本实用新型专利技术公开了一种用于GSM/DCS的共源共栅射频功率放大器，包括由第一射频晶体管和第二射频晶体管组成的GSM频段共源共栅功率放大电路和由第三射频晶体管和第四射频晶体管组成的DCS频段共源共栅功率放大电路，所述GSM频段共源共栅功率放大电路和DCS频段共源共栅功率放大电路共用一个共栅级栅极去耦电容；GSM频段共源共栅功率放大电路的第一偏置电路和第二偏置电路以及DCS频段共源共栅功率放大电路的第三偏置电路和第四偏置电路连接功率控制单元，所述功率控制单元具有至少一个用于调整四个偏置电路的输出偏置电压的控制信号端。四个晶体管采用GaAs E/D pHEMT工艺，具有高性能及低成本的优势。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于射频集成电路
，具体涉及一种用于GSM/DCS的共源共栅射频功率放大器。
技术介绍
射频功率放大器是各种无线通信应用中必不可少的关键部件，用于将收发信机输出的已调制射频信号进行功率放大，以满足无线通信所需的射频信号的功率要求。射频功率放大器属于大信号器件，因此要求用于制造射频功率放大器的半导体器件具有高击穿电压、高电流密度等特性。相对于数字电路、模拟电路等小信号电路所普遍采用Si CMOS工艺，基于GaAs材料的HBT、pHEMT等工艺，由于其较高的击穿电压和载流子迀移速率，在射频功率放大器领域中得到了广泛的应用。如图1所示为一个典型的射频功率放大器电路，晶体管103作为射频功率放大器中的重要有源器件，在实际中通常采用Si或GaAs工艺制造；射频功率放大器的输入信号端口 RFin通过输入匹配网络101连接到晶体管103的栅极；晶体管103的栅极还通过偏置电路102连接到射频功率放大器的偏置电压端口 Vbias;晶体管103的源极连接到地；晶体管103的漏极通过扼流电感104连接到射频功率放大器的供电电压端口 Vcc;供电电压端口Vcc还连接到去耦电容105的一端，去耦电容105的另外一端连接到地；晶体管103的漏极还通过输出匹配网络106连接到射频功率放大器的输出信号端口 RFout。射频功率放大器的输入信号电压摆幅较低，经过晶体管103功率放大之后，输出信号的电压摆幅大幅提升。对于一个典型的Class-A/B/AB射频功率放大器，在供电电压Vcc下工作，晶体管漏极上的电压摆幅通常可以达到2XVcc。譬如，当射频功率放大器的供电电压Vcc为5V时，晶体管漏极上的电压摆幅将达到10V。如果射频功率放大器工作于Class-E状态，那么晶体管漏极上的电压摆幅将会更高，达到3.5XVcc以上。由此可见，射频功率放大器中的晶体管上将承受远高于供电电压的摆幅，对晶体管的击穿电压及可靠性提出了很高的要求。选用足够高击穿电压的半导体工艺来制造射频功率放大器，将使得选择余地严重受限，丧失了设计灵活性并将降低集成度。为了使得较小击穿电压半导体工艺也可以用于制造射频功率放大器，业界通常通过将射频功率放大器电路设计为共源共栅结构来提高器件的击穿电压。如图2所示，为一个典型的共源共栅结构的射频功率放大器。晶体管203和晶体管204为射频功率放大器中实现功率放大的有源器件，在实际中通常采用Si或GaAs工艺制造；射频功率放大器的输入信号端口 RFin通过输入匹配网络201连接到晶体管203的栅极；晶体管203的栅极还通过偏置电路202连接到射频功率放大器的偏置电压端口 Vbiasl;晶体管203的源极连接到地；晶体管203的漏极连接到晶体管204的源极；晶体管204的栅极通过偏置电路205连接到射频功率放大器的偏置电压端口 Vbias2;晶体管204的栅极还连接到去耦电容206的一端，去耦电容206的另外一端连接到地；晶体管204的漏极通过扼流电感207连接到射频功率放大器的供电电压端口 Vcc;供电电压端口 Vcc还连接到去耦电容208的一端，去耦电容208的另外一端连接到地；晶体管204的漏极还通过输出匹配网络209连接到射频功率放大器的输出信号端口 RFout。射频功率放大器的输入信号电压摆幅较低，经过晶体管203及晶体管204功率放大之后，输出信号的电压摆幅大幅提升。在共源共栅结构射频功率放大器中，晶体管203为共源级，晶体管204为共栅极；这样的共源共栅结构相比单晶体管共源结构具有更高的功率增益和更高的反向隔离度；更为重要的是，共源共栅结构比单晶体管共源结构具有更高的击穿电压，允许射频功率放大器有更高的工作电压。如图2所示，工作于Class-A/AB/B状态的共源共栅结构射频功率放大器，晶体管204漏极的射频电压摆幅为2XVcc，晶体管203漏极的射频电压摆幅则不超过Vcc。因此，晶体管203及晶体管204各自漏极与源极之间的电压摆幅都不超过2XVcc，保证了晶体管工作于安全区域。虽然目前3G和4G移动通信在全世界范围内已经获得越来越多的部署和应用，但是作为部署最广泛和应用最成熟的移动通信标准，2G GSM依然是所有移动终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个频段，分别是:GSM850:824-849MHz;GSM900:880-915MHz;DCS1800:1710-1785MHz;PCS1900:1850-1910MHz;通常所有移动终端的功率放大器都需要支持2G GSM通信模式的这4个频段。由于GSM850频段与GSM900频段相邻，统称为GSM低频段或GSM频段；DCS1800频段与PCS1900频段相邻，统称为GSM高频段或DCS频段。通常可以采用两个射频功率放大器分别覆盖GSM频段和DCS频段，即一个射频功率放大器覆盖GSM频段824-915MHZ，另外一个射频功率放大器覆盖DCS频段1710-1910MHzo并且两个支持不同频段的射频功率放大器的核心电路制造在同一个管芯上，封装在同一个芯片当中。这样会使得管芯面积较为庞大，尤其是电路中的去耦电容，通常在几十PF到几百PF量级，会占据相当大的管芯面积，从而使得整个2G射频功率放大器芯片具有较高的成本。
技术实现思路
本技术目的是:提供一种用于GSM/DCS的共源共栅射频功率放大器，采用基于GaAs E/D pHEMT工艺的共源共栅结构，在同一颗芯片上集成有两个分别应用于GSM频段和DCS频段的共源共栅结构的射频功率放大器，并且两个射频功率放大器在芯片上共用一个共栅级栅极电容，具有高性能及低成本的优势。本技术的技术方案是:一种用于GSM/DCS的共源共栅射频功率放大器，包括由第一射频晶体管和第二射频晶体管组成的GSM频段共源共栅功率放大电路和由第三射频晶体管和第四射频晶体管组成的DCS频段共源共栅功率放大电路，所述GSM频段共源共栅功率放大电路和DCS频段共源共栅功率放大电路共用一个共栅级栅极去耦电容；GSM频段共源共栅功率放大电路的第一偏置电路和第二偏置电路以及DCS频段共源共栅功率放大电路的第三偏置电路和第四偏置电路连接功率控制单元，所述功率控制单元具有至少一个用于调整第一偏置电路、第二偏置电路、第三偏置电路和第四偏置电路的输出偏置电压的输入控制信号端。优选的，所述输入控制信号端连接系统控制器或者连接射频功率放大器输出检测处理电路的输出端。优选的，所述第一射频晶体管、第二射频晶体管、第三射频晶体管和第四射频晶体管为GaAs E/D pHEMT晶体管。优选的，所述共栅级栅极去耦电容的容值大于100pF。优选的，所述GSM频段共源共栅功率放大电路和DCS频段共源共栅功率放大电路可以为多级共源共栅功率放大电路。本技术的优点是:1.采用基于GaAs E/D-pHEMT工艺的共源共栅结构，在同一颗芯片上集成两个分别应用于GSM频段和DCS频段的射频功率放大电路，并且两个射频功率放大电路在芯片上共用一个共栅级栅极电容，使得芯片的面积大大减少，大大降低了 GSM射频功率放大器的成本。2.通过Ctrl信号合理地控制共源共栅晶体管对的工作状态(包括打开、关闭、高偏置电压、低偏置电压等)，可本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于GSM/DCS的共源共栅射频功率放大器，其特征在于，包括由第一射频晶体管和第二射频晶体管组成的GSM频段共源共栅功率放大电路和由第三射频晶体管和第四射频晶体管组成的DCS频段共源共栅功率放大电路，所述GSM频段共源共栅功率放大电路和DCS频段共源共栅功率放大电路共用一个共栅级栅极去耦电容；GSM频段共源共栅功率放大电路的第一偏置电路和第二偏置电路以及DCS频段共源共栅功率放大电路的第三偏置电路和第四偏置电路连接功率控制单元，所述功率控制单元具有至少一个用于调整第一偏置电路、第二偏置电路、第三偏置电路和第四偏置电路的输出偏置电压的输入控制信号端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄清华，刘磊，陈高鹏，
申请(专利权)人：宜确半导体苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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