一種用于gsm/dcs的共源共柵射頻功率放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于GSM/DCS的共源共柵射頻功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻功率放大器是各種無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用中必不可少的關(guān)鍵部件，用于將收發(fā)信機(jī)輸出的已調(diào)制射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)通信所需的射頻信號(hào)的功率要求。射頻功率放大器屬于大信號(hào)器件，因此要求用于制造射頻功率放大器的半導(dǎo)體器件具有高擊穿電壓、高電流密度等特性。相對(duì)于數(shù)字電路、模擬電路等小信號(hào)電路所普遍采用Si CMOS工藝，基于GaAs材料的HBT、pHEMT等工藝，由于其較高的擊穿電壓和載流子迀移速率，在射頻功率放大器領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]如圖1所示為一個(gè)典型的射頻功率放大器電路，晶體管103作為射頻功率放大器中的重要有源器件，在實(shí)際中通常采用Si或GaAs工藝制造；射頻功率放大器的輸入信號(hào)端口 RFin通過(guò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)101連接到晶體管103的柵極；晶體管103的柵極還通過(guò)偏置電路102連接到射頻功率放大器的偏置電壓端口 Vbias;晶體管103的源極連接到地；晶體管103的漏極通過(guò)扼流電感104連接到射頻功率放大器的供電電壓端口 Vcc;供電電壓端口Vcc還連接到去耦電容105的一端，去耦電容105的另外一端連接到地；晶體管103的漏極還通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)106連接到射頻功率放大器的輸出信號(hào)端口 RFout。射頻功率放大器的輸入信號(hào)電壓擺幅較低，經(jīng)過(guò)晶體管103功率放大之后，輸出信號(hào)的電壓擺幅大幅提升。對(duì)于一個(gè)典型的Class-A/B/AB射頻功率放大器，在供電電壓Vcc下工作，晶體管漏極上的電壓擺幅通?？梢赃_(dá)到2XVcc。譬如，當(dāng)射頻功率放大器的供電電壓Vcc為5V時(shí)，晶體管漏極上的電壓擺幅將達(dá)到10V。如果射頻功率放大器工作于Class-E狀態(tài)，那么晶體管漏極上的電壓擺幅將會(huì)更高，達(dá)到3.5XVcc以上。由此可見(jiàn)，射頻功率放大器中的晶體管上將承受遠(yuǎn)高于供電電壓的擺幅，對(duì)晶體管的擊穿電壓及可靠性提出了很高的要求。選用足夠高擊穿電壓的半導(dǎo)體工藝來(lái)制造射頻功率放大器，將使得選擇余地嚴(yán)重受限，喪失了設(shè)計(jì)靈活性并將降低集成度。
[0004]為了使得較小擊穿電壓半導(dǎo)體工藝也可以用于制造射頻功率放大器，業(yè)界通常通過(guò)將射頻功率放大器電路設(shè)計(jì)為共源共柵結(jié)構(gòu)來(lái)提高器件的擊穿電壓。如圖2所示，為一個(gè)典型的共源共柵結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器。晶體管203和晶體管204為射頻功率放大器中實(shí)現(xiàn)功率放大的有源器件，在實(shí)際中通常采用Si或GaAs工藝制造；射頻功率放大器的輸入信號(hào)端口 RFin通過(guò)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)201連接到晶體管203的柵極；晶體管203的柵極還通過(guò)偏置電路202連接到射頻功率放大器的偏置電壓端口 Vbiasl;晶體管203的源極連接到地；晶體管203的漏極連接到晶體管204的源極；晶體管204的柵極通過(guò)偏置電路205連接到射頻功率放大器的偏置電壓端口 Vbias2;晶體管204的柵極還連接到去耦電容206的一端，去耦電容206的另外一端連接到地；晶體管204的漏極通過(guò)扼流電感207連接到射頻功率放大器的供電電壓端口 Vcc;供電電壓端口 Vcc還連接到去耦電容208的一端，去耦電容208的另外一端連接到地；晶體管204的漏極還通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)209連接到射頻功率放大器的輸出信號(hào)端口 RFout。射頻功率放大器的輸入信號(hào)電壓擺幅較低，經(jīng)過(guò)晶體管203及晶體管204功率放大之后，輸出信號(hào)的電壓擺幅大幅提升。在共源共柵結(jié)構(gòu)射頻功率放大器中，晶體管203為共源級(jí)，晶體管204為共柵極；這樣的共源共柵結(jié)構(gòu)相比單晶體管共源結(jié)構(gòu)具有更高的功率增益和更高的反向隔離度；更為重要的是，共源共柵結(jié)構(gòu)比單晶體管共源結(jié)構(gòu)具有更高的擊穿電壓，允許射頻功率放大器有更高的工作電壓。
[0005]如圖2所示，工作于Class-A/AB/B狀態(tài)的共源共柵結(jié)構(gòu)射頻功率放大器，晶體管204漏極的射頻電壓擺幅為2XVcc，晶體管203漏極的射頻電壓擺幅則不超過(guò)Vcc。因此，晶體管203及晶體管204各自漏極與源極之間的電壓擺幅都不超過(guò)2XVcc，保證了晶體管工作于安全區(qū)域。
[0006]雖然目前3G和4G移動(dòng)通信在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)獲得越來(lái)越多的部署和應(yīng)用，但是作為部署最廣泛和應(yīng)用最成熟的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，2G GSM依然是所有移動(dòng)終端都需要支持的通信模式。2G GSM通信模式中的上行通信包括4個(gè)頻段，分別是:GSM850:824-849MHz;GSM900:880-915MHz;DCS1800:1710-1785MHz;PCS1900:1850-1910MHz;通常所有移動(dòng)終端的功率放大器都需要支持2G GSM通信模式的這4個(gè)頻段。由于GSM850頻段與GSM900頻段相鄰，統(tǒng)稱(chēng)為GSM低頻段或GSM頻段；DCS1800頻段與PCS1900頻段相鄰，統(tǒng)稱(chēng)為GSM高頻段或DCS頻段。通?？梢圆捎脙蓚€(gè)射頻功率放大器分別覆蓋GSM頻段和DCS頻段，即一個(gè)射頻功率放大器覆蓋GSM頻段824-915MHZ，另外一個(gè)射頻功率放大器覆蓋DCS頻段1710-1910MHzo并且兩個(gè)支持不同頻段的射頻功率放大器的核心電路制造在同一個(gè)管芯上，封裝在同一個(gè)芯片當(dāng)中。這樣會(huì)使得管芯面積較為龐大，尤其是電路中的去耦電容，通常在幾十PF到幾百PF量級(jí)，會(huì)占據(jù)相當(dāng)大的管芯面積，從而使得整個(gè)2G射頻功率放大器芯片具有較高的成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型目的是:提供一種用于GSM/DCS的共源共柵射頻功率放大器，采用基于GaAs E/D pHEMT工藝的共源共柵結(jié)構(gòu)，在同一顆芯片上集成有兩個(gè)分別應(yīng)用于GSM頻段和DCS頻段的共源共柵結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器，并且兩個(gè)射頻功率放大器在芯片上共用一個(gè)共柵級(jí)柵極電容，具有高性能及低成本的優(yōu)勢(shì)。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0009]一種用于GSM/DCS的共源共柵射頻功率放大器，包括由第一射頻晶體管和第二射頻晶體管組成的GSM頻段共源共柵功率放大電路和由第三射頻晶體管和第四射頻晶體管組成的DCS頻段共源共柵功率放大電路，所述GSM頻段共源共柵功率放大電路和DCS頻段共源共柵功率放大電路共用一個(gè)共柵級(jí)柵極去耦電容；GSM頻段共源共柵功率放大電路的第一偏置電路和第二偏置電路以及DCS頻段共源共柵功率放大電路的第三偏置電路和第四偏置電路連接功率控制單元，所述功率控制單元具有至少一個(gè)用于調(diào)整第一偏置電路、第二偏置電路、第三偏置電路和第四偏置電路的輸出偏置電壓的輸入控制信號(hào)端。
[0010]優(yōu)選的，所述輸入控制信號(hào)端連接系統(tǒng)控制器或者連接射頻功率放大器輸出檢測(cè)處理電路的輸出端。
[0011]優(yōu)選的，所述第一射頻晶體管、第二射頻晶體管、第三射頻晶體管和第四射頻晶體管為GaAs E/D pHEMT晶體管。
[0012]優(yōu)選的，所述共柵級(jí)柵極去耦電容的容值大于100pF。
[0013]優(yōu)選的，所述GSM頻段共源共柵功率放大電路和DCS頻段共源共柵功率放大電路可以為多級(jí)共源共柵功率放大電路。
[0014]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0015]1.采用基于GaAs E/D-pHEMT工藝的共源共柵結(jié)構(gòu)，在同一顆芯片上集成兩個(gè)分別應(yīng)用于GSM頻段和DCS頻段的射頻功率放大電路，并且兩個(gè)射頻功率放大電路在芯片上共用一個(gè)共柵級(jí)柵極電容，使得芯片的面積大大減少，大大降低了 GSM射頻功率放大器的成本。
[0016]2.通過(guò)Ctrl信號(hào)合理地控制共源共柵晶體管對(duì)的工作狀態(tài)(包括打開(kāi)、關(guān)閉、高偏置電壓、低偏置電壓等)，可以?xún)?yōu)化射頻功率放大器在不同輸出功率等級(jí)下的效率及線(xiàn)性度等性能指標(biāo)，具有高性能及低成本優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0018]圖1為現(xiàn)有典型的射頻功率放大器電路圖；
[0019]圖2為現(xiàn)有典型的共源共柵結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器電路圖；
[0020]圖3為不共用共柵級(jí)柵極電容的GSM/DCS的共源共柵射頻功率放大器電路圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型用于GSM/DCS的共源共柵射頻功率放大器的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而