[发明专利]一种高效率多模射频发射机

说明书

本申请公开了一种高效率多模射频发射机，包括参考信号生成模块、多电平输出直流‑直流转换器、线性发射链路、高效率发射链路以及阻抗匹配网络。所述参考信号生成模块生成控制信号提供给多电平输出直流‑直流转换器。所述多电平输出直流‑直流转换器根据所述控制信号输出相应电平用作每条链路中功放的电源电压。所述线性发射链路依次包括数模转换器、重构滤波器、上变频器和线性放大器。所述高效率发射链路依次包括调相/调频模块、分频器和非线性功放。各个链路共用同一个阻抗匹配网络，并且只有一个射频输出端口。本申请实现多个发射机链路共用一个阻抗匹配网络和一个射频输出端口，省掉若干匹配网络以及片外的多路开关，大大降低系统整体成本。

技术领域

本申请涉及无线通信和集成电路领域，特别是涉及一种多模射频发射机。

背景技术

当前射频发射机链路为了满足不同的无线标准与应用场合，通常会针对发射机链路的如下指标进行系统级和电路级的优化。

一、饱和输出功率。它由输出负载和发射机电源电压决定，更高的电源电压可以得到更高的饱和输出功率。

二、线性度。高线性度可以保证高质量输出信号，但通常需要更复杂的电路设计和更多的功耗。根据信号调制方式的不同，对发射机的线性度有不同要求。比如Wi-Fi发射机通常比BT（蓝牙）和BLE（低功耗蓝牙）发射机要求更高的线性度。

三、工作效率。由于发射机发射的信号通常要求传输较远距离，因此发射出来的信号功率一定要较大，这就需要很仔细地设计发射机的工作效率。工作效率对移动设备——比如手机和智能手表等——尤为重要，该类设备需要高效率以提升电池使用时间。

四、芯片面积。更大的芯片面积意味着更高的芯片成本，这对低成本产品有很强制约性。

五、芯片集成度和片外分立器件。系统工作需要的片外器件数量和种类严重制约总体成本，因此亟需提高芯片的集成度，从而降低甚至消除对片外器件的依赖。

为了满足通信系统整体指标的要求并迎合移动设备对长电池寿命的需求，现有的多模式射频发射机通常会使用多个功率放大器（功放），再经多路开关选择输出，如图1所示。它可以根据不同无线标准的指标需求优化相应链路的饱和输出功率、线性度与工作效率，但是这种方案占用芯片面积极大，成本极高。如果用片外器件实现也会增加系统整体的物料成本，同时芯片需要留有三个射频输出接口，增加了封装复杂性。增加的开关还会给发射链路引入更多的插入损耗，从而影响到系统的整体效率。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是传统多模发射机系统中需要多个片上功放以及片外的多路开关，导致系统能效降低，复杂度和成本增加的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出了一种高效率多模射频发射机，包括参考信号生成模块、多电平输出直流-直流转换器、线性发射链路、高效率发射链路以及阻抗匹配网络。所述参考信号生成模块生成控制信号提供给多电平输出直流-直流转换器。所述多电平输出直流-直流转换器根据所述控制信号输出相应电平用作每条链路中功放的电源电压。所述线性发射链路依次包括数模转换器、重构滤波器、上变频器和线性放大器。所述高效率发射链路依次包括调相/调频模块、分频器和非线性功放。各个链路共用同一个阻抗匹配网络，并且只有一个射频输出端口。本申请实现多个发射机链路共用一个阻抗匹配网络和一个射频输出端口，从而省掉若干匹配网络以及片外的多路开关，大大降低系统整体成本。

进一步地，所述多模包括Wi-Fi、BT、BLE、zigbee、GPRS、NB-IOT。本申请提出的射频发射机可以工作在上述多个工作模式。

进一步地，所述控制信号是电压、电流或者其它可供编码的数字信号。

进一步地，所述多电平输出直流-直流转换器是LDO、降压DC-DC、升压DC-DC、升降压DC-DC变换器的任一种。

进一步地，所述调相/调频模块改为频率综合器。