專利名稱：Rf功率放大器的制作方法
RF功率狄器
本申請(qǐng)要求于2006年6月19日M的日本申請(qǐng)JP2006468285、于2006
的^jy^,這些申絲內(nèi)輛過參考結(jié)合林申請(qǐng)中。
^N5域
本義明涉及用于RF ^的RF功率^bt器，其可以包含^jfet信終端工具、 例如用于與差站通信的便攜式電^f端中或vj5Ej^中使用。^fc，涉及一種 才^，有利于借助RF功率iUL器中的兩個(gè)或多個(gè)^l功率;^^NML4^ 率效率。術(shù)儉'高頻功率iUc器"^b^H"術(shù)譯'RF功率;^L器"。
背景絲
當(dāng)前在4^tfr^^范圍內(nèi)使用了名^t通信系統(tǒng)。這，些通信系統(tǒng)不一定相同，因 為新舊通信系g混合，并且國^間的頻率和^^^foH:不同。因此，為
了在4HfrJH^^^攜^f端，該終端就需要支持^t類型的系統(tǒng)，并要^其 中財(cái)支妝些系統(tǒng)的兩個(gè)或多個(gè)高頻功率^UL救。然而，這會(huì)導(dǎo)致便攜式 終端尺寸和重量的增加。如果實(shí)現(xiàn)"^t支持兩個(gè)或多^Ht信系統(tǒng)并J^:^^高 的高頻;^器(多^Uc器)4^決這個(gè)問題，絲可能減小便攜iC^端的尺 寸和重量。
為了實(shí)現(xiàn)以上所述目的，已經(jīng)公開了^t方法。在專利文獻(xiàn)1到4中說明 了這些方法的例子，這將擬肖后指明。^il些狄中，專利狄1到3中輛 述了"^t包^f吏用多赫蒂(Doherty);^:器的^^。關(guān)于這種技術(shù)，可以期望
在中到高輸出的范圍內(nèi)得到較高的效率，即使當(dāng)輸出水平^時(shí)也能夠?qū)峬
一點(diǎn).另一方面，專利文獻(xiàn)4描述了—減小在負(fù)栽變化時(shí)易于jS^的輸出功 率的波動(dòng)的技術(shù)。
通常，這種RF功率^^^求高功率附加效率和高輸出功率，將^面
指明的非專利文獻(xiàn)l包^~"^依##_稱為威爾金森(Wffldnson)型結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)的RF功率;^L器的描iL這是因?yàn)榧词褂?U^L教降，小M^ff也能夠 提供高增益、低匹配Q因數(shù)(寬帶)、缺的相M性，并且節(jié)省^。
這種結(jié)構(gòu)，為這種小功率放大器的輸入端^X輸A^器，將輸入功率分到輸 入端。另外，為小功率狄器的輸出端iM輸出齡器，微出功^^成一 個(gè)渝出功率。輸A^輸出^^^-個(gè)都包含X/4波長線，其產(chǎn)生90度相位偏 移。由于混^^恭降兩個(gè)功率;^bkL器4foHl分離，即使當(dāng)一個(gè)放大器J^ti^ 時(shí)，另一個(gè)也能夠工作。麵面#^兌明的非專利文獻(xiàn)1中，說明了該RF功率 ;jUc器iE41供固定^r入P^，并允許消5H"次條:fc5L消除反向的互調(diào)失真。
另外，非專利狄2包含對(duì)HlF功率狄器的描述，該功率狄H^ 據(jù)DD"CIMA (分立W^總體f誠匹酉說大器，divided device and collectively impedanc^matehedamp腿er)結(jié)構(gòu)，其包舍LC，電路，以代替在非專利文 獻(xiàn)l中所述的V4波絲。矽卜，在該結(jié)構(gòu)中，銅小狄糾來代替;Ubt器 件。
W卜，非專利狄1包^M RF狄器的描述，^H^t稱為多赫蒂 型結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，該RF功率iUc器包M置于B類的主功率iU^器和偏置于C 類的輔助功率^器的組合。^J^結(jié)構(gòu)，當(dāng)i^^v功^^氐時(shí)，只有主功率放 大器工作，輔助功率狄^W關(guān)閉。當(dāng)輸入振幅增;U忡等輸入功率時(shí)，輔 助功率放大器^t活。波長pm變換器^fc^接在兩個(gè)功率放大器的輸出之 間，其通it^"入功^^低時(shí)利用大負(fù)栽、^^入功械高時(shí)利用小負(fù)栽的負(fù) 載調(diào)制來實(shí)現(xiàn)高功率附加效率.
jH-卜，非專利文獻(xiàn)3包含以下描逸在多赫蒂型RF功率iU^器中，兩個(gè) 相同的器件^作偏置于AB類的主功率iU^器和偏置于C類的輔助功率ibt
另外，在專利文獻(xiàn)4中介紹了一種基于MEMS (#^電系統(tǒng)，Micro electromechanical System)的RF-MEMS開關(guān)。據(jù)^il該開關(guān)JJl出優(yōu)異的高 頻特性，并能夠利用與VLSI ^Ma似的^^來設(shè)"H^^to
專利i^狀1 — 4和非專利文獻(xiàn)1 — 4如下.
專利iL^l: USPNo.6374092。
專利文獻(xiàn)2: JP-A-2004-173231。
專利文獻(xiàn)3: USPNo.6204731。 專利文獻(xiàn)4: USPNo.6954623,
非專利文獻(xiàn)1: Frederic HJRaab等，"Power Amplifier and IVansmitter for RF and Mic層ave，，4EEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES，VOL50^NO3， MARCH 2002^PP,814"826。
非專利i^ 2: Isao Yoshida等，"A3.6V 4W 0.2cc Si Power-MOS"Amp腿er Module for GSM Handset Phones",1998 IEEE International Solid State Circuits Conference DIGEST OF TECHNICAL PAPERS，P,50"51 。
非專利文獻(xiàn)3: Ingo Dettmann等，"Comparison of a Single~Ended Class AB^a Balance and a Doherty Power Amp腿er"j2005 IEEE Proceedings Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings,VOL.2, 4-7 December 2005， PP.1"4。
非專利ili獻(xiàn)4: Elliot RJBrown，"RF-MEMS Switches for Reconfigurable Itegrated Circuite"JEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHMQUES，VOL46^N0.11， NOVEMBER 1998， PR1868^1亂

發(fā)明內(nèi)容
^^在專利i^ 1中所述的M,高頻功率i^器設(shè)備1400 M如圖34 所示的結(jié)構(gòu)。在該狄器設(shè)備中，對(duì)并賊接的狄器脅乂下手段， 以便使多赫蒂^L器產(chǎn)生線't^L器的^0 ;IU^兌，對(duì)栽》:fc^L器1410的偏 ^A固定的，而僅##輸入信號(hào)功率在預(yù)定閾值切^#"值改大器(peaking amp腿er) 1411的偏置，由jM"線'li^行^i^
然而，即使具有如圖34所示結(jié)構(gòu)的高頻功率狄^W如圖35所示的、 相對(duì)于輸入功率(Pj量的功率增錄功率附加效率(PAE)棒性。換句"^兌， 輸入功率量的預(yù)定閾值^于切換模式，在閾值附ii^繁的功率變^ttS^導(dǎo)致功 M益(Gain)、功率附加效率(PAE) ^N^差的i5ii^。
如Ji^斤述，專利文獻(xiàn)1中所述的^的特征是^t輸入信號(hào)功率是否超 過^t定義的閾佳來切，置；使并^^接的兩個(gè)功率^bt器中的一個(gè)的偏置 固定.因此，輸入功率在^t^C的閾但附近的頻繁變^^導(dǎo)IfeM賴偏置切 換，i!X會(huì)導(dǎo)致功率增益、電流、相位等的^1 ,結(jié)果，便攜式終端的控制系^^/或^yh系^P^到絲的影響。另外，^￡#^1#-個(gè)問炮僅
借助于^一個(gè)^器的偏置，不能改善工作在中等或更低渝出水平的;^器 設(shè)備的效率，
jH外，對(duì)于在專利文獻(xiàn)2和3中所述的^m^來說，采用了通過使用多赫蒂 狄器iMt善線性的敘。然而，該技^yLit樣的問^:輸入功率量在預(yù)定 閾值附近的頻繁變^r^致功率增益、功率附加效率、相位差等的iSti4^化。
另一方面，絲如在專利文獻(xiàn)4中所述的另"^^MMt為在專利文獻(xiàn)l到 3中所iMl的絲的^R^。 #*^亥絲，減小了由負(fù)栽的變化而引起的輸出
功率的變4匕，而無需^謙^隔離器之類的^M^K
然而，專利文獻(xiàn)4中所述的:a^4^1樣的問赴能夠獲得最佳輸出f誠
值的范圍 1制扭大器的線*1±^中。狄因?yàn)槔镁哂邢辔徊罘謩e^#在
+45和>45度的兩個(gè);^^，當(dāng)?shù)移鞯呢?fù)載變化時(shí)，輸出功率中的變^^抑 制。
當(dāng)與各自的調(diào)制模^目對(duì)應(yīng)的多個(gè)敗器電5^^動(dòng)態(tài)地切換并^t的多模 便攜式電話占據(jù)支配'14AMi時(shí)，產(chǎn)生另一個(gè)問赴這種多模便攜式電話在性能 上被要絲電路切換時(shí)，##功率增益的魏'|^4目位的錄性，以減小由負(fù) 栽變化而引起的輸出功率的變化。然而，專利文獻(xiàn)l到4中所述的#^:有考
劍這一問l
^MC明之前，發(fā)明者已經(jīng)>^究了 LDMOS (^擴(kuò)散金屬勤^^f^， Lateral Diffiised Metal Oxide Semiconductor)晶體管的^TA^功率^w^出功^L 間的關(guān)系以及輸出功率和功率附加效^U'司的關(guān)系。在此情況下，LDMOS晶 體管是RF功率狄器的^^功率狄辦，
圖15是示出輸入功率Pjn (dBm)和輸出功率P礎(chǔ)(dBm)之間關(guān)系的曲 線圖，由圖15所示的關(guān)系可以理解，與將電源電壓Vcci議為3.0伏的較4維 相t誠，當(dāng)電源電壓￥05"&^5.0伏的較綠時(shí)，樹i^目同的輸入功率Pfa (dBm),能夠獲得更高的輸出功率P她(dBm )。
圖16是示出輸出功率P^ (dBm)與功率附加效率PAE ( % )之間關(guān)系的 曲線圖。功率附加效率PAE ( % )通it^下給出
PAE^(P,Pto)/PDc4i4^ 1
4jtbPort是RF輸出功率，Pfa是RF輸入功率，并且Pdc^JL^^仏如圖16
所示，當(dāng)為電源電壓Vdd輛3.5伏的4維時(shí)，相對(duì)于約36dBm的輸出功率 P卵t (dBm)的低值，獲得了約68。/。作為最大功率附加效率PAE ( % )。 ^卜， 當(dāng)為電源電壓Vdd釆用4伏的中間值時(shí)，相對(duì)于約37dBm的輸出功率P t (dBm)的中間值，獲得了約690/。作為最大功率附加效率PAE。 0卜，當(dāng)為電 源電壓Vdd釆用5伏的喬值時(shí)，相對(duì)于約39dBm的輸出功率P。ut (dBm)的高 值，獲得了約69%作為最大功率附加效率PAE。順便提一下，M情況下的 LDMOS晶體管的滅級(jí)Wg是49mm。
圖17是示出當(dāng)LDMOS晶體管的^feltJL Wg改變?yōu)?9、39和28mm時(shí)， 輸出功率P。ut (dBm)與功率附加效率PAE ( % )之間關(guān)系的曲線圖。對(duì)于這 個(gè)關(guān)系，可知以下內(nèi)容。當(dāng)X^^l狄WgiMl28mm的較小值時(shí)，對(duì)樹于約 35.8 i36.6dBm的低渝出功率Pout (dBm)，獲得了不低于80%的高值作為最 大功率附加效率PAE ( % )。當(dāng)為,^JLWg M 39mm的中間值時(shí)，相對(duì) 于約36.1至36.5犯111的中等輸出功率？喊(dBm)，獲得了約80%的相對(duì)高值 作為最大功率附加效率PAE ( % )。當(dāng)為Wl^L Wg ^ 49mm的^A值時(shí)， 相對(duì)于約36.8dBm的高輸出功率(dBm)，獲得了約75%的相對(duì)>[^4作為 最大功率附加效率PAE ( % )。 Lg都為0.22mn，其對(duì)于具有28mm
的較小#^^>1 Wg的小尺寸恭降、^ 39mm的中等^l^LWg的中等尺 寸恭降、以及M49mm的^^^^Wg的大尺寸ll^是共同的。
通itv:Ui^f究，在^MUill得了以下研究結(jié)果。 第一個(gè)研究結(jié)果
在RF功率^bt器的輸出功率Po^較低的情況下，利用具有較小 ^ Wg的LDMOS晶體管;3Mti^率附加效率PAE。與jtbNl反，M出功率Pout 較高的情況下，利用具有^JcW^Jl Wg的LDMOS晶體管3Mt4^率附加 效率PAE.(見圖17) 第^h研究結(jié)果
在RF功率iUL器的輸出功率P^較高的情況下，利用較高的電源電壓Vdd 來改4^率附加效率PAE。與W目反，在RF功率iUL器的輸出功率P。ut較低 的情況下，利用較低的電源電壓VddiMtl^率附加效率PAE。(見圖16) 、明圣Ai^明^"MJu^站
做出的，
基于這些研究結(jié)果，發(fā)明者得到了械明的J^^M^恩想，包拾當(dāng)RF 功率^:器的輸出功率P她較低時(shí)，利用小尺寸^tm來,RF功率iU^; 當(dāng)RF功率狄器的輸出功率Pout較高時(shí)，利用;UC寸狄糾來她RF功率 M;以及才Mt兩個(gè)i^^^的輸入偏置電壓差和從位于前級(jí)的RF驅(qū)動(dòng)^t 大電路的輸出戶/f^"入的RF輸入信號(hào)振幅的變化，來旨小尺寸iUe^ff與大 尺寸iU^H^之間的、RF功率放大中的任^S&比(role sharing rate)的切換。 對(duì)于多赫蒂型RF功率iUL器來說，與^^，&中所述^^恩船目似的 思想是已知的。然而，多赫蒂型RF狄器包^P在非專利i^3中所述的兩 個(gè)相同教降，M少^L明差^t^恩想的前半和中間^^。
妙卜，在用于改善功率附加效率的第二冷研究結(jié)果的^上，發(fā)明者得到
了更絲的^t^更趟。該思趟包拾當(dāng)RF功率;^L器的輸出功率P。ut低時(shí)，將 小尺寸狄m的輸出電極的電源電錄制為較"f維；當(dāng)RF功率狄器的輸 出功率Pout高時(shí)，將;UC寸iU^糾的輸出電極的電源電錄制為較i^iL。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提^""^高頻功率狄器，不將工作在4輸 出功率缺高輸出功率，都能夠昆高的功率附加效^#性，
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提^""^有多模能力的RF功率M器，其中減小 了絲'l!i^中由于iU^器上負(fù)栽的變化而產(chǎn)生的輸出功率的變化。
通it^:的說明和附圖，本發(fā)明的上ii^^其它目的和新的特;(iM^變得明顯。
以下將^E^與^L明的這些方面有關(guān)的M形式，
1I絲明-^形式的RF功率狄器&^第-^^UW (Ql)和笫^r^bt 辦(Q2)，作為并^^接^jfe^入端(RFJn)和輸出端(RF_Out)之間的末 級(jí)功率iUL糾.在一個(gè)/>共的4^芯片(Chipl )上形絲一;^辦(Q1) 和笫《^^^# (Q2)。第一放大M (Ql)輸入端的第-^置電壓(Vgl) 被i議為高于第^^bt教降(Q2)輸入端的第二偏置電壓(Vg2),以使得第一 鈥醋(Ql)可工作于B類和AB R間的^-"工作類，并JL^^r^bUW (Q2)可工作于WT低于7t (180°)的導(dǎo)通角(conductionangle)的C類，其 中B類M7t (180°)的"fHt角，AB類^7t (18(F)到2tt (360°)的導(dǎo)通角。 第一狄器件(Ql)的第一有效^fr尺寸(Wgql)有意i議為小于超過特 體芯片的制造M范圍的、第Ji^L象降(Q2)的第4效0^尺寸(Wgq2) (見圖l)。
^^^L明形式的裝置，通過以下#^能夠?qū)?^5期的目的。在4^r
出功，間，輸入端(RF—In)的RF輸入功^Ht號(hào)的振幅水平處于低狀態(tài)，因 jH^C提供了低的第二偏置電壓(Vg2)的第1大恭降(Q2)仍然停用。與此 相反，被提供了高的第4置電壓(Vgl)的第一iUc^ff (Ql) ^U^輸入端 (RFJn)的RF輸入功辨號(hào)。此時(shí)，由于第一狄糾(Ql)的第一有效 H^尺寸(Wgql)小，因此能夠改善相對(duì)于低渝出功率P。ut (膽m)的功率附 加效率PAE ( % )。在高輸出功賴間，由于輸入端(RF_In)上的RF輸入功 ^ft號(hào)的振幅水平上升，不^f^一iU:^ff (Ql),而JLf ^^M (Q2) ^UUJt自輸入端(RFJn )的RF輸入功#號(hào)。此時(shí)，由于笫>=*^^#( Q2) 的笫^"效^ff尺寸(W明2)大，因此能夠改輛對(duì)于高輸出功率(RFJ)ut) 的功率附加效率(PAE)(見圖2 )。
^^發(fā)明特定形式的RF功率i^器中，通鄉(xiāng)一負(fù)栽器件(Lddl)向第 一;aUc糾(Ql)的輸出電極提供第一電源電壓(Vddl)，通鄉(xiāng)二負(fù)栽|1# (Ldd2)向第^大辦(Q2)的輸出電極提供第二電源電壓(Vdd2 )，并且 電源l^供電路(PW_Sply)工作，以4吏得第一電源電壓(Vddl)的電平響應(yīng)于 RF功率iU^器的輸出功率(RF_Out)水平的減小而減小(見圖1)。
^^本發(fā)明特定形式的M，當(dāng)RF功率it^器的輸出功率(RF一Out)的 水平較低時(shí)，提^^第一狄醋(Ql)的輸出電極的第一電源電壓(Vddl) 的電平斷氐。因此，如在第^m結(jié)果中所述，當(dāng)RF功率;aUL器的輸出功率 較低時(shí)，利用低電源電壓(Vdd) iMt輛率附加效率PAE。
^C明特定形式的RF功率i^器中，通鄉(xiāng)一負(fù)載糾(Lddl)向第 一iU^糾(Ql)的輸出電極提供第一電源電壓(Vddl)，通it^二負(fù)栽辦 (Ldd2)向第^r^bt^ff (Q2)的輸出電極提供第二電源電壓(Vdd2)，電源 提供4i^(PW^Sply)工作，以使得響應(yīng)于RF功率;^器的輸出功率(RFLOut) 水平的上升，第二電源電壓(Vdd2)的電平上升(見圖1).
^!4^L明特定形式的紐，當(dāng)RF功率;^L器的輸出功率(RFJ)ut)的 水平較高時(shí)，提^^第^b^糾(Q2)的輸出電極的第二電源電壓(Vdd2) 的電平上升.因此，如在第J^^f究結(jié)果中所述，當(dāng)RF功率;aUL器的輸出功率 較高時(shí)，利用高電源電壓(Vdd) iMti^率附加效率PAE。
4^發(fā)明特定形式的RF功率放大器中，1/4波儲(chǔ)出線(OutjnjLn)連 接在輸出端(RF_Out)與第一;^L教泮(Ql)的輸出電極之間，1/4波"l^r入 線(In_lV_Ln)連接在第^bt糾(Q2)的輸入電極與輸入端(RFJn)之 間，從而笫^fp第J^L教降(Ql、 Q2)按照多赫蒂系統(tǒng)而工作(見圖6)。
本發(fā)明特定形式的RF功率iUL器還&^ RF驅(qū)動(dòng);OUe級(jí)(lst_Amp、 2nd_Amp)，用于驅(qū)動(dòng)^l功率放大糾(Ql、 Q2)。在該RF放大器中，將外 部電源電壓(Vdd)提供給電源提供電路(DC-DC^Coiiv、 DBC1、 DBC2)，將 第一電源電壓(Vddl)和第二電源電壓(Vdd2)分別提^^第4第^bUI 件(Ql、 Q2)，其中笫一電源電壓(Vddl)和第二電源電壓(Vdd2)響應(yīng)于 發(fā)射水平指定信號(hào)(Vramp)的電平而受到控制(見圖8)。
^ife^發(fā)B月特定形式的RF功率狄器中，通鄉(xiāng)一負(fù)栽辦(Lddl)向第 一M辦(Ql)的輸出電極提供第一電源電壓(Vddl)，通it^二負(fù)載辦 (Ldd2)向第^r^bt辦(Q2)的輸出電極提供第二電源電壓(Vdd2)，電源 提供電路(DC-DC一Conv、 DBC1、 DBC2)工作，以使得第一電源電壓(Vddl) 的電平響應(yīng)于RF功率iU^器的輸出功率(RF_Out)水平的減小而減小(見圖 10)。
^^發(fā)明特定形式的RF功率狄器中，通鄉(xiāng)一負(fù)載糾(Lddl)向第 ""^L糾(Ql)的輸出電極提供第一電源電壓(Vddl),通it^二負(fù)栽糾 (Ldd2)向第^T^Uc^ff (Q2)的輸出電極提供第二電源電壓(Vdd2 )，電源 提供電路(DC-DCLConv、 DBC1、 DBC2)工作，以4吏得第二電源電壓(Vdd2) 的電平響應(yīng)于RF功率;^器的輸出功率(RF一Out)水平的上升而上升(見圖 10)。
^^發(fā)明特定形式的RF功率^e器中，電源提供電路(DC-DC一Conv、 DBC1、 DBC2) ^由開關(guān)M器(switchingregulator) M的DC-DC轉(zhuǎn)換 器(DC-DC_Conv)(見圖9 )。
本發(fā)明特定形式的RF功率;fcUI^:功率檢測(cè)器(PW_Det)，用于檢 測(cè)與來自輸出端(RF一Out)的輸出功率(RF_Out)有關(guān)的水平；^J^Ul器 (Err_Amp)，用于在被提供了發(fā)射水平指定信號(hào)(Vramp )和功率檢測(cè)器 (PW_Det)的功率御'膽號(hào)(Vdet)時(shí)，產(chǎn)生自動(dòng)功^制信號(hào)(Vapc);驅(qū) 動(dòng)i^A^偏置電路(lstGBC、 2ndGBC )，用于響應(yīng)于由^Ji^器(Err_Amp) 產(chǎn)生的自動(dòng)功率控制信號(hào)(Vapc)，來控制RF驅(qū)動(dòng)M大級(jí)(lst一Amp、 2nd_Amp)的驅(qū)動(dòng)^A^偏置電壓(lstVgb、 2ndVgb)的電平；；SUM^T入偏置 電路(GBC1、 GBC2)，用于響應(yīng)于由^Jit大器(Err_Amp)產(chǎn)生的自動(dòng)功 ##制信號(hào)(V叩c)， M制作為^l功率;^L^fr (Ql、 Q2)的第4第二 放大教ft (Ql、 Q2)的末M^T入偏置電壓(3rd一lVgb、 3rd_2Vgb)的電平(見 8)。
4^L明特定形式的RF功率狄器中，第""^L糾(Ql)和第^r^: 糾(Q2) ^-個(gè)都是場(chǎng)秘晶體管(見圖1 )。
44^發(fā)明特定形式的RF功率^Jl器中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管是LDMOS。
>^1明特定形式的RF功率iUc器中，第""^教降(Ql)和第^^L 糾(Q2) ^""個(gè)都是錄晶體管(見圖7)。
W卜，^^發(fā)明特定形式的RF功率;aUc器中，雄晶體管是異質(zhì)鄉(xiāng)。
4^L明特定形式的RF功率狄器中，笫一狄糾(Ql)的第一有效 ^fr尺寸(Wgql) i5^^Ui^ r^L^ft (Q2)的第4效^f^尺寸 (Wgq2)的一半(見圖l)。
^4^發(fā)明特定形式的RF功率狄器中，在其上形絲第-^第^bt器 件(Ql、 Q2)的半導(dǎo)體芯片(GfflPJL)、功率檢測(cè)器和誤差放大器 (PW_Det&Err_Amp )、及DC-DC轉(zhuǎn)換器(DC-DC_Conv)包含在RF功率 ^#裝(package) (100)中(圖14),
^L明特定形式的RF功率iU^器^:笫一;fct恭泮(QlA)、第^1大
糾(Q2)和笫a大餅(Q1B )，作為;M^功率狄辦并^^接^"入端
(RFJn)和輸出端(RF_Out)之間。在/>共的^(^芯片(Chipl)上形成 第一至第^Ul^ (Q1A、 Q2、 Q1B)。第^L大^ff (Q1B)的輸入電極 通過開關(guān)M (MEMS_SW)連接到第一^M (Q1A)的輸入電l
當(dāng)RF功轉(zhuǎn)出(Pout)處于4^K平時(shí)，樹關(guān)糾(MEMS—SW)控制 在切斷(OFF)狀態(tài)，從而將第^b^糾(Q1B)控制在切斷(OFF)狀態(tài)， 當(dāng)RF功率輸出(P礎(chǔ))處于^K平時(shí)，將第一狄糾(Q1A)輸M的 第1置電壓(Vgl)該文為高于第^^bt教降(Q2)輸入端的第二偏置電壓 (Vg2 )，以使得第一iUUW (Q1A)可工作于B類和AB類之間的^-"工作 類，并JLf ^^辦(02)可工作于^T低于;r (180°)的"f4t角的C類，
其中B類財(cái)7e (180°)的導(dǎo)通角，AB類絲7t (180°)到2w (360°)的導(dǎo)通 角。
當(dāng)RF功率輸出(P。ut)處于高水平時(shí)，樹關(guān)糾(MEMS_SW)控制 在導(dǎo)通(ON)狀態(tài)。
當(dāng)RF功率輸出(Pout)處于高水平時(shí)，i5^—^bt教ff (Q1A)輸入端 和第^E^教泮(Q1B )輸入端的第"^置電壓(Vgl )、以^^r^bt糾(Q2) 輸入端的第二偏置電壓(Vg2)，以使得第一和第三iUe糾(Q1A、 Q1B)可 工作于B類和AB類之間的P工作類，其中B類M 3t (180°)的導(dǎo)通角， AB類財(cái)jt (180。)到2tt (360°)的樹角，并_^ =^辦(Q2)也可 工作于B類和AB ^J司的P工作類，其中B類W冗(180。)的導(dǎo)通角， AB類^7t (180°)到2tt (360。)的導(dǎo)通角，
第一放大^ff (Q1A)的第一有效M尺寸(WgqlA)和第^t大^ff (Q1B)的第^T效B^尺寸(WgqlB)被i5^J4^btW目同，M意地 小于超過^^芯片的制i^^范圍的、第^T^糾(Q2)的第4效糾 尺寸(Wgq2)(見圖12)。
翻械明特定形式的 ,當(dāng)RF功率輸出(Pout)處于高水平時(shí)，絲 入端由開關(guān)IW (MEMS_SW)連接在-"^的第一狄糾(Q1A)和第a 大糾(Q1B)工作于B類和AB類之間的^-"工作類，第^^Uc糾(Q2) 也工作于B類和AB類之間的^-工作類。結(jié)果，當(dāng)RF功率放大器構(gòu)成 DIK3MA型功率狄器時(shí)，能夠獲得高水平的RF功率輸出(P礎(chǔ))。
M明特定形式的RF功率^器^: RF驅(qū)動(dòng);SJbt級(jí)(lst—Amp、 2nd_Amp)，用于驅(qū)動(dòng)^Jl功率放大器件(Q1A、 Q1B、 Ql);及電源提供電路 (DC-DC_Conv、 DBC1、 DBC2)，被提供夕h"lp電源電壓(Vdd)，向第4第 ^bUI件(Q1A、 Q1B)提，應(yīng)于狄水平指定信號(hào)(Vramp)的電平而 受到控制的第一電源電壓(Vddl)，并向第<=^教降(Q2)提^t控的第二 電源電壓(Vdd2)(見圖12)。
^L明特定形式的RF功率狄器中，通鄉(xiāng)一負(fù)栽辦(Lddl)向第 一狄辦(Q1A)的輸出電妙第X^糾(Q1B)的輸出電極提供第一 電源電壓(Vddl )，通it^二負(fù)栽m (Ldd2)向第>^^糾(Q2)的輸出 電極提供第二電源電壓(Vdd2 )，電源提供電路(DC-DCLConv、 DBC1、 t)BC2)
工作，以使得第一電源電壓(Vddl)的電平響應(yīng)于RF功率;JUL器的輸出功率 (RF—Out)水平的減小而減小(見困13),
4^L明特定形式的RF功率放大器中，通鄉(xiāng)一負(fù)栽驕(Lddl)向第 一放大蔣(Q1A)的輸出電妙第^U^辦(Q1B)的輸出電極提供第一 電源電壓(Vddl )，通it^二負(fù)載教ff (Ldd2)向第^T^:糾(Q2)的輸出 電極提供第二電源電壓(Vdd2),電源提供電路(DC-DC一Conv、 DBC1、 DBC2 ) 工作，以使得第二電源電壓(Vdd2)的電平響應(yīng)于RF功率iU^器的輸出功率 (RF_Out)的上升而上升(見圖13)。
^ML明特定形式的RF功率;^器中，電源提供^吝(DC-DC_Conv、 DBC1 、 DBC2)包括由開關(guān)縱器組成的DC-DC轉(zhuǎn)換器(DC-DC_Conv)(見 圖9)。
本發(fā)明特定形式的RF功率iUc器還^t:功率檢測(cè)器(PW一Det)，用于 檢測(cè)與來自輸出端(RF_Out)的輸出功率(RF_Out)有關(guān)的水平；i^bt 器(Err_Amp)，用于^t提供了發(fā)射水平指定信號(hào)(Vramp)和功率檢測(cè)器 (PW_Det)的功率^"觀Ht號(hào)(Vdet)時(shí)，產(chǎn)生自動(dòng)功^制信號(hào)(Vapc);驅(qū) 動(dòng)輸入偏置電路(lstGBC、 2ndGBC)，用于響應(yīng)于由^Jit大器(Err_Amp) 產(chǎn)生的自動(dòng)功^^制信號(hào)，控制RF驅(qū)動(dòng);S^bt級(jí)(lst_Amp、 2nd_Amp)的 驅(qū)動(dòng)輸入偏置電壓(lstVgb、 2ndVgb)的電平；以;S^^"入偏置電路(GBC1、 GBC2)，用于響應(yīng)于由誤差放大器(Err_Amp)產(chǎn)生的自動(dòng)功率控制信號(hào) (Vapc)，控制作為末級(jí)功率狄教降(Q1、 Q2)的第一到第^Uc器件(QlA、 Q2、 Q1B)的末^A偏置電壓(3rd_lVgb、 3rd一2Vgb)的電平(見圖12)。
^ML明特定形式的RF功率iUc器中，開關(guān)器件(MEMS_SW)是形成 在4^ 芯片上的MEMS開關(guān)(見圖12).
^^發(fā)明特定形式的RF功率;fct器中，第一狄器件(Q1A)、笫^UL H# (Q2)和第^H^辦(Q1B) #-"個(gè)都是場(chǎng)雌晶體管(見圖12),
"發(fā)明特定形式的RF功率^器中，場(chǎng)敢應(yīng)晶體管是LDMOS。
^M^發(fā)明特定形式的RF功率iU^器中，笫一;^H^ (Q1A )、笫^n^bt W (Q2)和第^E^W (Q1B)斜個(gè)都是錄晶體管，
財(cái)卜，^jM^L明特定形式的RF功率狄器中，雄晶體管;UI"質(zhì)鄉(xiāng)，
4^發(fā)明特定形式的RF功率;^器中，將第-"^lB^ (QIA)的第一
有效ll^尺寸(WgqlA )和第^Sj^L將(Q1B)的第4效##尺寸(WgqlB ) i5Jt^i^上賴^^bt辦(Q2)的第4效H^尺寸(Wgq2)的一半(見 困12)。
^^發(fā)明特定形式的RF功率狄器中，其上形絲笫一到第^b^m (Q1A、 Q2、 Q1B)的半導(dǎo)體芯片(CHIPJL)、功率檢測(cè)器械差放大器 (PW_Det&Err_Amp )、及DC-DC轉(zhuǎn)換器(DC-DC_Conv)包含在RF功率 ^#裝(100)中(見圖14)。
2本發(fā)明—形式的支持多模式的高頻功率^c器包括并^B殳置的兩 個(gè)功率狄器；以及偏置控制電路，用于依糊制輸入信號(hào)的方法，個(gè)別驗(yàn) 制功率狄器的偏置，例如，當(dāng)使高頻功率放大器工作在線'li^L模式時(shí)(例 :Aa^照CDMA、 WCDMA ^制的信號(hào))，i5^^這兩^Nf^B^i:的功率;^器 的偏置，使鄉(xiāng)勤目等，且功率狄器可工作于A到B類中的^T一個(gè)(這兩 個(gè)功率狄器在^t'l^目同，但因?yàn)閷?shí)際Ji^U^^間存在柃ltJi的輕微 差別，有時(shí)偏置tob不"^t)。
4^入信號(hào)(例如GSM調(diào)制信號(hào))使高頻功率iUe器工作在非線'l!i^ ;^式的情況下，為了總體上增加包括兩個(gè)功率iUc器在內(nèi)的高頻功率放大器的 效率，^^^BM的兩個(gè)功率i^^^一的偏置^JB^^可工作于B到C 類。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)即使輸出功率處于或低于中間水平的情況下效^^可增加 的高頻功率狄器。在除了^ji^述的調(diào)制方法^卜的其它調(diào)制方法中，通過 為4^HU^H供對(duì)于這些調(diào)制方法最佳的偏置^h也能^t高頻功率iUe 器劍，可以4M三個(gè)或更多^Nf^BUr的^:器，
另外，當(dāng)控制偏置控制電*以使偏置iML平均輸入功率魏鼓時(shí)，不 會(huì)M功率增益、電^^化等的腿妙，不用扭"會(huì)在實(shí)質(zhì)上影^T^t攜狄 微制系^p卦系統(tǒng).因此，可以實(shí)現(xiàn)即使輸出功率處于或低于中間水平的 情況下"^f^t^Jf加的高頻功率^器.


圖1 ;l示出^明實(shí)^fe例的RF功率it^器的電路圖，該RF功率i4A器 包含在可進(jìn)"f^以與I^通信的便攜式電話中；
圖2是示出圖1所示的RF功率ifct器的第4第^bt教降Ql和Q2
的RF輸出功率一樹功率附加效率的曲線的曲線閨；
圖3是示出在與圖1所示的RF功率;^bUI的特^ii行》嫩時(shí)作為參考的 RF功率;^器的電路閨；
圖4是示出圖1所示的;ML明實(shí)施例的RF功率;^e器和圖3所示的參考 RF功率狄器的、RF輸出功率相對(duì)功率附加效率的曲線的曲線圖5是示出圖1所示的4^L明實(shí)^fe例的RF功率iUL器和圖3所示的## RF功率iUL器的、RF輸出功率相對(duì)功率附加效率的曲線的曲線圖6是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的RF功率iUL器的電路圖，該RF功率放 大器用于絲中，衡出大功率的RF輸出信號(hào)；
圖7是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的RF功率iUL器的電路圖，該RF功率放 大器包含在"^M更攜式電話之類的通信設(shè)^f端中。
圖8是示出M明另一實(shí)施例的RF功率^bt器的^i咯圖，該RF功率放 大器包含在"^W更攜式電話之類的通信設(shè)^f端中，
圖9是示出M4^耗的特性并用于圖8所示的RF功率iU^器中的開關(guān) m^器型DC-DC轉(zhuǎn)換器DC-DC一Conv的電5^構(gòu)的電路圖10是示出相對(duì)于圖8所示本發(fā)明實(shí)施例的RF功率^Ue器的APC控制 電H^W:電壓，Hf控制第一旨第^4區(qū)動(dòng);^L器的輸入偏置電壓的電平、 ^MUt級(jí)中的第"-^第二;^M^L器的輸入偏置電壓的電平、以^S^iUc 級(jí)中的第-"^第二^W^器的電源電壓的電平的曲線圖11是示出當(dāng)HBT的itWl指lfc fc變?yōu)?0、 45和60時(shí)，輸出功率與功 率附加效麥t間關(guān)系的曲線圖12是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的RF功率iU^器的^圖，該RF功率放 大器包含在"it^f更攜式電話之類的通信設(shè)"^f端中；
圖13是示出相對(duì)于圖12所示的RF功率^器中的APC控制電/M^C
電壓，如何控制以下三個(gè)電平的曲線圖(i)第一鄉(xiāng)第^a區(qū)動(dòng)狄器的輸入
偏置電壓的電平；(2) ^^b^l中的第""^第二^^器的輸入偏置^^的
電平；；sp) ^Mt^級(jí)中的第4第二^tU^器的電源電壓的電平；
圖14是^^械明實(shí)施例的RF功率狄器微的設(shè)備的#^圖； 圖15是示出在做出械明之前^ft;的RF功率iU^器的輸入功率與輸出功 R間關(guān)系的曲線每；
圖16是示出在做出^L明之前研究的RF功率^器的輸出功率與功率附
加效^a司關(guān)系的曲線閨；
困17是示出^Jl明之前^f究的RF功率M器的LDMOS晶體管的柵
極^t^為49、39和28mm時(shí)，輸出功率與功率附加效^U'司關(guān)系的曲線圖； 圖18是示出本發(fā)明實(shí)施例A的高頻功率^器的框圖； 圖19是示出>|^^明實(shí)施例A的高頻功率iUc器的偏置控制電路中的調(diào)
制的偏置條ff的4;
圖20是示出本發(fā)明實(shí)施例A的高頻功率;^器的輸入功率相對(duì)功^t益
的曲線、輸入功率相對(duì)功率附加效率的曲線的曲線圖21《L示出械明實(shí)施例B的高頻功率iUc器的框圖22是示出錄明實(shí)施例C的高頻功率iUc器的框圖23《_示出#明實(shí)施例D的高頻功率;^器的框圖24濕_示出本發(fā)明實(shí)施例E的高頻功率iUe器的框圖25是示出4^L明實(shí)施例F的高頻功率iU^器的框圖26是示出本發(fā)明實(shí)施例G的高頻功率iUc器的框圖27是示出本發(fā)明實(shí)施例H的高頻功率M器的框圖28是示出;^L明實(shí)施例I的高頻功率^bt器的框圖29是示出本發(fā)明實(shí)施例J的高頻功率狄器以及^其的^§*—揪
機(jī)的框圖30是示出本發(fā)明實(shí)施例K的高頻功率iUc器的框圖； 圖31是示出本發(fā)明實(shí)施例K的高頻功率M器的偏置控制電路中的調(diào)制 的偏置糾的表
圖32《_示出4^明實(shí)施例L的高頻功率;^器的框圖33是示出本發(fā)明實(shí)施例L的高頻功率^器的偏置控制電路中的調(diào)制
的偏置糾的4;
圖34是示出常規(guī)高頻功率狄器的框圖；以及
圖35是示出常規(guī)高頻功率^器的輸入功率相對(duì)功^Nt益的曲錢和輸入 功率相對(duì)功率附加效率的曲線的曲線圖.
絲實(shí)財(cái)式 RF功率M器的結(jié)構(gòu)i
國1是示出本發(fā)明實(shí)施例的RF功率^bt器的電路圖，該RF功率i^L器
包含在可進(jìn)^Mt以便與l^通信的便攜式電話中。
如圖所示，RF功率^bt器翻己置為包含在"H^裝中的RF功率模塊。 由RF驅(qū)動(dòng);SJUL級(jí)(未示出);^Mt自RF ^器^^^信號(hào)處理^電
路(在下文中縮寫為RFIC)的RFi^J"信號(hào)，其中RF鍵器^^以信號(hào)處理集
成電路包含在^H^攜式電^f^t類的通信終端工具中。從RF驅(qū)動(dòng);5L^
電容Cin2提^^第一;^糾Ql的^feL輸入端和第^bUW Q2的# 入端。通過電感Lgl將第"^T入偏置電壓Vgl提^^笫一iUcH^ Ql的* 輸入端，用以提供第^T入偏置電壓。通過電感Lg2將第^"入偏置MVg2 提^^第^T^bt^ Q2的^U^入端，用以^^^第j1^A^偏置電壓。將笫一 輸入偏置電壓Vgl 高于第《=^入偏置電壓Vg2，以使得第^大^ff Ql
工作在A類和AB類中的任意一個(gè)，并J^^^L^ffQ2工作在C類。第一 狄糾Ql和第J^bt^ff Q2是N-溝道LDMOS晶體管，同時(shí)形^E/^共 ^H^芯片Chipl上。第一狄糾Ql和第^^bt辦Q2可以是GaAs絲 SiGe基的異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管，同時(shí)形^/iS^N^芯片上。jH外，也可以 在形j^一iU^^ff Ql和第^bU^fQ2的同一^W芯片上形成第"^"入 電容Cinl和第j12^入電容Cin2，以及用以提供第-H^入偏置核的電感Lgl 和用以提供第《=#入偏置電壓的電感Lg2。
;(^斤周知，^!供了正弦波形輸入信號(hào)的糾下，作為功率狄糾，具 有滿足^27t(360。)的"fH逸角y的功率^^fc^類為a工作類的功率^bt器； ^滿足4180°)</<271(360°)的"^角y的功率^器^fc^類為AB工作類的功 率iU^器；^T滿足y^l柳。)的"fH逸角Y的功率^I^Sfc^類為B工作類的功 率iUc器；^滿足7<71(180°)的"|41角Y的功率;^^fc^類為C工作類的功 率狄器，
例如，第一輸入偏置電壓Vgl被i議為1.18伏，第二輸入偏置電壓Vg2 被i5^ 0.5伏。第-"^第^Uc^ft Ql和Q2的^l閾值電壓VthN都是0.8 伏，因此,第一狄糾Ql工作在AB類，并贈(zèng)>=^^# Q2工作在C類， 第一狄糾Ql絲^l^T出端，通it^一負(fù)栽電感Lddl對(duì)^4^供來自電源
提供電路PW一Sply的第一電源電壓Vddl。笫^r^bt辦Q2絲^l輸出端， 通it^二負(fù)載電感Ldd2對(duì)^^*自電源提供電路PW_Sply的第二電源電壓 Vdd2。電源提供電路PW—Sply響應(yīng)于RF功率;^L器的輸出功率RF_Out水 平的降低，降低笫一電源電壓Vddl的電平，并響應(yīng)于輸出功率RF一Out水平 的提高而提高第一電源電壓Vddl的電平。例如，當(dāng)RF功率iU^器的輸出功率 RF—Out處于4^MF"時(shí)，第一電源電壓￥3(11祐^|氐到3.5伏，而當(dāng)RF功率放 大器的輸出功率RF_Out處于高水平時(shí)，笫一電源電壓Vddl被提高到4.5伏。 與jtbNl反，即使當(dāng)RF功率放大器的輸出功率RF一Out AM^K平^到高水平 時(shí)，第二電源電壓Vdd2的電平^kJ4^M^在45伏的恒定電壓。然而，響應(yīng)于 輸出功率RF一Out水平的提高，可以提高第二電源電壓Vdd2的電平。
同時(shí)，通^目同的制itX藝^jfc^^N^芯片上形錄一iUL辦Ql和 第^U^教泮Q2。作為第一有效^fr尺寸Wgql的第^bt教降Ql的 寬 度被i5X^ 14mm;作為第4效H^尺寸Wgq2的第^^bt^ff Q2的, ￡>1被35^ 28mm。第一iUcl^f Ql的第一有效^fr尺寸Wgql !^J^I: 第《=^!1# Q2的第^T效^ff尺寸Wgq2 —半，其4^i5^為小的^^過 半導(dǎo)體芯片的制造誤差范圍。然而，除了第4第4效器件尺寸Wgql和 Wgq2"卜，對(duì)于第4第^bkL教降Ql和Q2，其它參數(shù);tpi5^A共同的。 換句^i兌，^B^^^度Tox、 ^fel狄Lg和溝道雜質(zhì)密度Nd方面，第 -"^第《=^糾01和02 ^^_1^目同，^il些錄中，*8*1狄"是 0.22mn。
歸在圖1中沒有示出輸A^出微帶線，分支型輸入微帶m^在RF 輸入端RFJn與笫^T入電容Cinl的一^U、司，以M RF輸A^ RFJn與 第^^入電容Cin2的一^間；組合型輸出微帶m^在第"^出電容Coutl 的另 一端與RF輸出信號(hào)端RF_Out 4U'司，以^第讚出電容Cout2的另一 端與RF輸出信號(hào)端RF_Out之間。輸A^r出微帶線財(cái)給定的特性lfi^， 以使得其^^i毫if^狄
如Ji^斤述，由于第一狄器件Ql的笫一有效H^尺寸W糾l被i議為基 本J^^UL^ft Q2的第^T效^ff尺寸Wgq2的一半，因此能夠獲得最 大功率附加效率PAE的RF輸出功率Pm在第-"^第《=^器件Ql和Q2 iU'司 變化。 困2是示出圖1所示的RF功率M器的第4第^b^教降Ql和Q2 的RF輸出功率Pout(dBm0目對(duì)于功率附加效4(。/。)曲線的曲線閨。
如圖2所示，在RF輸出功率Pout(dBm)低于線Lb的^^出狀態(tài)下，第 一M器件Ql顯示出更高的最大功率附加效率PAE，其第一有效H^尺寸 Wgql 14mm。在^^出狀態(tài)下，來自RF驅(qū)動(dòng);ML^級(jí)(圖1中未示出)
的輸出端的RF輸入信號(hào)RF一In的振幅水平相)M^低。因此，只有AB工作類 的笫一^象ft Ql工作，而C工作類的第Ji^UL教降Q2差本JJt于;L^關(guān) 閉的狀態(tài)。這樣，在低渝出狀態(tài)下，只有第一;fct恭降Ql起作用，其被i議 為^T較小的第一有效^ff尺寸Wgql，并在^^出狀態(tài)下顯現(xiàn)出較高的功率 附加效率PAE。然而，在RF輸出功率Pout(dBm)高于線Lb的高輸出狀態(tài)下， 第《=^教降Q2顯示出更高的功率附加效率PAE，其第^T效^ft尺寸Wgq2 iit^ 28mm的^A值。在高輸出狀態(tài)下，來自RF驅(qū)動(dòng)^Obt級(jí)(圖1中未 示出)的輸出端的RF輸入信號(hào)RFJn的振幅水平相^高。結(jié)果，除了 AB 工作類的第一i^^ff Ql工作^卜，C工作類的第^btlW Q2也^H^^ "^#怍。這樣，在高輸出狀態(tài)下，笫二JJU^器件Q2扭^ft^l^作，其被i議 為^T^的第4效II^尺寸Wgq2，并在高輸出狀態(tài)下顯現(xiàn)出較高的功率 附加效率PAE. #情況下，提供到被《 ^*#較小第一有效^#尺寸Wgql 的笫^L^糾Ql的漏極的第一電源電壓Vddl從4.0伏提高到4.5伏。結(jié)果， 第一M辦Q1在高輸出狀態(tài)下能夠皿出沖樹高的最大功率附加效率PAE。
圖3是示出""^t在與圖1所示的RF功率;^L器的特'l^i行J^^時(shí)作為參 考的RF功率iUc器的電路圖。
圖中所示的電路連躲在圖1中所示的相同。然而，在圖3所示的情況下， 第一i^教陣Ql的第一有效^ft尺寸Wgql和第二iUL教降Q2的第4效器 件尺寸Wgq2被f5Jt^ 28mm的共同她^JL因此，即使當(dāng)RF輸出功率 Pout(dBm)^^^r出狀態(tài)^為高輸出狀態(tài)時(shí)，第"-^第^r:^r入偏置電壓Vgl 和Vg2也^#為1.18伏的共同值，^第二電源電壓Vddl和Vdd2 為5.0伏的共同值.因此，即使當(dāng)RF輸出功率PU犯mMM^T出狀態(tài)^為 高輸出狀態(tài)時(shí)，第一^第^bt辦Ql和Q2 ^fe^p工作在AB類.因此，可以 說圖3所示的RF ^器是DD"CEMA型RF功率^bt器，
圖4是示出圖1所示的^JL明實(shí);^例的RF功率iUc器和困3所示的參考
RF功率iUc器的、RF輸出功率Pout(dBm)^樹功率附加效,。/o)的曲線的曲 線閨。
在圖中，曲線L3示出圖3所示的參考RF功率M器的RF輸出功率 Pout(dBm)^目對(duì)功率附加效^r/。)的曲線，曲線Ll和L2分別示出圖1所示的 RF功率放大器在低斷出狀態(tài)和高輸出狀態(tài)下的特性。由圖可以衝陣，用曲線 Ll表示的、圖1所示RF功率狄器徊輸出狀態(tài)下的功率附加效率PAE(%) 大大高于用曲線L3表示的、圖3所示RF功率^L器在^輸出狀態(tài)下的功率附 加效率pae(0/0)。 jHW卜，可以看出，用曲線L2表示的、圖1所示的rf功率放 大器在高輸出狀態(tài)下的功率附加效率PAE(y。)高于用曲線L3表示的、圖3所示 RF功率M器在高輸出狀態(tài)下的功率附加效率PAE(%)。
曲線Ll是在第""^笫二電源電壓Vddl和Vdd2分別為3.5和4.5伏的條 件下，RF輸入功率Pin從0到23dBm掃描的結(jié)果。曲線L2顯示了在RF輸入 功率Pta為23dBm的^ff下，當(dāng)?shù)?第二電源電壓Vddl和Vdd2按輸出功 率P礎(chǔ)的遞升M變化時(shí)的特性；該^^"^件(Vddl^伏，且VddK5 伏)，第二條件(Vddl^4,5伏，且Vdd2^,5伏)，以^三條件(Vddl^伏， 且Vdd23伏).
如同圖4，圖5是示出圖1所示的械明實(shí)^fe例的RF功率;^器和圖3 所示的參考RF功率放大器的、RF輸出功率PUdBm)相對(duì)功率附加效率 PAE(c/o)的曲線的曲線圖。圖5所示情況與圖4所示情況的不同^t^于從 15dBm的低RF輸出功率Port開始進(jìn)^^量。如同圖4的情況，在圖5的情況 下，曲線Ll ^第4第二電源電壓Vddl和Vdd2分別為3 5和45伏的條 件下，RF輸入功率Pfa從0到23dBm掃描的結(jié)艮曲線L2顯示了在RF輸入 功率Pjn為23dBm的M下，當(dāng)?shù)?第二電源電壓Vddl和Vdd2按渝出功 率Pout的遞升狄變化時(shí)的特性；該狄絲^HHVddl—伏，且Vdd2^4.5 伏)，笫二條件(￥3(11=4.5伏，且Vdd2—,5伏)，^三條件(Vddl=5伏，且 Vdd23伏)。
在圖5所示的測(cè)量中已^ii實(shí)，當(dāng)圖1所示的RF功率;^器輸出15dBm 的RF輸出功率時(shí)，第^^Ul糾Q2的 1驅(qū)動(dòng)輸入仏的雜小于0.8 伏，il i^r^bt糾Q2的WL^值電壓VthN.這個(gè)事實(shí):teM"當(dāng)圖1所示 的RF功率iUe器輸出15dBm的郎輸出功率時(shí)，只有AB工作類的第一
Qi工作，而c工作類的笫^^^ft Q2 ;^t^r c類的*。
jH^卜，在圖5所示情況的測(cè)量中也已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)閨1所示的rf功率;^器輸 出22dBm的RF輸出功率P。ut時(shí)，第《=*^糾Q2的^fel驅(qū)動(dòng)輸入電壓的峰 值B^^過0,8伏，i^l^Ji^L辦Q2的^feL閾值電壓VthN。這個(gè)事實(shí)意 絲當(dāng)圖1所示的RF功率狄器輸出22dBm的RF輸出功率P。^時(shí)，稱AB 工作類的第一i^教降Ql工作，而且C工作類的第^b^L恭降Q2也開始C 類的操怍。 其它實(shí)施例
圖6是示出^L明另一實(shí)施例的RF功率iUc器的電路圖，該RF功率放 大器用于絲中，雜出絲大功率的RF輸出信號(hào)。除了將l/4波儲(chǔ)出線 Out_TV_Ln連接在銜出端RF_Out與第一iUc教降Ql的漏極輸出電極之間、 并將1/4波微A^ In一TV一Ln連接在第Ji^bUW Q2的滅輸入電極與輸入 端RF一In之間O卜，圖6所示的RF功率iUL器與圖1所示的相同。因此，第 ^第^b^教降Ql和Q2按照多赫蒂系^X作。下面禍Fi兌明多赫蒂型RF 功率狄器的鰣。
在由第一;^II^Q1構(gòu)成的第一^M^器Ampl的輸出電流I、和由第 J^^H^Q2構(gòu)成的第二;MUU^器Amp2的輸出電流12^^負(fù)載1^的情況 下，當(dāng)從1/4波儲(chǔ)出線Out一iy一Ln的輸出絲負(fù)載Rl時(shí)負(fù)載Ril的有效jfm ZV以及當(dāng)^二^UUc器Amp2的輸出絲負(fù)栽RL時(shí)負(fù)栽RL的負(fù)載lfi^ Zz由以下給出
Z，產(chǎn)WI，產(chǎn)RL肌+l2)/I，一RL(l+a)
Z2=Vo/I2=RL(a2+I，i)/l2)=RL(l+l/a)
， 1/4波"J^T出線OutJiy一Ln的lfi^由Zr表示，負(fù)載RL的電壓由Vo表示， 當(dāng)從1/4波微出線Out一lYLLn的輸AJ^負(fù)栽RL時(shí)負(fù)栽RL的有效PE^ &與當(dāng)從1/4波儲(chǔ)出線OutJiy_Ln的輸出絲負(fù)栽RL時(shí)負(fù)栽RL的有效lfi^ Z、的4M 、等于l/4波儲(chǔ)出線Out—TV—Ln的P誠Zr的平方。因此，以下^Ji
Z產(chǎn)Zp2/Z，產(chǎn)Z^/R^l+Ii/Ti" Zr2/RL(l+a)
a-l2/T產(chǎn)ZVZ2 i^iiiC5
當(dāng)RF輸入信號(hào)RF—In的信號(hào)振幅處于^7K平時(shí)偏^4 C類的笫二^Ut 大器Amp2處于關(guān)閉狀態(tài)的情況下，即of=0時(shí)，有效|!&^ Z、及負(fù)載lfi^ 和Zt由以下給出
Z，1(0Hf=RL， Z2^oHf^， Zly0HpZT2/RL^JiiC6
當(dāng)RF輸入信號(hào)RF一In的信號(hào)振幅處于高水平時(shí)偏l在C類的笫二^m 大器Amp2完狄于開啟狀態(tài)的情況下,即爐l時(shí)，有效Ha^Z、及負(fù)載f誠Zz 和&由以下給出
ZV產(chǎn)2RL， Z^產(chǎn)2RL， Z一產(chǎn)Z^/2RL4^7
由4iiiC 6和7可見，第一;K^^器Ampl的負(fù)載p雄&和第二^L^: 大器Amp2的負(fù)載p脈Z2被調(diào)制。如果Zj^2Rl，則當(dāng)0F0時(shí)，第一^j^bt 器Ampl的負(fù)栽Fm&為4Rl，且當(dāng)of1時(shí)，第一^iaUe器Ampl的負(fù)載阻 抗Zi和第二^Mbt器Amp2的負(fù)栽P^Z2為2Rl,
這樣，使用圖6所示的多赫蒂型RF功率iU^器,通it^RF輸入信號(hào)RF—in 的信號(hào)振幅處于4^MHM^^t中，僅由激活絲4RL的高PMi的負(fù)栽阻 抗&的、低偏置的第一^UUL器Ampl產(chǎn)生功率來實(shí)現(xiàn)高效率。在RF輸入 信號(hào)RF一In的信號(hào)振幅處于高水平的高功^t中，高偏置的第""^笫二錄 ^Uc器Ampl和Amp2 4^大功率效率處# ^，并^f^^W 2Rl的中間Iffl^ 的負(fù)栽lfi^Zi，由此產(chǎn)生全功率。
圖6所示的用于基站中的高功率RF功率i^器需要大約4到8cm M的 1/4波微出線OutJIV—Ln和1/4波"J^A^ InJIV_Ln。因此，圖5所示的RF 功率^器不適于用作包含在要求部件小型化的便攜式電話之類的通信設(shè)^f 端中的RF功率狄器。然而，圖6所示的RF功率狄器能夠用作在允許某種 狄的大型化的絲中朋的高功率RF功率狄器。
圖7是示出^明另一實(shí)施例的RF功率ifc^器的電路圖，該RF功率放 大器^"在iH^t攜式電話之類的通信設(shè)^f端中。除了用HBT (異質(zhì)結(jié)* 型晶體管)代替了用作第-^第^bk^^ Ql和Q2的LDMOS晶體管^卜， 圖7所示的RF功率^器與圖1所示的相同.因此，第""^t教降Ql的笫一 有效^ft尺寸和第^^^Q2的第4效^fr夂寸是每個(gè)HBT的J^L面
積A^fel指數(shù)(finger加mber), HBT的^#^1區(qū)域絲《=#、 #^一， 并J^M^形狀的^t，為指。 一個(gè)^t^l指的面積是iN^N^面積AE，因此 ^H l指數(shù)為N (N>2)的HBT的總J y^面積由NAe給出。例如，在圖7 中，第一^恭降Ql ^t^fel指數(shù)為30的HBT，第J^^IW Q2 指lt^ 60的HBT'
圖11是示出當(dāng)朋T的jfel^l指lt^為30、 45和60時(shí)，輸出功率 P"dBm)與功率附加效率PAE(。/o)4u'司關(guān)系的曲線圖，在此，在3.5伏下的操 作^J'司進(jìn)行tb^。于是如圖ll所示，^^4Ut^l指lt^30的小,HBT,在 大約33.4dBm的低輸出功率P。ut (dBm)的情況下，獲得了約77.5%的高功率 附加效率PAE(。/o);對(duì)于J^N L指數(shù)為45的中等,HBT，在大約33.6dBm 的中等輸出功率Pout (dBm)的情況下，獲得了約74.5%的高功率附加效率 PAE(°/0);對(duì)于;^fel指lt^60的;^^朋T，在大約34dBm的高輸出功率 P卵t (dBm)的情況下，獲得了約73。/。的相對(duì)低的功率附加效率PAE(0/0),
圖8是示出本發(fā)明另一實(shí)施例的RF功率it^器的電路圖，該RF功率放 大器包含在iHH^攜式電話之類的通信設(shè)4^端中。圖8所示的RF功率;^ 器在以下;LA與圖1所示的RF功率狄器不同。第一點(diǎn)區(qū)別是，本實(shí)施例的 RF功率放大器包括第一級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器lst_AMP和第二級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器 2nd_AMP，其通it^"入匹配電路In—MN來啟動(dòng)向圖1所示的位于^iUc級(jí) 的笫 第二^l^器Ampl和Amp2的輸入笫一M^區(qū)動(dòng)^bt器lst_AMP 將來自RF輸入信號(hào)端RF—In的RF輸入信號(hào)iU^ RF ^bt信號(hào)。第J^US 動(dòng)iU^器2nd_AMP將來自笫一^U區(qū)動(dòng)iib^器lst_AMP的RF ;aUe信號(hào)iU^ RF^bt信號(hào)，jH^卜，來自笫^m^區(qū)動(dòng);^器2nd—AMP的RFiUL信"!it位于 ^Jbt級(jí)的第""^第二;M^b^器Ampl和Amp2^b^來自^M^L級(jí)中 的第-"^第二^1^器Ampl和Amp2的RF ^bMI"號(hào)RF一Out通過銜出匹 配4i^Out—MN提^^用于iUH"的^M (未示出)。
圖8所示的RF功率^bt器與圖1所示的RF功率iUc器的第二點(diǎn)區(qū)別是 增加了如下的功能響應(yīng)于來自輸出匹配電路Out一MN的RF iU^輸出信號(hào) PF一Out的電平，控制提^^^L或集電極的電源電壓的電平'如在笫^N^ 結(jié)果中所述，當(dāng)RF功率^bt器的輸出功率P礎(chǔ)高時(shí)，，較高的電源電壓Vdd 能夠改輛竿附加效竿PAE,與湖目反，當(dāng)RF功率狄器的輸出功率P她低
時(shí)，朋較低的電源電壓Vdd能夠改善功率附加效率PAE。從閨16可以3W 這一點(diǎn)。因此，為了實(shí)mJl種控制功能，被提供了械電壓Vramp和參考電壓 Vref的控制狄器Cntl一Amp的輸出信號(hào)Vcnt翻于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器 DC-DCj:onv的DC輸出電壓。，電壓Vramp A^功科旨定信號(hào)，用于 指^UEI1^ RF功率放大器的功率，該功率與絲^f更攜式電"^f端工猶間 的距離成比例，并M過RFICM^帶LSI等基帶信號(hào)處理單iUI^^RF功 率;^器。DC-DC轉(zhuǎn)換器DC-DC_Conv從作為DC輸入電壓的夕h^電源電壓 Vdd產(chǎn)生DC輸出電壓。當(dāng)^_電壓Vramp上升時(shí)，來自DC-DC轉(zhuǎn)換器 DC-DC_Conv的DC輸出電>^^1控制;^^^器Cntl_Amp的輸出信號(hào)Vent 受到控制的同時(shí)增加，相反，當(dāng)鄉(xiāng)皮電壓Vramp斷氐時(shí)，來自DC-DC轉(zhuǎn)換器 DC-DC一Conv的DC輸出電;^E^^控制;^器Cntl_Amp的輸出信號(hào)Vent 受到控制的同時(shí)減小。通it^"^p第二電源電/S^供電路DBC1和DBC2將 DC輸出電^^^^j^Ue級(jí)中的第4笫二^^Uc器Ampl和Amp2的 漏M集電極，作為提^^Ml或集電極的電源電壓。第^第二電源電B^ 供電路DBC1和DBC2分別產(chǎn)生第4第二電源電壓Vddl和Vdd2。
圖8所示的RF功率iUc器與圖1所示的RF功率M器的第三點(diǎn)區(qū)別是 增加了如下的APC控制功能微出匹配電路Out一MN的RF iU^輸出信號(hào) PF_Out的電平控制在^電壓Vramp的電平(APC:自動(dòng)功#制)，由此， 為了實(shí)現(xiàn)這種控制功能，檢測(cè)RFiUe輸出信號(hào)PF一Out的電平，并^jfe^測(cè)結(jié)果 的J^LMM^制RF功率^bt器的總4益，
通蹄出匹配電路Out—MN得到的^^bt級(jí)的第-^第二;^^器 Ampl和Amp2的RF功率ifc^信號(hào)PF_Out通過功^^器PCPL部^^供 給功率檢測(cè)器PW一Det的輸入端，用于功率水平檢測(cè)。將來自功率檢測(cè)器 PW—Det的輸出的功率水平檢測(cè)輸出信號(hào)Vdet提#^1^器Err_Amp的 ^目輸入端(-)。另一方面，4Wfc電壓Vramp提^^Uc器Err一Amp 的非幼輸入端(+)。因此，當(dāng)械電壓Vramp上升時(shí)，^一鄉(xiāng)笫^n^區(qū) 動(dòng)輸入偏置電路lstGBC和2ndGBC提供給笫一級(jí)和笫二級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器 ls^AMP和2nd—AMP的^fei^l的輸入偏置電壓的電平增大。結(jié)果，笫一 鄉(xiāng)第^r^U區(qū)動(dòng)狄器lst一AMP和2nd'AMP的iUe增iUi升，從而提^#^_ ^U^級(jí)中的第一^第二^UUe器Ampl和Amp2的輸A^的RF輸入信號(hào)
的電平增大。同樣，當(dāng)械電壓Vramp上升時(shí)，通鄉(xiāng)"-^第二;^^入偏置 電路GBC1和GBC2提^i^Ue級(jí)中的第4第二^J^Ue器Ampl和 Amp2中的^-"個(gè)的柵^J^l的輸入偏置電壓的電平也同樣上升。而且，當(dāng) 員電壓Vramp上升時(shí),DODC轉(zhuǎn)換器DC-DC一Conv的DC輸出電壓^lfeji升' 將DC輸出電;Siiit^-"^笫二電源電壓提供電路DBCl和DBC2提^^ 放大級(jí)中的第4第二;^bUlAmpl和Amp2的^l或集電極，作為提供 給漏M集電極的電源電壓。
與W目反，當(dāng)與所提供的鄉(xiāng)皮電壓Vramp的電平相比，RF功率iU^信號(hào) PF一Out的電平過高時(shí)，通過APC控制使RF功率iUL器的總增益l^f氐。當(dāng)RF 功率iU^信號(hào)PF—Out的電平過高時(shí)，提高功率檢測(cè)器PE—Det的輸出電平，而 ^f氐"i^b^器Err一AMP的輸出電平。結(jié)果，4一鄉(xiāng)第^rW動(dòng)輸入偏 置電路lstGBC和2ndGBC提^^笫一^p第^^UI區(qū)動(dòng);^器1st—AMP和 2nd—AMP的^ili^l的輸入偏置電壓的電平^^^L同樣，通it^4第二 ^ir入偏置電路GBCl和GBC2提^^^bt級(jí)中的第-^第二;^^ 器Ampl和Amp2的Wli J^l的輸入偏置電壓的電平同樣W"f氐。以這種方 式，通過APC控制4U^f氐RF功率狄器的總增益，
理想的是，圖8所示的RF功率^的、用于^h"lp^供的夕Mp電源電壓 Vdd產(chǎn)生電平受控DC輸出電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器DC-DC一Conv是功^f^l: 型l。
圖9是示出具有這樣的低功耗特性的開關(guān)穩(wěn)壓器型DC-DC轉(zhuǎn)換器 DC-DC一Conv的電5^結(jié)構(gòu)的電路圖。
如圖所示，^用作高端開關(guān)的功率MOS晶體管M1的導(dǎo)通(ON)期間 和用作^^開關(guān)的功率MOS晶體管M2的導(dǎo)通(ON)期間的占空比^制電 平受控DC輸出電壓Vout的電平。被由線團(tuán)Lfl和電容Cfl M的^t濾波器 平滑后的DC輸出電壓Vout通過負(fù)反饋分壓電阻Rfl和Rf2提^^I^電 路ERA的J^目輸A^ (-)。由DC^L器DC—Amp對(duì)來自圖8所示的控制放 大器Cntl—AMP的輸出的控制電壓Vcnt進(jìn)行DC iU^。將來自DC iU^器 DC—Amp的DC輸出電SH^^JiUL電路ERA的非^i目輸入端(+ )。將 來自^^A^ERA的DC輸出電>￡||#^電壓1^^器CMP的非iUl輸入 端(+),將由三角波信號(hào)發(fā)生器li二Wv產(chǎn)生的、用于PWM (^Ofl^L調(diào)制)
控制的參考三角波信號(hào)提,電壓tb^器CMP的^目輸入端(-)。
當(dāng)由^ 波器進(jìn)行平滑后的DC輸出電壓Vou*的電平減小時(shí)，"^tit^ 電路ERA的DC輸出電壓的電平上升。于是，來自電壓》嫩器CMP的PWM 輸出的低電平脈沖的寬度，短。jHW卜，用作高端開關(guān)的功率MOS晶體管Ml 的導(dǎo)通(ON溯間^4長，而用作^^開關(guān)的功率MOS晶體管M2的導(dǎo)通(ON) 期間鄉(xiāng)短。結(jié)果，脅負(fù)反Wt制，以便提高DC輸出電壓Vout的電平。
另一方面，當(dāng)控制電壓Vcnt的電平上升時(shí)，"^^電路ERA的DC輸 出電壓的電平增大。于是，來自電壓t嫩器CMP的PWM輸出的低電平JJ^ 的t^l鄉(xiāng)短。結(jié)果，用作高端開關(guān)的功率MOS晶體管M1的導(dǎo)通(ON)期 間朝UE^長，而用作4緣開關(guān)的功率MOS晶體管M2的導(dǎo)通(ON )期間，短， 結(jié)果，提高了 DC輸出電壓Vout的電平。
圖10是示出相對(duì)于圖8所示的RF功率^Ul器中的APC控制電壓Vapc 和械仏Vramp，如何綠制以下三個(gè)電平的曲線圖(1)第一鄉(xiāng)第^1 驅(qū)動(dòng)iU^器lst一AMP和2iuLAMP的輸入偏置電壓的電平；(2)最^t^l級(jí)中 的第4第二;W^器Ampl和Amp2的輸入偏置電壓的電平；^(3) ^ iU^級(jí)中的第-^第二^i!L^器Ampl和Amp2的電源電壓的電平。
如已經(jīng)說明的那樣，根據(jù)APC控制電壓Vapc的電平iM^制RF功率^ 器的第一一第J^U區(qū)動(dòng)ibt器lst_AMP和2nd—AMP的輸入偏置電壓的電 平、以及^Mt^級(jí)中的第""^第二^M^bUI Ampl和Amp2的輸入偏置電 壓的電平，#^^電壓Vramp的電平iMt制^Mbt級(jí)中的笫4第二^ ;fct器Ampl和Amp2的電源電壓的電平.
在圖中，笫一鄉(xiāng)區(qū)動(dòng);^器lst_AMP的輸入偏置電壓lstVgb、第二^U區(qū) 動(dòng)M器2nd—AMP的輸入偏置電壓2ndVgb、以及Jj^Uc級(jí)中的第一^J^t 大器Ampl的AB類的第一;^^ff Ql的輸入偏置電壓3rd_llVgb從"《^ 就高于N溝道MOS晶體管的#^1閾值電壓VfliN (0.8伏)，并與APC控制電 壓Vapc的增加成比例AkJi升，另一方面，雖然^MUd^中的第二;K^^器 Amp2的C類第^^b^M Q2的輸入偏置電壓3rd—2Vgb與APC控制M Vapc的增加成比例iikJi升，^fl^其i5^低于N溝道MOS晶體管的^fel閾值 電壓VthN (0.8伏)。
當(dāng)APC控制電壓Vapc處于低電平時(shí)，提^^Mb^級(jí)中的第一^Ut
大器Ampl的AB類第一;^恭降Q1的漏極的第一電源電壓VddlnL^控制在 低電平。結(jié)果，當(dāng)具有小^fr尺寸的AB類第一狄m Ql產(chǎn)生^^出功率 Pout時(shí)，能夠改輛率附加效率PAE。另外，當(dāng)做電壓Vramp處于高電平時(shí)， 提^^JW^級(jí)中的第二^UUC器Amp2的C類笫^T^LlW Q2的漏極 的第二電源電壓Vdd2"lk被控制在高電平。結(jié)果，當(dāng)財(cái)大l^ff尺寸的C類第 ^T^bUI^Q2產(chǎn)生高輸出功率P。M時(shí)，能夠改輛率附加效率PAE。與W目 反，當(dāng)做電壓Vramp處于低電平時(shí)，提^^iUL級(jí)中的第一;MUUL器 Ampl的AB類第一^大教降Q1的g的第一電源電壓Vddl論^C控制在低電 平。結(jié)果，當(dāng)財(cái)小^ff尺寸的AB類第一狄糾Ql產(chǎn)生4輸出功率P。ut 時(shí)，能夠改4^率附加效率PAE。
圖12是示出4^L明另一實(shí)施例的RF功率iUc器的電路圖，該RF功率放 大器包含在i^W更攜式電話之類的通信設(shè)4^端中。圖12所示的RF功率狄 器與圖8所示的RF功率狄器的區(qū)別在于以下;U氛。第一點(diǎn)區(qū)別是，^Mt 大級(jí)中的第一^^器Ampl ^^與第一狄辦QlA的輸A^T出并m 接的第^Ul^^Q1B。第一;^L^ffQlA、第^iUL^ff Q1B和第Ji^Uc 教fr Q2《一通i^目同的制造工藝在/^^fW芯片Chipl上形成的相同的N溝 道LDMOS。將第^U^糾Q1A的艦^1 WgqlA和第XiUL辦Q1B 的 1^>1 WgqlB i5^14J^1^Jl^bt^ Q2的#^1^>1 Wgq2的一 半。
圖12所示的RF功率^bt器與圖8所示的RF功率;^t器的第二點(diǎn)區(qū)別是， MEMS開關(guān)MEMS_SW ^^接在第一^Ul紮降Q1A的輸入端與笫^iUe器 件Q1B的輸入端之間，##由開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路SW一Drv提供的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào) SW一Cnt M制MEMS開關(guān)MEMS一SW的通斷操怍?？梢栽谛蝆f"^U^器 件Q1A、第^bt糾Q1B和第^r^^ff Q2的4^^芯片上制成MEMS 開關(guān)MEMS_SW，其中用于制成MEMS開關(guān)的制造工藝可以與非專利文獻(xiàn)4 中所述的用于形成笫一到笫三故大恭降的制造工藝相同。將來自^改大器 Err一Amp的APC控制電壓Vapc提"^^p關(guān)驅(qū)動(dòng)電路SW一Drv。
當(dāng)RF功率iUc器的RF功率輸出Pout處于4線中等水平時(shí)，來自i^t 大器Err—Amp的APC控制電壓Vapc ^于低電平，#^來自開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路 SW_Drv的低電平開關(guān)驅(qū)^Ht號(hào)SW_Cnt，將MEMS開關(guān)MEMS一SW控制在切斷狀態(tài)，且將第^H^辦Q1B控制在切斷狀態(tài)。
當(dāng)RF功率狄器的RF功稀出P。ut處于^f線中等水平時(shí)，如同圖8所 示的RF功率放大器的情況，第一放大器件Q1A的輸入端的第""^置電壓 3rd一lVgb (Vgl)被iH為高于第二放大器件Q2的輸入端的第二偏置電壓 3rd_2Vgb (Vg2 )。因此，將第一放大辦Q1A i5^^使其工作扭B類到AB 類的任意一個(gè)工作類，其中B類M ;t (180°)的導(dǎo)通角，AB類具有7t (1柳°) 到2tt (360°)的導(dǎo)通角，并且將第《=^辦Q2 i^U吏其工作在絲低于jt (180。)導(dǎo)通角的C類。
結(jié)果，當(dāng)RF功率狄器的RF功率輸出P礎(chǔ)處于4詠中等水平之間的水 平時(shí)，相對(duì)于圖8所示RF功率狄器的情況下的、在4詠中等水平f司水平 的RF功率輸出P。ut，能夠在圖12所示的RF功率^bt器中實(shí)現(xiàn)高功率附加效 率PAE。
當(dāng)RF功率iUL器的RF功率輸出P。rt處于高水平時(shí)，來自i^bt器 Err一Amp的APC控制電壓Vapc處于高電平，，來自開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路SW_Drv 的高電平開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)SW_Cnt，將MEMS開關(guān)MEMS一SW控制在導(dǎo)通狀態(tài)， 并且將第^bt辦Q1B控制在扭狀態(tài)。
當(dāng)RF功率iUc器的RF功率輸出P。ut處于高水平時(shí)，"&^"^第^t 大糾QlA和QlB輸入端的第"^置電壓3rdjVgb (Vgl)以A^n^bt器 件Q2輸入端的第二偏置電壓3rd_2Vgb (Vg2)，以使得第-"^第^HAt^ff Q1A和Q1B中的4""個(gè)樹工作于B類和AB杖間的絲一個(gè)工作類，第 ^r^bt器件Q2也可工作于B類和AB R間的任意一個(gè)工作類，其中B類具 有tt (180。)的扭角，AB類具有7T (180°)到2;r (360。)的導(dǎo)通角。
結(jié)果，當(dāng)RF功率狄器的RF功轉(zhuǎn)出Po^處于高水平時(shí)，圖12所示的 RF功率iUe器構(gòu)成DD-CIMA型功率;^器.因此，當(dāng)RF功牟渝出P^處于 高水平時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)高功率附加效率PAE.
可以與圖8所示的RF功率;^^f^fc對(duì)圖12所示的RF功率ifc^器進(jìn) ^tSi置，例如，圖12所示RF功率ifc^器的DC-DC轉(zhuǎn)換器DC-DC—Conv可以 由圖9所示的開關(guān)縱器減。另外，笫一狄糾Q1A、笫^E^糾Q1B 和第^U^辦Q2可以是通i^目同的制itX藝^f目同妁^^芯片Chipl上 形成的LDMOS或HBT, 閨13是示出相對(duì)于圖12所示的RF功率M器中的APC控制電壓Vape ^MW電壓Vramp， fc^r控制以下三個(gè)電平的曲線閨(1)第一M^第^MJI區(qū) 動(dòng)^器lsLAMP和2nd一AMP的輸入偏置屯醫(yī)的電平；(2)最^L^L級(jí)中的 第"-^第二;^Uc器Ampl和Amp2的輸入偏置電壓的電平；；SL(3)第"^第 二^JliUc器Ampl和Amp2的電源電壓的電平。
如圖所示，當(dāng)RF功率iUL器的RF功率輸出Pout變?yōu)楦咚綍r(shí)，來自誤 ^b^器Err一Amp的APC控制電壓Vapc也變?yōu)楦唠娖剑⑶覍EMS開關(guān) MEMS—SW控制在"f4t狀態(tài)。于是，第^U^^ffQlB開始在AB類中的操 作，由此與第4第X^L教降Q1A和Q1B并行地^ AB g怍，幾乎與 此同時(shí)，第^T^U^糾Q2的第二偏置電壓3rd_2Vgb (Vg2)從低于敝閾值 電壓VthN的狀態(tài)^到高于 1閾值電壓的狀態(tài)，隨后第^T^bUW Q2所執(zhí) 糊鰣從C ##^妙到AB ^#ft。 作為RF功率^bt器;^:的應(yīng)用的設(shè)備的條現(xiàn)圖
圖14是^^械明實(shí)施例的RF功率i^器揪的設(shè)備的艦圖。如圖所 示，將用于約800到約900MHz之間的低RF波段的RF功率i^器i^i在包 括RF功率放大器模塊100的設(shè)備的上半部分，將用于接近約1600到約 1800MHz范圍的高RF波段的RF功率iU^器i5X^該設(shè)備的下，分。RF 功率^bt器^: 100的多層布^！ 103 M四邊形的夕h^。沿著四，的^""
4Hi形成多個(gè)夕h^連接端，^-個(gè)^W半圓形的夕h^。半圓形夕NP連接端 借助于^與便攜式電話^^動(dòng)通信終端設(shè)備的i^上的多段布^目連，多個(gè) 夕I^P連接端不限于半圃形，也可以iMl直線形式。
#(氐RF輸入信號(hào)RF_In_L和高RF輸入信號(hào)RF_In—H提^"沿著四邊 形左側(cè)的夕NP^^端，將第"H氐RF功率iUc器芯片CHIP—L的夕Nl5電源電壓 Vdd和第二高RF功率;fc^器芯片CfflP_H的夕Mp電源電壓Vdd分別提^^^沿 著四^上下邊的夕MP連接端。第"^氐RF功率iUL器芯片CfflF^L和笫二高 RF功率ifc^器芯片CHIP一H的^-"個(gè)都^圖8或圖12中示出的第一一第 >=^4區(qū)動(dòng)^器lst_AMP和2nd_AMP以^—^第二^L^Jl器Ampl和 Amp2。輸入到沿著四邊形左側(cè)的端子的低和高RF輸入信號(hào)RF一In一L和 RF_In_H通過布線分別提#^笫"^氐RF功率iUL器芯片CHIPJL和第；高 RF功率^器芯片CHIP—H的第一^J5區(qū)動(dòng):^器1st—AMP的第一M^Uc晶體
管Q1L和Q1H的14l輸入。第"H氐RF功率狄器芯片CfflPJL和第二高RF 功率^器芯片CHIP一H的;K^^輸出信號(hào)的^-"個(gè)^^于増加電流容 量的四條布^i^接到輸出焊盤Vout_L和Vout_H上。焊盤Vout—L和Voirt一H 連接到第4第4出匹配電路的帶城SL_L和SL_H的一端。帶城SL_L 和SL_H的另一端分別連接到第—第4出匹配電路的電容C1L和C1H，并 分別連接到第一和第二高通濾波器的電容C2L和C2H的一端。第4第二高 通濾波器的電容C2L和C2H的另一端分別連接到第4第二高通濾波器的電 感L4L和L4H。笫一和第二高通濾波器的電容C2L和C2H的另一端還分別連 接到沿著四it^右側(cè)的兩個(gè)RF輸出信號(hào)端RF_Out_L和RF—Out_H。砂卜， 通過沿著四邊形右側(cè)的端子，將低4W電壓Vramp—L和高M(jìn)電壓Vramp—H 提^H氐RF功率^"測(cè)^Ji^器電^^芯片PW—Det&Err—Amp—L以及高RF 功率^i^測(cè)^N^UL器^^芯片PW_Det&Err—Amp—H。在笫"H氐RF功率放 大器芯片CHIP一L和笫二高RF功率i^器芯片CHIP一H之間的lJ^上中間的 ^^上設(shè)置了由圖9所示的DC-DC皿器DC-DCj:onv、線團(tuán)Lfl和電M 芯片Cfl M的^N^芯片，線團(tuán)Lfl和電 芯片Cfl構(gòu)成^ii濾波器； DC-DC轉(zhuǎn)換器和^it濾波器由RF功率iUc器芯片共用。
接下來，^i兌明作為械明其它實(shí)施例的實(shí)施例A到L。 實(shí)施例A
圖18是示出與4^L明相關(guān)的實(shí)施例A的高頻功率;^器的框圖，實(shí)施例 A的高頻功率;^器100 ^fe并^B更置的多個(gè)功率iUc器(AMP1) 110和 (AMP2) 1U (M用兩個(gè)功率iUc條昨?yàn)槔?；以^^^單片電^Ji的 多偉置控制電路(Bias_contl) 112和(Bias—cont2) 113， ^4""個(gè)^W^輸 入信號(hào)的調(diào)制方法，將多個(gè)功率i^器110和111中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)控制于偏置 中。功率M器110和111 ^rH^t通過信號(hào)^g己部連接到高頻信號(hào)輸入
端ioi的輸A^、以;Sii過信號(hào)合成部連接到高頻信號(hào)輸出端102的輸出端. 端、以;sj^接到功率;^器no和m中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)的^制端的輸出端，
在該高頻功率iUL器110中，^t過高頻信號(hào)輸A^ 101輸入的高頻信號(hào)
在信號(hào)倆&部中進(jìn)行^fi&， ^A^功率狄器uo和m。已經(jīng)由^h功率放 大器no和in iU^的高頻信號(hào)在信號(hào)合成部中^f， ^ii過高頻信號(hào)輸出端
102輸出，在該辦J旅中，用于功率^bUlllO的偏置控制電路112和用于功 率;^bUI 111的偏置控制電路113 4~-個(gè)都通過調(diào)制信號(hào)信息褕入端105 調(diào)制信號(hào)信息，即與調(diào)制輸入信號(hào)的方法有關(guān)的信息，由此將相關(guān)的功率放大 器的偏置i5^與調(diào)制波信號(hào)對(duì)應(yīng)的值，其中假i5Jt種信息包^ft調(diào)制波和 調(diào)制波信號(hào)的功率，并JA^v^帶部、RFIC部等提供的，
例如，基于與來自調(diào)制信號(hào)信息褕A^105的調(diào)制信號(hào)有關(guān)的信息，在圖
a^供了^^示輸/v信號(hào)已經(jīng)^fe照CDMA、 WCDMA ^ii行了調(diào)制的信息的情況 下，將并^^X以使得功率狄器100作為幾H^器工作的功率;^器110 和111的偏J3^;對(duì)功率^L器;i共同的，并4吏4^功率;aUe器可以工作于A 到B類中的一個(gè)(線'1^^L模式)。W卜，^if過調(diào)制信號(hào)信息褕入端105提供 了表示輸入信號(hào)已經(jīng)按照GSM等進(jìn)行了調(diào)制的信息的情況下，功率iU^器100 無需作為線'14^器工作，因M并^B更置的兩個(gè)功率i^器110和111中的 一個(gè)的偏置進(jìn)行^^"i^，以使得這一個(gè)功率^bt器可工作于B到C類中的
一個(gè)，以增加IH^放大器的效率(非線'脈大模式)。順便說一句，其偏置狄
變的這一個(gè)功率;^器是圖19中的功率放大器lll。
因此，才^i亥實(shí)施例，由于如J^斤述使高頻功率狄器itAM'It^^模式 或非線'1^U^模式，因此能^f吏功率狄器的特性具有錄性。向?qū)⑸涫际?用的線'M^模式或非線'l^bt模式的切換^^導(dǎo)致^于如圖20所示的輸入 功率(Pin)量的、線'脈非線'1^^MU、司的特性的切換。因此，可以提#-"# 高頻功率;^e器，可以抑制功率增益(Gain)、功率附加效率(PAE)、相位差 等的急劇JN&^^化。
該實(shí)施例的高頻功率iibt器100例如可以包拾i5X^信號(hào)^S&部中的功 ^配電路，其用于在功率iUe器的輸入側(cè)向并^B史置的兩個(gè)功率;^器110 和111提#%入信號(hào)；以及i5X^信號(hào)合成部中的功^"成^吝，用于在功率 ;fcUI的輸出側(cè)合^C功率it^器110和111 iUc之后的高頻信號(hào)。這同樣適 用于以下所述的實(shí)施例，
才^il樣的iU,通過高頻信號(hào)輸入端101輸入的高頻信^C功^S&電 5^1S ^A^功率iUc器110和111.被功率;^器110和111 ifc^產(chǎn)生 的高頻信^C功^^成電^^成，并從高頻信號(hào)輸出端102輸出 利用這樣的
+ 能夠^#相同的 ,
實(shí)施例B
圖21是示出^JL明實(shí)施例B的高頻功率iU^器的框圖。該實(shí)施例的高頻 功率;^器200包括功率iUc器(AMP1) 210和(AMP2) 211;偏置控制 電路(Bias_contl) 212和(Bias_cont2) 213;高頻信號(hào)輸入端201;以及高頻 信號(hào)輸出端202, jH^卜，該高頻功率^器還^RFJC部(MOD RF_IC) 214,其^fTf^制部和^Jf^與其連接的信號(hào)源(Signal) 215。
在該實(shí)施例的高頻功率;^器200中，^ft號(hào)調(diào)制部的RF_IC部214 提供調(diào)制信號(hào)信息.J^rAJlJ高頻功率iUL器200的高頻信號(hào)輸入端201的高 頻信號(hào)^Wt號(hào)源215通過RFJC部214發(fā)i^'J輸A^,其它*與實(shí)施例 A的高頻功率^bt器相同。
因此，利用該實(shí)施例，通it^RF一IC部214^^制信號(hào)信息，能夠獲得 與實(shí);^例A相同的M。 實(shí)施例C
圖22是示出^明實(shí)施例C的高頻功率^bt器的框圖。該實(shí)施例的高頻 功率^L器300包掩功率i^器(AMP1) 310和(AMP2) 311;偏置控制 電路(Bias_contl) 312和(Bias_cont2) 313;分布^lfcM^ (TRL—IN1) 303、 (TRL-OUT1)304和(TRLJ)UT2 ) 305;高頻信號(hào)輸入端301;以及高頻信 號(hào)輸出端302。 jH-卜，該高頻功率iUc器還MRFJC部(MODRF—ic)314， 其^fTf^制部和^NP與其連接的信號(hào)源(Signal) 315,
對(duì) 實(shí)施例的高頻功率^器300，如同圖21所示的實(shí)施例B的情況， ^^A^高頻信號(hào)輸入端301的高頻信號(hào)^WT號(hào)源315通過^"ft號(hào)調(diào)制 部的RFJC部314發(fā)ilU，J輸入端。因此，功率^器從RFJC部314獲^ 制信號(hào)信息.另外，將由分布^WS"303城的i^^^用于^r入信號(hào)線 路的分支點(diǎn)下游的功率ifc^器311的輸入部，jH^卜，將由分布^4ffc^304組 成的5^^^用于功率^器310的輸出部。將可以進(jìn)#^怍以將1^^#^ 期望PJL^的分布^M^ 305 i5X^分布^4S^ 304和功率^bt器311的輸 出部的連接點(diǎn)的下游。其它辦與實(shí)施例B的高頻功率;^L器相同'
因此，該實(shí)施例能夠提供與由實(shí)施例A所獲得的^ N同的詠0卜， 在該實(shí)^fe例中，#^布#"|^洛303、 304和305用于功率;^器310和311的
輸A^輸出部，從而可以提供對(duì)負(fù)載變4t^絲汰的高頻功率iUe器，
如同該實(shí)施例中的情況，在將^^^用于功率;^L器311和310的輸入 和輸出部的情況下，可以使用臬惑#*:11#來代替"^^分布#^珞。在此情 況下也能夠^f相同的M。 實(shí)施例D
圖23是示出a明實(shí)施例D的高頻功率^UL器的框圖。該實(shí)施例的高頻 功率;^L器400包拾功率;^器(AMP1) 410和(AMP2) 411;偏置控制 W (Bias一contl) 412和(Bias一cont2) 413;分布^lfc^ (TRL一IN1) 403、 (TRL—OUT1)404和(TRLJ)UT2 ) 405;高頻信號(hào)輸入端401;以及高頻信 號(hào)輸出端402。 jt^卜，該高頻功率放大器還財(cái)RF_IC部(MOD RF_IC) 414， 其包^t賴制部和^h^與其連接的信號(hào)源(Signal) 415。
該實(shí)施例的高頻功率^bt器400與圖22所示實(shí)施例C的高頻功率^Uc器 的區(qū)別在于，形成高頻功率;^器的輸入部的、由分布^lfc^ 403組成的延 ^m^于功率^L器410的輸入部，形成高頻功率iUc器的輸出部的、由 分布^lfcm404城的5^lS^^在功率;aUc器411的下游。其它辦與 實(shí)施例C的高頻功率^器相同。
因此，^在該實(shí)施例中，分布^t^403、 404和405的位置不同，但 能夠獲得與實(shí)施例C所實(shí)現(xiàn)的^N同的^。 實(shí)施例E
圖24是示出a明實(shí)施例E的高頻功率iUc器的框圖.該實(shí)施例的高頻 功率^Uc器500包拾功率;^器(AMP1) 510和(AMP2 ) 511;偏置控制 電路(Bias_contl) 512和(Bias_cont2) 513; ^"入匹配電路(MN_EV1) 503 和(MNJN2 ) 504;輸出匹配電路(MN—OUT1) 505、 (MN一OUT2) 506和 (mn_out3 ) 507;高頻信號(hào)輸入端501;以及高頻信號(hào)輸出端502， jH^卜， 該高頻功率^器還^t RFJC部(MOD RF_IC) 514，其^fTf^制部和 ^MP與其i^接的信號(hào)源(Signal) 515,
在該實(shí)施例的高頻功率;^器500中，為功率^器510設(shè)置了輸入匹配 電路503和輸出匹配電路505;將^T入匹配電路504和渝出匹配電路506用于功 率放大器511。另外，將用于執(zhí)行與期望阻抗的匹配的輸出匹配電路 (MNJKJT3 ) 507 i5X^T出匹配電路鄰5和506的輸出部的i^^點(diǎn)的下游，
Jl^卜，對(duì)于高頻功率i^L器500，在用于功率M器510和5U的輸入匹 配電路503和504以及輸出匹配電路505和506中引起的相位變化不一^^ 入匹配電路503和504之間以及輸出匹配電路505和506之間相-"^L只要相 位變化的總量在第一路線與第二路銀之間不變，這種相位變4t^fc不會(huì)有問題， 其中第一路^A^"入匹配電路503通過功率i^器510延伸到輸出匹配電路
505, 第^^^J^入匹配4^ 504通過功率狄器511延伸到輸出匹配電路
506。 例如，^ir入匹配電路503中的相位為-90°、輸入匹配電路504中為0。的 情況下，當(dāng)輸出匹配電路505中的相位為0。、輸出匹配電路506中為-90。時(shí)， 第4第^TJ^線能夠擬lKiJ^j^目同.
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例A所獲得的^f目同的絲。射卜，在 該實(shí)施例中，#^入匹配電路503和504以及輸出匹配電路505、 506和507用 于功率^bt器510和5U的^A^輸出部，從而可以提供晰目位變4t^^性 的高頻功率i^器。 實(shí)施例F
圖25是示出本發(fā)明實(shí)施例F的高頻功率iUc器的框圖。該實(shí)施例的高頻 功率iUe器600功率iU^器(AMP1) 610和(AMP2) 611;偏置控制 ^i洛(Bias_contl) 612和(Bias_cont2) 613;高頻信號(hào)輸入端601a和601b; 以及高頻信號(hào)輸出端602。 jtUt，該高頻功率iUc器還財(cái)RF—IC部(MOD RF_IC) 614，其^ft號(hào)調(diào)制部和W卜部與其連接的信號(hào)源(Signal) 615'
對(duì)于該實(shí)施例的高頻功率iibt器600，與圖21所示實(shí)施例B有關(guān)的電路的 輸入端^故高頻信號(hào)輸入端601a和601b的組合所代替。因此，高頻功率放 大器通過端子601a和601b工作于差動(dòng)輸入。然而，其它操怍與實(shí)施例B的高 頻功率狄器相同。
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例B所獲得的^f目同的狀矽卜，在 該實(shí)施例中，使用了高頻信號(hào)輸入端601a和601b，來代替圖21所示的高頻功 率iUc器的輸入端部分，從而可以提供it^于差動(dòng)輸入的高頻功率;^L器。 實(shí)施例G
圖26是示出^L明實(shí)施例G的高頻功率;^t器的框圖。該實(shí)施例的高頻 功率^器700 ^fe功率iUi器(AMP1) 710和(AMP2) 711;偏置控制 電路(Bias一contl) 712和(Bias一cont2) 713;分布^lfc^ (TRL一腿)703、 (TRLJN2 ) 704、 (TRL_OUTl) 705和(TRL—OUT2 ) 706;高頻信號(hào)輸入 端701a和701b;以及高頻信號(hào)輸出端702' jH^卜，該高頻功率;^器還絲 RFJC部(MODRF_IC) 714，其^fTfi^制部和^卜部與其連接的信號(hào)源
(Signal) 715。
在該實(shí)施例的高頻功率;^器700中，圖22所示實(shí)施例C的電路的輸入 端部械高頻信號(hào)輸入端701a和701b的組合所代替。因此，高頻功率狄器 通過端子701a和701b工作于差動(dòng)輸入。將由分布^lfc^703組成的1^^ 路和由分布^lfc^ 704 M的^^^別用于功率;^器710和功率iUe 器711的輸^V部'jHW卜，將由分布^K^705m的^^^用于功率i^ 器710的輸出部?？蛇M(jìn)^Mt以將P"W^yb期望lfi^的分布^4fW^ 706被 i5X^分布l^i^ 705和功率狄器711的輸出部的連接點(diǎn)的下游。其它操 作與實(shí)施例C的高頻功率iUc器相同。
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例C所獲得的^^目同的錄。W卜，在 該實(shí)施例中，使用了高頻信號(hào)輸入端701a和701b，來代替圖22所示的高頻功 率;^器的輸入端部分，從而可以提供iW于差動(dòng)輸入的高頻功率iUc器。 實(shí)施例H
圖27是示出械明實(shí)施例H的高頻功率iUc器的框圖。該實(shí)施例的高頻 功率iU^器800包^fe功率it^器(AMP1) 810和(AMP2) 811;偏置控制 電路(Bias_contl) 812和(Bias_cont2) 813;分布^lfcM^ (TRL_IN1) 803、
(TRLJN2 ) 804、 (TRL一OUTl) 805和(TRL_OUT2 ) 806;高頻信號(hào)輸入 端柳la和801b;以及高頻信號(hào)輸出端802。 jH^卜，該高頻功率^器還^ RFJC部(MODRF_IC) 814，其^fT號(hào)調(diào)制部和W卜部與其連接的信號(hào)源
(Signal) 815,
與圖26所示實(shí)施例G的高頻功率狄器不同，在高頻功率狄器800中， 分布^lfc^洛(TRLJ)UT1) 805用于功率;^器811的輸出部.^怍與實(shí) 施例G的高頻功率^bt器相同，
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例G所獲得的^t^目同的絲。 實(shí)施例I
圖28是示出械明實(shí)施例I的高頻功率iU^器的框圖。該實(shí)施例的高頻功 率ifcUI 900功率;^C器(AMP1) 910和(AMP2) 911;偏置控制電
路(Bias_coirtl) 912和(Bias_cont2) 913;輸入匹配電路(MN_IN1) 903和 (MN—IN2 ) 904;輸出匹配電路(MN_OUTl) 905、 (MN_OUT2) 906和 (MN_OUT3)907;高頻信號(hào)輸入端901a和卯lb;以及高頻信號(hào)輸出端卯2。
jtb^卜，該高頻功率iU^器還^RFJK:部(MODRFJC)914，其包^ft"f^
制部和W卜部與其連接的信號(hào)源(Signal) 915。
在該實(shí)施例的高頻功率^器900中，圖24所示實(shí)施例E的電路的輸入
端*故高頻信號(hào)輸入端901a和901b的組合所代替。因此，高頻功率^bUI
通過端子901a和901b工作于差動(dòng)輸人其它操怍與實(shí)施例E的高頻功率;^
器相同。
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例E所獲得的頓目同的絲，并能夠提 供it^于差動(dòng)輸入的高頻功率狄器， 實(shí)施例J
圖29是示出械明實(shí)施例J的高頻功率狄器的框圖。該實(shí)施例的高頻功 率;^L器1000 功率iUc器(AMP1) 1010和(AMP2) 1011;偏置控制 電路(Bias contl) 1012和(Bias cont2) 1013;開關(guān)控制電路(SW con) 1004; 以及高頻信號(hào)輸>^端1001。"卜，該高頻功率iUc器還具有RF—IC部(MOD RF_IC) 1014，其^ft賴制部和^Mj5連接vj^^入側(cè)的信號(hào)源(Signal) 1015。另夕卜，在絲出倆j^接了錢開關(guān)(ANT_SW2) 1016和(ANT_SW1) 1017、雙工器1018和A^ 1002。圖29示出了ilhW更攜式電^f^4L類的^ 器，^TiM^電路的高頻功率狄器l,， fe^關(guān)和紅器的前端部分 以及^bW^1019。
在該實(shí)施例的高頻功率狄器1000中，4^v^Wi從功率狄器1010 和1011發(fā)送出的高頻信號(hào)輸出通it^開關(guān)1016和)5Ul器1018,到ii^M 1002。在^bW!8！1，通it^ 1002 ^t的信號(hào)經(jīng)it^X器1018和A^開關(guān)1017， 到達(dá)^^電路1019。在該#中，^fit過高頻信號(hào)W^用iH^^Ji的 IMt的DC偏置提"^^A^開關(guān)1016和1017的IMt. *^fc，開關(guān)控制電路
制^開關(guān)1016和1017的啟用^f用，其它^ft與實(shí)施例B的高頻功率^bt 器相同，
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例B所獲得的^f目同的絲.0卜，在
該實(shí)施例中，iM了發(fā)J^電路^l^電路，從而可以提供包含高頻功率放
大器的敗器。
實(shí)施例K
圖30是示出本發(fā)明實(shí)施例K的高頻功率;^器的框圖。該實(shí)施例的高頻 功率放大器1100包括功率放大器(AMPla) 1110a、 (AMPlb) U10b、 (AMP2a) lllla和(AMP2b) llllb;偏置控制電路(Bias一contla) U12a、 (Bias_contlb) U12b、 ( Bias一cont2a) U13a和(Bias一cont2b) U13b;高頻信 號(hào)^T/v端1101;高頻信號(hào)輸出端1102;及調(diào)制信號(hào)信息^"入端1105.
該實(shí)施例的高頻功率iU^器1100 iMl多^式，通過用第一M^第^^&功 率狄器l論和l論的組合、以^一鄉(xiāng)第^l功率狄器lllla和llllb 的^a^^別^f戈替圖18所示實(shí)施例A的電路的功率放大器(AMP1) 110和 (AMP2)lll來iM其電路。在該實(shí)施例中，^功率狄器的偏置^fti議 為如圖31所示。*#^， ^/l!iiUL模式的情況下，將功率^bt器U10a和U10b 及功率狄器lllla和llllb的偏置i5^對(duì)功率狄器是共同的，^H吏絲率 M器可工作在A到B類中的一個(gè)。在非線'l^Uc模式的情況下，將功率iUc 器U10a和U10b的組合與功率iU^器lllla和llllb的組合中的一個(gè)(^bl 功率^器mia和llllb的組合)的偏置進(jìn)行^^i議，以使得功率ibUI 的這一^E合可工作在B到C類中的一個(gè)。
歸^M^了兩M^器的例子，但^ikii^于功率狄器由兩絲更多 ^成的情況。jH^卜，Jj^Mt與實(shí)施例a中的IMt相同。
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例A所獲得的^t目同的絲。矽卜，在 該實(shí)施例中，例Mit^—個(gè)功食tf元^X第一M^第J^l功率^器U10a 和U10b的組合，為另一個(gè)功食t^元設(shè)置笫一Mjfu第^^l功率;^器lllla和 llllb的組合，^-個(gè)功率^器都^多^^器。這使得可以提供能夠以多 W式制造的高頻功率狄器。 實(shí)施例L
圖32濕_示出^1明實(shí)施例L的高頻功率^bt器的框圖，該實(shí)施例的高頻 功率;^器1200包4t:功率^器(AMP0)1209、 (AMP1 )1210和(AMP2) 1211;偏置控制械(Bias一卿tO) 1214、 (Bias一contl) 1212和(B一一cont2) 1213;高頻信號(hào)輸A^1201;高頻信號(hào)輸出端1202;以及調(diào)制信號(hào)信息^T入端
簡(jiǎn)。
該實(shí)施例的高頻功率iUe器1200 M與圖30所示實(shí)施例K的電翻瞎似的 多M^bt器結(jié)構(gòu)。在高頻功率iU^器1200中，通往第一級(jí)功率;^C器1209的
電路^l^被共用，^ai^， ^fc^為通往第^^功率iUe器1210的^H^用
于功率iUc器12U的4。 vH"在該實(shí)施例中，偏置控制電路1214獨(dú)立于第 j中的功率;^器1210和1211的偏置ijt^制第一級(jí)功率;^器1209的偏置，
控制第一級(jí)功率iU^器1209的偏置.在該實(shí)施例中，如圖33所示:M""^h功 率;^器的偏置^Ni^&^。 ^/1^t^模式的情況下，功率;^
器1209、 1210和12U的偏置i^;對(duì)功率iU^器是共同的，齊使得功率;^ 器可工作在A到B類中的一個(gè)。W卜，在非幾tiiU^模式的情況下，對(duì)功率放 大器1211的偏置進(jìn)^t^^i議，以使得功率^L器1211可工作在B到C類 中的一個(gè)。
注意，第一級(jí)的功率^器1209以^^l的功率iUc器1210和1211可
以^^Uc器，^""個(gè)都由兩M^更多^aA,
因此，該實(shí)施例能夠提供與實(shí)施例K所獲得的^f目同的絲。
M^Ji面基于實(shí)施例^^說明了由發(fā)明者所做出的^C明，^a^發(fā)明并 不P艮于此。毫狄問，可以做出樹變^N務(wù)改，而不會(huì)脫離械明的范圍，
例如，^^圖8所示的RF功率狄器，除了用于檢頂，波射輸出功率水平、 御、〗RF功率iUL器的J^功率的功^^器PCPL ^卜，還可以釆用電流傳 ^m器。當(dāng)^^電'^^M^測(cè)器時(shí)，檢測(cè)器;sJWc器糾與RF功率^L器
比例的小;^測(cè)DC/AC工作電流^ii^測(cè)器^SJb^器^ff。
笫-^p第^U^教降Ql和Q2"^-個(gè)都可以用MESFET的N溝ii^^L 晶體管或由妙GaAs和InP之類的4^^f^城的孤MT來代替，
權(quán)利要求
1、一種RF功率放大器，包括第一放大器件；及第二放大器件，其中在公共的半導(dǎo)體芯片上形成第一和第二放大器件，作為并聯(lián)連接在輸入端和輸出端之間的末級(jí)功率放大器件，第一放大器件的輸入端的第一偏置電壓被設(shè)定為高于第二放大器件的輸入端的第二偏置電壓，以使得第一放大器件可工作于具有π(180°)的導(dǎo)通角的B類和具有π(180°)到2π(360°)的導(dǎo)通角的AB類之間的任一工作類，并且第二放大器件可工作于具有低于π(180°)的導(dǎo)通角的C類，并且將第一放大器件的第一有效器件尺寸有意地設(shè)定為小于第二放大器件的第二有效器件尺寸，小的程度超過半導(dǎo)體芯片的制造誤差范圍。
2、 W，溪求1的RF功率狄器，其中通鄉(xiāng)一負(fù)載糾向第一狄IW的輸出電極IC供第一電源電壓，通itf 二負(fù)載辦向第J^bt糾的輸出電極提供第二電源電壓，并且電源4^供電5^工作，使得第一電源電壓的電平響應(yīng)于RF功率iU^器的輸 出功率水平的減小而減小。
3、 W漆求1的RF功率狄器，其中通鄉(xiāng)一負(fù)載糾向第""^m 的輸出電;^提供第一電源電壓，通鄉(xiāng)二負(fù)載||#向笫《^^^#的輸出電極提供第二電源電壓，并且電源提供電路工作，使得第二電源電壓的電平響應(yīng)于RF功率iUL器的輸 出功率水平的上升而上升。
4、 ；M'溪求1的RF功率iUL器，其中1/4波長渝出線連接在渝出端與笫 一iUL辦的輸出電極^f司，并且1/4波儲(chǔ)Am^在第^bUI^的輸入電極與輸A^間，從而第-"^ 第^^^^ff按照多赫蒂系^X作。
5、 ^ij^求2的RF功率狄器，還^RF驅(qū)動(dòng);S^L級(jí)，用于驅(qū)動(dòng)末 級(jí)功率狄W，其中柳卜部電源電壓提 電源提供電路，并將響應(yīng)于J^水平措定信號(hào) 的電平而受到控制的第4第二電源電壓分別提#^第""^笫《^^:教降。
6、 W，漆求5的RF功率狄器，其中通鄉(xiāng)一負(fù)載m向第一狄m 的輸出電;felll;^第一電源電壓，通鄉(xiāng)二負(fù)栽糾向第《=*^糾的輸出電極提供第二電源電壓，并且 電源提供電路工作，使得第一電源電壓的電平響應(yīng)于RF功率iUc器的輸 出功率水平的減小而減小。
7、 ^fi漆求5的RF功率狄器，其中通鄉(xiāng)一負(fù)載糾向第一狄IW 的輸出電^UI;^第一電源電壓，通過笫二負(fù)載教fr向第Jl^教降的輸出電極提供第二電源電壓，并且 電源提供電路工作，使得第二電源電壓的電平響應(yīng)于RF功率;^器的輸 出功率水平的上升而上升。
8、 ^U'漆求5的RF功率iUc器，其中電源提供電路包括由開關(guān)^a器組 成的DC-DC轉(zhuǎn)換器。
9、 ^U'jJ^求5的RF功率狄器，還^ 功率檢測(cè)器，用于檢測(cè)與來自輸出端的輸出功率有關(guān)的水平； ^tiUc器，用于^C提供了發(fā)射水平指定信"f"^功率檢測(cè)器的功率檢測(cè)信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生自動(dòng)功^制信號(hào)；馬區(qū)動(dòng)^"7^偏置電路，用于響應(yīng)于由i^bt器產(chǎn)生的自動(dòng)功^t制信號(hào)來 控制RF驅(qū)動(dòng);SJbt級(jí)的驅(qū)動(dòng)輸入偏置電壓的電平；以及^^A^偏置電路，用于響應(yīng)于由^1^:器產(chǎn)生的自動(dòng)功^^制信號(hào)， ^制作為;^1功率^11#的第4第《=*^象降的^^入偏置電壓的電 平。
10、 W漆求1的RF功率iUc器，其中第-"^第《=^象降中的#"~個(gè) 都是場(chǎng)雌晶體管'
11、 W'J^求10的RF功率iUL器，其中場(chǎng)敢應(yīng)晶體管是LDMOS。
12、 ；^'決求1的RF功率狄器，其中第""^第^r^辦中的^-"個(gè) 都是錄晶體管，
13、 ^5U'溪求12的RF功率^器，其中#晶體管是異質(zhì)結(jié)型'
14、 W'溪求1的RF功率狄器，其中將第-^L辦的笫一有效糾 尺寸i5^^i4U^^bt^ff的第4效^ft尺寸的一半。
15、 ；M'J^求9的RF功率M器，其中在其上形成有笫《""^笫《=*^器 件的4^芯片、功率檢測(cè)器、^t^L器以及DC-DC轉(zhuǎn)換器都包含在RF功率^#裝中。
16、 一種RF功率狄器，包拾 第一狄靴 第^bk:^ff;以及其中在公共的^H^芯片上形^一至第^^器件，作為并^^接# 入端^"出^間的^1功率;^^HS第XiU^^fr的輸入電;fct過開關(guān)^連接到第一;^^ft的輸入電極， 當(dāng)RF功率輸出處于^^平時(shí)，樹關(guān)^ff控制在切斷狀態(tài)，由贈(zèng)第三 狄W控制在切斷狀態(tài)，當(dāng)RF功率輸出處于4^K平時(shí)，將第一狄H^的輸入端的第4置電壓 i^^高于第J^L大糾的輸入端的第二偏置電壓，以使得第一放大糾可工 作于具有7t (180。)的導(dǎo)通角的B類和具有;r (180。)到2tt (360°)的導(dǎo)通角的 AB類之間的^r-"工作類，并JL^^r^辦可工作于財(cái)?shù)陀?t (180°)的導(dǎo) 通角的C類，并且當(dāng)RF功率輸出處于高7JC平時(shí)，絲關(guān)^^控制在"^t狀態(tài)，當(dāng)RF功率輸出處于高水平時(shí)，對(duì)(l)第一狄m的輸入端和第^UL器件的輸入端的第-"^置^、 (2)第^r^bt教降的輸入端的笫二偏置電壓進(jìn)^m更定，使得第^^第^btm可工作于W 7t ( 180。)的M角的B類和M 7t(180°)到(360°)的"fH逸角的AB類之間的^""工作類，并JL^^t^L器 件也可工作于Mtt (180°)的^it角的B類和具有7r (180。)到2ti (360°)的 導(dǎo)通角的AB R間的^""工作類，將第一i^^ff的第一有效ll^尺寸和第^EiU^^的第Xt效^^尺寸 i5X^^Ui^^目同，^T意地小于第^r^L象降的第j^效^ff尺寸，小 的^^過^f^芯片的制it^差范圍.
17、 ^，J^求16的RF功率iU^器，還^: RF驅(qū)動(dòng);S^b^級(jí)，用于驅(qū)動(dòng)^l功率iUL糾；以及 電源4^供電路，被提參卜部電源電壓，向第-"^第^bt^NI;^應(yīng)于 狄7jC平指定信號(hào)而受到控制的第一電源電艮并向第《=^^#提#^控的 第二電源電壓。
18、 ^U'漆求17的RF功率;^器，其中通it^一負(fù)載^ff向第一放大器 件的輸出電^第^bt^的輸出電極提供第一電源電壓，通鄉(xiāng)二負(fù)載糾向笫^T^L糾的輸出電極提供第二電源電壓，并且電源提供電路工作，使得第一電源電壓的電平響應(yīng)于RF功率^k:器的輸 出功率水平的減小而減小。
19、 ^U'溪求17的RF功率iU^器，其中通it^一負(fù)栽!W向第一;^器 件的輸出電W^第^^L辦的輸出電極提供第一電源電壓，通鄉(xiāng)二負(fù)載糾向第^b^辦的輸出電極提供第二電源電壓，并且 電源4^供電5^工作，使得第二電源電壓的電平響應(yīng)于RF功率;^器的輸 出功率的上升而上升.
20、 ^U'JJMU7的RF功率;^器，其中電源提供電路&^由開關(guān)穩(wěn)壓器 纟試的DC-DC轉(zhuǎn)換器.
21、 ；M'J^求18的RF功率;^L器，還包^: 功率檢測(cè)器，用iM^測(cè)與來自輸出端的輸出功率有關(guān)的7K平； ^Ji^器，用于^L提供了;^Mc平指定信號(hào)和功率檢測(cè)器的功率檢測(cè)信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生自動(dòng)功雜制信號(hào)；驅(qū)動(dòng)輸入偏置電路，用于響應(yīng)于由"^1^器產(chǎn)生的自動(dòng)功^制信號(hào)， 4Mi制RF驅(qū)動(dòng);SUUL級(jí)的驅(qū)動(dòng)輸入偏置電壓的電平；以及;K^^^偏置電路，用于響應(yīng)于由^J^器產(chǎn)生的自動(dòng)功^t制信號(hào)， ^制作為^l功率it^象降的第一到第X^L教降的^^入偏置電壓的電 平。
22、 W'溪求16的RF功率iUc器，其中開關(guān)器件是形^^^W芯片上 的MEMS開關(guān).
23、 W'溪求16的RF功率狄器，其中笫一到第^Uc糾中的^-"個(gè) 都是場(chǎng)雌晶體管。
24、 ^U'J^求23的RF功率;^L器，其中場(chǎng)^晶體管是LDMOS。
25、 W'決求16的RF功率iUL器，其中笫一到第^S^U辦中的^-"個(gè) 都是錄晶體管，5
26、 ^'虔求25的RF功率;^t器，其中*晶體管是異質(zhì)結(jié)型。
27、 ；M'漆求16的RF功率;^L器，其中將第一M教ff的第一有效m 尺寸和笫^i^L^ft的第^效ll^尺寸i^7l^上^^^^ft的第二 有效^f^尺寸的一半。
28、 ^'漆求21的RF功率;^L器，其中在其上形成有笫一到笫X^L器 件的J^f^芯片、功率檢測(cè)器、iOiUc器以及DC-DC轉(zhuǎn)換器都包含在RF功
29、 ^t高頻功率;aUc器，^fe: 并^BM的多個(gè)功率iU^器；以及偏置控制電路，依^制輸入信號(hào)的方法來確定工作模式，^i據(jù)所確定的工作模式個(gè)別^制功率^器的偏置，其中工作模式包括用于^t^');i^L的線'l!i^c模式以;W于^ft非線性iU^的非幾l^bt模式，當(dāng)工作模iU^'I^Uc;^式時(shí)，偏置控制電i^f吏得功率^器的偏X^相等，當(dāng)工作模iU:非幾l^t^模式時(shí)，使得功率狄器的偏置艦不同。
30、 W'決求29的高頻功率狄器，其中當(dāng)輸入信號(hào)要絲'lii^時(shí)，偏 置控制電路i^L功率^bUI的偏置，使得功率;^器可工作于A類和B類之間 的—工作類，當(dāng)輸入信號(hào)要求非線'I^L時(shí)，偏置控制電路i^^少一個(gè)功率^Ue器的 偏置，使得所趕少一個(gè)功率狄器可工作于A類和B ^、司的^工作類， :!Hit^^^的功率^bt器的偏置，仗^得所i^^^的功率^器可工作于B類和 C W曰W—工作類，
31、 挺'溪求29的高頻功率;aUc器，其中用于輸入信號(hào)的線路it^于差動(dòng) 輸入。
32、 ^U，虔求29的高頻功率;fc^器，其中將用于控制^開關(guān)的啟用^Hf 用以切斷通往天線的線路的信息疊加到功率iU^器的輸出信號(hào)上，
33、 ；M'J^求29的高頻功率^b^器，還^t: 信號(hào)射己部，用于#^入信號(hào)提^^功率狄器；以及 信號(hào)合成部，用于合^t功率^器^C的高頻信號(hào)，
34、 擬'J^求33的高頻功率;aUc器，其中信號(hào)^S己部^^第一樹，該第 一電路使由于信號(hào)射&部的^ga;斤產(chǎn)生的信號(hào)之間的相位差為90度，信號(hào)合成部包括第二電路，該第二電^f吏得由功率M器;^的信號(hào)之間 的相位差為0度。
35、 ；bU，澳求34的高頻功率iUL器，其中第一^第二電i2^"個(gè)都由分布
36、 ^'溪求34的高頻功率;^器，其中第"^第二電^"~個(gè)都由集總 械糾城。
37、 ^，決求29的高頻功率;^:器，其中高頻功率;^器;l^^bUI， 該多M^L器^t多個(gè)狄器級(jí)，^""轉(zhuǎn)由并^BitX的"^且功率狄器城, 并且所述多個(gè)狄器級(jí)串喊接。
38、 W'澳求29的高頻功率iUc器，還^t: 前^bt器，絲連接到功率;aU^器的輸入的輸出端，并且 其中前^b^器由一個(gè)獨(dú)立功率^器和串聯(lián)連接的-"M獨(dú)立功率;^器中的一^NE^，并^B殳置的功率iUc器與前^bt器-^^構(gòu)成多^t大器，并怍為多g 大器的錄而沐
39、 ^，溪求37的高頻功率;^L器，其中偏置控制電路只將多M^:器的 ^M^制于偏置下，
40、 W，溪求37的高頻功率iUc器，其中偏置控制電i^多M^器的第 一歸j狄的所有^UN^制于偏置下。
41、 ^Ui溪求29的高頻功率;^L器，其中功率iU^器和偏置控制電路形成 在單片電^feJi。
42、 "^t支持多模式的高頻功率狄器，^^并^^接的多個(gè)功率狄器， 其中依據(jù)調(diào)制輸入信號(hào)的方法，將功率;^UI^別控制于偏置下， 基于與調(diào)制方法有關(guān)的信息，將功率iUc器切換到將^^使用的線'1^大模錄非幾l^bt模式，并且4W^制操怍，以使得功^Nt益、功率附加效率^N位差的特性曲m續(xù)， 而無需^^t輸入功率量^^'ti^bt模式與非線'^bt模i^間進(jìn)m9換，
43、 W，溪求42的支持多模式的高頻功率iUL器，其中當(dāng)調(diào)制方法要絲 ，脈大模式時(shí)，使得功率iU^器的偏^^目等，并且當(dāng)調(diào)制方法^"求非線'^b^^式時(shí)，《吏得功率i^:器的偏置不同，
44、 一跌器，包拾接賕電路； A^開關(guān)；及 戲，其中iC^電路^高頻功率;^器， 該高頻功率^bt器包拾 并^BU的多個(gè)功率iUc器；以及偏置控制電路，用于依據(jù)調(diào)制輸入信號(hào)的方法，個(gè)別控制功率放大器的偏置。
45、 W'決求44的^器，其中將用于控制^開關(guān)的啟用和停用以切斷 通往^的^5^的信息疊加到高頻功率i^器的輸出信號(hào)上。
全文摘要
一種RF功率放大器，包括作為并聯(lián)連接在輸入端(RF_In)與輸出端(RF_Out)之間的末級(jí)功率放大器件的第一和第二放大器(Q1)和(Q2)。在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上形成放大器(Q1)和(Q2)。將放大器(Q1)的第一偏置電壓(Vg1)設(shè)定為高于放大器(Q2)的第二偏置電壓(Vg2)，以使得放大器(Q1)可工作于B類和AB類之間，(Q2)可工作于C類。放大器(Q1)的第一有效器件尺寸(Wgq1)有意地設(shè)定為小于超過半導(dǎo)體芯片的制造誤差范圍的、放大器(Q2)的第二有效器件尺寸(Wgq2)。能夠?qū)崿F(xiàn)一種RF功率放大器，不管輸出功率是高還是低，都呈現(xiàn)出高功率附加效率特性。
文檔編號(hào)H03F3/24GK101098127SQ20071013881
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月19日
發(fā)明者大西正己, 松本秀俊, 清水敏彥, 田中聰, 藤岡徹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技