探測放大器或放大器單元的必需的電源電壓。探測器在此可以包括由二極管和/或半導(dǎo)體開關(guān)組成的聯(lián)接。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括放大器或放大器電壓之前的信號路徑中的延遲元件。當(dāng)前電源電壓的求取需要一定的時間間隔△t,RF信號必須在信號路徑中延遲所述時間間隔,以便匹配的電源電壓和RF信號在其中連接有功率放大器的信號路徑中同步地施加到放大器上。在一種實(shí)施方式中,放大器模塊包括用于電源電壓調(diào)制的電路元件和用于去激活用于電源電壓調(diào)制的電路元件的開關(guān)。如果可以預(yù)見例如因?yàn)榭梢灶A(yù)計哪個功率標(biāo)準(zhǔn)由放大器調(diào)用而不需要電源電壓調(diào)制,則此外可以節(jié)省能量,其方式是,去激活電源電壓調(diào)制的相應(yīng)電路元件。自然可能的是,如果用于電源電壓調(diào)制的電路元件又可以有助于能量節(jié)省時,重新激活它們。附圖說明以下根據(jù)實(shí)施例和所屬的圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖根據(jù)示意性的和不按比例的圖示示出本發(fā)明的不同實(shí)施例。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的放大器模塊。圖2示出已知的、由分立元件組成的90°混合器。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的放大器模塊的第一實(shí)施。圖4示出圖3中所示電路的通過特性和絕緣。圖5示出圖4中的剖面圖。圖6示出根據(jù)圖3的電路的反射。圖7根據(jù)本發(fā)明的放大器模塊的第二實(shí)施。圖8示出根據(jù)圖7的放大器模塊的通過特性和絕緣。圖9示出圖8的剖面圖。圖10示出根據(jù)圖9的放大器的反射。圖11示出在兩個90°混合器之間具有兩個放大器單元的放大器模塊的電路框圖。圖12示出在90°混合器和兩個雙工器之間具有兩個阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的放大器模塊的電路框圖。圖13示出在90°混合器和兩個阻抗變換網(wǎng)絡(luò)之間具有放大器的兩個放大器單元的放大器模塊的電路框圖。圖14示出電源電壓調(diào)制時放大的振幅的時間相關(guān)性。圖15示出電源電壓調(diào)制的簡單實(shí)施方式的電路框圖。圖16示出電源電壓調(diào)制的電路元件的擴(kuò)展方案。圖17示出電源電壓調(diào)制的電路元件的另一個擴(kuò)展方案。圖18示出具有耦合器的電源電壓調(diào)制的電路元件。圖19示出具有對稱Rx端口的放大器模塊的框圖。具體實(shí)施方式如圖2所示,90°混合器是具有四個連接端101、102、103、104的電路網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)由分立元件組成的90°混合器解釋工作原理,如圖2所示的那樣。90°混合器對稱地構(gòu)建。在連接端101上施加信號。連接端101和連接端102的連接然后變成干線105。該干線具有電感106。電感106與在旁線108中的另一個電感107磁性耦合。與此相應(yīng)地,來自干線105的輸入信號的一分量退耦并且耦合進(jìn)旁線108中。連接端104與阻抗Z0連接并且通過所述阻抗終止。如果連接端102和103的阻抗相應(yīng)地匹配,則幾乎在連接端101上耦合進(jìn)的全部信號在這兩個連接端102、103上退耦。與此相應(yīng)地,連接端104上幾乎不輸出信號分量并且連接端104實(shí)際上絕緣。在兩個連接端102和103上輸出的信號相對于彼此相移。彼此相對的相移是90°+Δn。Δn對于理想的90°混合器是0°。在真實(shí)的90°混合器中,對于Δn普遍的是約±3°。在最通常的情況下,90°混合器在連接端102上輸出相對于輸入信號相移一角度Φ1的信號,而在連接端103上輸出相對于輸入信號相移一角度Φ2的信號。此外,在理想的90°的情況下,有。角度Φ1和Φ2例如可以采用值0°和90°或值-45°和+45°。通過磁性耦合或電感耦合的耦合常數(shù)可以設(shè)定,哪個信號分量從干線105退耦并且耦合進(jìn)旁線108中。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的放大器模塊的第一實(shí)施例。該放大器模塊具有發(fā)送端口TX、天線端口ANT和接收端口RX。這種電路裝置例如可以用在移動無線電中。在此,發(fā)送端口和接收端口TX、RX通過不同的路徑與相同的天線端口ANT連接。這種電路的決定性的特征參量是選擇以及絕緣。絕緣是用于如下的量度:發(fā)送信號的哪個分量從發(fā)送端口TX到達(dá)接收端口RX。這種信號通常是非期望的。從接收端口RX接收到的信號在移動無線電中僅僅具有很小的信號強(qiáng)度。因此,決定性的是,所述信號沒有附加地還受來自發(fā)送端口TX的寄生信號干擾。所述選擇描述通過范圍中的輻射功率與通過范圍之外的衰減之間的關(guān)系。由于在移動無線電中很小的接收功率,所以接收信號和發(fā)送信號的高的選擇是重要的。另一個決定性的參量是天線阻抗的不匹配的影響。通過用戶的交互可以改變天線的阻抗。應(yīng)如此設(shè)計放大器模塊,使得它盡可能與天線阻抗的波動無關(guān)。此外,根據(jù)本發(fā)明的放大器模塊具有兩個雙工器DPXl、DPX2和三個90°混合器HYB1、HYB2、HYB3。發(fā)送端口TX連接到90°混合器的連接端4上。施加在連接端4上的輸入信號從90°混合器HYB1輸出到連接端5和6上,其中輸出的信號彼此相移90°并且具有相對于輸入信號低約3dB的信號強(qiáng)度。在連接端5上輸出相對于90°混合器的輸入信號相移Φ2的信號。在連接端6上輸出的信號相對于輸入信號相移一角度Φ1。此外,在90°混合器HYB1的第四連接端7上施加負(fù)載阻抗,例如50Ω的負(fù)載電阻。所述負(fù)載阻抗還可以包括從R、L和C組成部分中選擇的其他元件。所述負(fù)載阻抗負(fù)責(zé)阻抗匹配。90°混合器HYB1的連接端5和6分別與放大器PA1、PA2連接。放大器PA1、PA2的輸出端又分別與兩個雙工器DPXl、DPX2之一連接。接收端口RX同樣與90°混合器HYB2連接,更確切地說與90°混合器HYB2的連接端8連接。所述90°混合器的連接端9和10同樣分別與兩個雙工器DPXl、DPX2之一連接。90°混合器HYB2的第四連接端11通過負(fù)載阻抗接地。天線端口ANT與90°混合器HYB3連接,更確切地說與所述90°混合器的連接端12連接。所述90°混合器HYB3的兩個其他的連接端13、14分別與雙工器連接。所述90°混合器HYB3的第四連接端通過負(fù)載阻抗接地。所述90°混合器HYB1、HYB2、HYB3和雙工器DPXl、DPX2如此彼此聯(lián)接,使得由于雙工器DPXl、DPX2的有限的絕緣到達(dá)接收端口RX的發(fā)送信號在理想情況下相互抵消。在不同的信號路徑上到達(dá)天線端口ANT的發(fā)送信號同時相長干涉。圖4示出用于根據(jù)第一實(shí)施的放大器模塊的通過特性??紤]一種放大器模塊,其中在天線上施加3:1的駐波比。從0°到360°以20°步長分步增加相位角度,從而產(chǎn)生圖4中所示的曲線簇。曲線S21根據(jù)信號的頻率描述TX濾波器的插入衰減,也就是說,從發(fā)送端口TX到天線端口ANT的傳送。曲線S32根據(jù)信號的頻率描述RX濾波器的插入衰減,也就是說,從天線端口ANT到接收端口RX的傳送。曲線S31描述雙工器的絕緣,也就是說,信號從發(fā)送端口TX到接收端口RX的傳送。圖5示出圖4中所示的通過特性的剖面圖的放大。圖5中示出TX濾波器的通過范圍和RX濾波器的通過范圍。圖6示出用于圖3中所示的放大器模塊的曲線S11和S33。在此也從天線上3:1的駐波比出發(fā)。從0°到360°以20°步長分步增加相位角度,從而產(chǎn)生圖6中所示的曲線簇。曲線S11描述在發(fā)送端口TX上反射的信號分量。曲線S33描述在接收端口RX上反射的信號分量。圖7示出本發(fā)明的第二實(shí)施例。相對于第一實(shí)施例,兩個放大器PA1、PA2已被移除并且通過唯一的放大器PA取代,所述唯一的放大器串聯(lián)地設(shè)置在發(fā)送端口TX和與發(fā)送端口TX連接的90°混合器HYB1之間。所述電路裝置顯著改善了發(fā)送端口和接收端口TX、RX之間的絕緣。圖8示出圖7中示出的放大器模塊的通過特性和絕緣,其中從天線上3:1的駐波比出發(fā)并且從0°到360°以20°步長分步增加相位角度。圖9示出圖8中所示的通過特性的剖面圖,并且圖10示出用于圖7中所示的電路裝置的曲線S33和S11。又從天線上3:1的駐波比出發(fā)并且從0°到360°以20°步長分步增加相位角度。圖4和8的比較示出,對于根據(jù)第二實(shí)施例的電路裝置,發(fā)送端口和接收端口之間的絕緣改善超過10dB。此外,圖10示出即使在天線不匹配的情況下,也改善了駐波比的變化。與此相應(yīng)地,插入衰減的波動很小。圖5與圖9的比較示出相應(yīng)通帶中振幅波紋的減少,這尤其對于LTE信號是重要的前提。圖11示出放大器模塊的電路框圖(等效電路圖),其中在發(fā)送端口TX和在TX側(cè)與兩個雙工器聯(lián)接的90°混合器HYB之間聯(lián)接I/Q放大器。所述I/Q放大器包括在TX側(cè)的混合器HYB以及在天線側(cè)的混合器HYB。在TX側(cè)的混合器HYB的輸出連接端與在天線側(cè)的混合器HYB的輸入連接端之間聯(lián)接放大器PA在并聯(lián)的路徑中的兩個放大器單元。所述放大器單元可以包括低歐姆的輸入連接端或輸出連接端。與此聯(lián)接的90°混合器HYB可以相應(yīng)地匹配,從而不必直接在繼放大器單元之后設(shè)置阻抗變換網(wǎng)絡(luò)。因此,可以獲得不必專門根據(jù)50Ω輸出阻抗匹配并且因此可以更節(jié)能地工作的放大器。圖12示出放大器模塊的電路框圖,其中在一側(cè)與TX端口TX聯(lián)接的放大器PA與另一側(cè)雙工器之間聯(lián)接90°混合器和與90°混合器串聯(lián)的阻抗變換網(wǎng)絡(luò)MN。該阻抗變換轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(Impedanz-Transformations-Schaltwerke)MN在此聯(lián)接在90°混合器的各一個輸出端與兩個雙工器之一之間。圖13示出放大器模塊的電路框圖,其中在發(fā)送端口TX和兩個雙工器之間連接90°混合器、放大器PA的兩個放大器單元以及兩個阻抗變換網(wǎng)絡(luò)MN。該90°混合器HYB在此直接與發(fā)送端口TX聯(lián)接。所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)MN中的各一個與這兩個雙工器中的各一個聯(lián)接。這兩個放大器單元在并聯(lián)的路徑中聯(lián)接在90°混合器HYB和阻抗變換網(wǎng)絡(luò)MN之間。圖14示例性地示出放大器的功率信號的包絡(luò)線的振幅的時間相關(guān)性并且在此說明電源電壓調(diào)制VM。在電源電壓調(diào)制的情況下,可以根據(jù)待傳輸?shù)漠?dāng)前功率來在不同的振幅A1和A2之間設(shè)定放大器模塊的放大器的電源電壓。在此還能夠短暫地實(shí)現(xiàn)超過較大的振幅A2。整體上給放大器提供一電壓,所述電壓被如此選擇或與待傳輸?shù)腞F信號匹配,使得放大器始終在最佳的工作范圍中并且因此很節(jié)能地工作。因此,圖14中所示的曲線示出待傳輸?shù)腞F信號的包絡(luò)線,其確定放大器的電源電壓。圖15示出借助電源電壓調(diào)制工作的放大器模塊的一個簡單的擴(kuò)展方案,所述放大器模塊包括聯(lián)接在信號路徑SP中的放大器PA以及包絡(luò)線跟蹤器ET(英語:envelopetracker)來作為電路部件VMC。圖16示出在信號路徑SP中包括延遲部件DC的放大器模塊的一個擴(kuò)展方案。此外,在信號路徑SP中聯(lián)接驅(qū)動器電路DRV。在放大器PA的輸出端上聯(lián)接阻抗變換網(wǎng)絡(luò)MN。圖17示出放大器模塊的電路框圖,其中用于電源電壓調(diào)制的部件VMC包括開關(guān)SW,借助所述開關(guān),包絡(luò)線跟蹤器ET可以耦合到信號路徑SP上或與該信號路徑分開。此外,還存在開關(guān)SW,借助該開關(guān)SW,可以在要棄用電源電壓調(diào)制的情況下繞開從包絡(luò)線跟蹤器ET得到其電源電壓的放大器PA。在放大器PA的輸出連接端上聯(lián)接有阻抗變換網(wǎng)絡(luò)MN或阻抗變換網(wǎng)絡(luò)MN與橋接開關(guān)SW聯(lián)接,所述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的輸出端與雙工器DPX的TX濾波器聯(lián)接。放大模塊的所有信號路徑可以均衡地(即對地對稱地)或不均衡地(即非對地對稱地)構(gòu)造。在圖17的示例性圖示中,TX信號路徑不均衡地實(shí)現(xiàn),而雙工器DPX的RX濾波器的RX輸出端均衡地實(shí)現(xiàn)。圖18示出電源電壓調(diào)制VMC的電路元件的一個擴(kuò)展方案,其中在信號路徑SP中聯(lián)接耦合器C,以便使TX信號的功率的確定的百分比退耦并且通過包絡(luò)線跟蹤器ET作為電源電壓輸送到功率放大器PA。圖19示出具有對稱Rx端口的放大器模塊的框圖。與例如根據(jù)圖7解釋的那樣的、具有僅僅非對稱端口的實(shí)施相比,在此需要附加的混合器。所述放大器模塊具有兩個雙工器DPX1、DPX2和四個90°混合器HYB1、HYB2、HYB3、HYB4。發(fā)送端口TX連接到90°混合器HBY4的第一連接端上。施加在所述連接端上的輸入信號又從90°混合器HBY4輸出到兩個其他的連接端上,其中輸出的信號彼此相移90°并且具有相對于輸入信號小約3dB的信號強(qiáng)度。這兩個輸出端分別與相應(yīng)雙工器DPX1、DPX2聯(lián)接。其他的混合器也可以類似地或相同地構(gòu)造并且又以兩個彼此相移的輸出端的形式分別輸出輸入信號。兩個雙工器DPX1、DPX2的天線側(cè)的輸出借助另一個混合器HYB1在天線ANT上合并。所述雙工器分別具有對稱的Rx輸出端,所述對稱的Rx輸出端具有兩個連接端(用于對稱的信號饋送)。兩個雙工器的Rx輸出端的連接端中的各一個與混合器HYB2、HYB3中的各一個混合器的輸入端連接。在此,這兩個信號相位適當(dāng)(phasenrichtig)相加地在輸出端上輸出并且輸送到Rx端口RX的相應(yīng)連接端。在Tx端口TX和第一混合器HYB4之間設(shè)置放大器PA。此外,與根據(jù)先前的實(shí)施例解釋的相同的作用原理和優(yōu)點(diǎn)在此也適用。這表明,可以借助僅僅一個附加的混合器(相對于具有非對稱Rx端口的放大器模塊)實(shí)現(xiàn)具有對稱Rx端口的放大器模塊。
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