带共存滤波器的功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种功率放大器架构以及使用该架构将收发器连接至天线的前端电路。所述收发器被配置用于特定的工作频率。输入匹配部分连接至输入端口，输出匹配部分连接至输出端口。放大器部分包括至少一个晶体管，所述晶体管的第一端子连接至所述输入匹配部分，第二端子连接至所述输出匹配部分，第三端子连接至具有抑制频率范围的滤波器。所述滤波器以紧挨的方式连接至第一感应互连，所述第一感应互连将与第三端子连接的节点联接至地。补偿器也连接至所述输入匹配部分和所述输出匹配部分以使所述滤波器的不稳定性最小化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请涉及并要求于2011年5月2日提交的标题为“用于宽带码分多址手机应用的带共存滤波器的无线局域网功率放大器架构”的美国临时申请No.61/481,557的优先权，其全部内容通过引用合并于此。声明答复：联邦资助的研究/开发不适用
本公开一般地涉及射频（RF）信号电路系统，更具体而言，涉及用于移动无线通信装置的带共存滤波器的无线局域网（WLAN）功率放大器。
技术介绍
无线通信系统在包括长距离和短距离等数据传输的很多配置环境中获得应用，并且存在适于满足每一个特定的需求的广泛模态。关于普及和部署这些系统，其中主要是移动或蜂窝式电话，据估算，世界范围内已经有超过46亿的订购。通常，无线通信涉及被各种不同地调制成表示数据的射频（RF）载波信号，而对所述信号的调制、发送、接收和解调符合一系列的对应标准。目前存在很多不同的移动通信技术或空中接口，包括GSM（全球移动通信系统）、EDGE（增强型数据速率GSM演进技术）和UMTS（通用移动通信系统）。这些技术目前存在各种不同的代并且处于不同部署阶段，其中被称为UMTS-FDD（频分双工）的第三代（3G）UMTS相关模态就是W-CDMA（宽带码分复用）。除了诸如这些的移动通信模态之外，移动电话还结合了局域数据网模态，例如无线局域网，或WLAN（IEEE80.11x）。对此而言，移动电话或任何无线通信系统的一个基本部件是收发器，即，组合发送器和接收器的电路系统。收发器将数据编码为基带信号并采用RF载波信号对其进行调制。在接收时，收发器下变频RF信号，解调基带信号，之后解码基带信号所代表的数据。连接至发送器的天线将电信号转换为电磁波，而连接至接收器的天线将电磁波转换回电信号。传统的移动电话收发器通常独自不产生足够的功率或不具有足够的灵敏度来进行可靠地通信。因此，有必要额外调节RF信号。提供这样功能的收发器和天线之间的电路系统，被称作前端模块，其包括增大发送功率的功率放大器，和/或增大接收灵敏度的低噪声放大器。用户对移动电话网络的功能需求常常是多任务处理，特别是关于在使用移动通信或蜂窝式网络模态进行语音通话的同时使用数据通信或WLAN模态来浏览因特网或下载数据文件。存在与此相关的大量挑战，其中一个挑战是WLAN子系统工作所处的嘈杂RF环境。此外，一些移动通信子系统，例如WCDMA/UMTS，使用了频域复用协议，该协议中发送器和接收器一直处于激活状态。尽管工作频率不同，WLAN子系统的发送趋向于引起寄生噪声和干涉。手机的小型化尺寸以及伴随的对彼此相对接近的不同通信子系统各自的天线进行定位的必要性，增加了另一层次的挑战。在这些限制下，一个重要的目标是，在不会使得所述移动通信子系统过载或降低其灵敏度的情况下，防止WLAN通信子系统中的基带和其它类型的噪声干涉蜂窝式网络的可靠接收。因此，滤波在多模移动通信手机的实现中是关键。在组合WCDMA和WLAN的工作环境中，带通共存滤波器被用来使WCDMA接收链路灵敏度的降低最小化。通过这样的滤波器，额外抑制诸如WLAN发送的谐波之类的不期望的频谱发射是可能的。然而，这样的滤波器通常是低温共烧陶瓷（LTCC）装置，其趋向于体积更庞大并且因此增加了印刷电路板的整体覆盖区域。此外，由于增加了电流消耗和降低了接收灵敏度，这样的共存滤波器还降低了所述WLAN系统的性能。近年来，例如SAW（表面声波）或BAW（体声波）之类的不同类型的滤波器正被使用。能够以较小的覆盖区域实现这些滤波器的构建，但是其成本会相当高。为了最小化对外部滤波的需求，一些滤波能够并入WLAN功率放大器链路内。这种滤波器通常连接在功率放大器的输入端，尽管以片上方式构建这种滤波器可能是有利的，但是这种实现的性能不足。问题在于，片上部件相当低的Q因数（Q-factors）使得需要额外的外部共存滤波器。尤其是，连接至WLAN链路输出端的这种外部共存滤波器具有大约1.5dB至2.0dB的插入损耗。这就可能需要功率放大器更高的输出，由此导致电源（电池）更多的电流损耗。与外部共存滤波器有关的插入损耗同样降低了WLAN链路的接收灵敏度，对链接距离和数据通过量产生不利影响。因此，本领域存在这样的需求：在保持WLAN和WCDMA无线通信模态两者充分的性能参数的同时，消除了实现组合WLAN和WCDMA无线通信模态的前端电路中的外部共存滤波器。所以，存在以片上方式构建共存滤波器的需求，这将会减少前端系统的成本，减小其尺寸，同时减少其在WLAN发送期间的电流消耗。对于这样的前端电路有利的是在WLAN接收期间具有增大的灵敏度，以及在WCDMA接收期间具有高灵敏度。
技术实现思路
根据本公开的各种实施例，构思了一种将收发器连接至天线的功率放大器架构，其包括输入端口和输出端口。所述收发器可以配置用于特定的工作频率。可以具有连接至所述输入端口的输入匹配部分、以及连接至所述输出端口的输出匹配部分。可以存在具有抑制频率范围的至少一个滤波器。所述功率放大器架构还可以包括放大器部分，所述放大器部分可以具有至少一个晶体管，所述晶体管具有连接至所述输入匹配部分的第一端子、连接至所述输出匹配部分的第二端子、和连接至所述滤波器的第三端子。所述滤波器可以以紧挨的方式连接至第一感应互连，所述第一感应互连将与所述第三端子连接的节点联接至地。此外，可以具有补偿器，所述补偿器连接至所述输入匹配部分和所述输出匹配部分以使所述滤波器的不稳定性最小化。另一个实施例构思了一种将收发器连接至天线的射频（RF）前端架构。可以具有：发送输入端口，其可连接至所述收发器的输出线路；以及接收输出端口，其可连接至所述收发器的输入线路。此外，可以存在具有工作频率的功率放大器，其连接至所述发送输入端口。所述功率放大器可以包括输入匹配部分、输出匹配部分和放大器部分。所述前端架构还可以包括具有抑制频率范围的滤波器，所述滤波器连接至所述放大器的发射极侧。尽管参考的发射极针对双极性晶体管，但是可以替换成诸如各种场效应管的其他类型的晶体管。在这种情况中，所述发射极理解为相当于源极。所述前端架构还可以具有补偿器，其被连接至所述功率放大器的输出匹配部分和输入匹配部分，以使得与所述发射极端滤波器有关的不稳定性影响最小化。可以设置连接至所述接收输出端口的低噪声放大器。所述前端架构可以具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率放大器架构，用于针对工作频率将收发器连接至天线并且包括输入端口和输出端口，所述功率放大器架构包括：输入匹配部分，其连接至所述输入端口；输出匹配部分，其连接至所述输出端口；至少一个滤波器，其具有抑制频率范围；放大器部分，其包括至少一个晶体管，所述晶体管的第一端子连接至所述输入匹配部分，第二端子连接至所述输出匹配部分，第三端子连接至所述滤波器，所述滤波器以紧挨的方式连接至第一感应互连，所述第一感应互连将与所述第三端子连接的节点联接至地；和补偿器，其连接至所述输入匹配部分和所述输出匹配部分以使所述滤波器的不稳定性最小化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.02 US 61/481,5571.一种功率放大器架构，用于针对工作频率将收发器连接至天
线并且包括输入端口和输出端口，所述功率放大器架构包括：
输入匹配部分，其连接至所述输入端口；
输出匹配部分，其连接至所述输出端口；
至少一个滤波器，其具有抑制频率范围；
放大器部分，其包括至少一个晶体管，所述晶体管的第一端子
连接至所述输入匹配部分，第二端子连接至所述输出匹配部分，第三
端子连接至所述滤波器，所述滤波器以紧挨的方式连接至第一感应互
连，所述第一感应互连将与所述第三端子连接的节点联接至地；和
补偿器，其连接至所述输入匹配部分和所述输出匹配部分以使
所述滤波器的不稳定性最小化。
2.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述滤波器
包括联接至所述节点的第一滤波电容器和与所述第一滤波电容器串
联并且联接至地的第一滤波电感器。
3.根据权利要求2所述的功率放大器架构，其中，所述第一滤
波电感器是与所述第一电感互连有并联关系的第二电感互连，所述第
一和第二接合线彼此磁耦合。
4.根据权利要求3所述的功率放大器架构，其中，所述第一电
感互连和所述第二电感互连之间的磁耦合系数大约是0.4至0.5。
5.根据权利要求2所述的功率放大器架构，其中，所述第一滤
波电容器和所述第一滤波电感器在所述工作频率上具有对应于小电
阻阻抗和电抗阻抗的值，以及在所述抑制频率范围内具有对应于大电
阻阻抗和电抗阻抗的值。
6.根据权利要求5所述的功率放大器架构，其中，所述工作频
率上的电阻阻抗小于约4欧姆，并且所述抑制频率范围内的电阻阻抗
大于约15欧姆。
7.根据权利要求5所述的功率放大器架构，其中，所述工作频
率上的电抗阻抗大约为0欧姆，并且所述抑制频率范围内的电感电抗
阻抗大于约20欧姆。
8.根据权利要求2所述的功率放大器架构，其中，所述滤波器
包括联接至所述节点的第二滤波电容器和与所述第二滤波电容器串
联并且联接至地的第二滤波电感器。
9.根据权利要求8所述的功率放大器架构，其中，所述第一滤
波电感器和所述第二滤波电感器分别是与所述第一电感互连有并联
关系的第二电感互连和第三电感互连，所述第一、第二和第三电感互
连彼此磁耦合。
10.根据权利要求9所述的功率放大器架构，其中，所述第一
电感互连和所述第二电感互连之间的第一磁耦合系数以及所述第一
电感互连和所述第三电感互连之间的第二磁耦合系数大约是0.4至
0.5，并且所述第二电感互连和所述第三电感互连之间的第三磁耦合
系数大约是0.2至0.3。
11.根据权利要求2所述的功率放大器架构，其中，所述滤波
器包括联接至所述第三端子的第二滤波电容器和与所述第二滤波电
容器串联并且联接至地的第二滤波电感器，以及包括连接在所述第三
端子和所述节点之间的第三滤波电感器。
12.根据权利要求11所述的功率放大器架构，其中，所述第一
滤波电感器和所述第二滤波电感器分别是与所述第一电感互连有并

\t联关系的第二电感互连和第三电感互连，所述第一、第二和第三电感
互连彼此磁耦合。
13.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述放大
器部分包括按多级序列连接的多个晶体管，一个以上所述晶体管被连
接至各个滤波器。
14.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述补偿
器包括：
并联共振电路，其具有第一补偿电容器和补偿电感器，通过接
近所述工作频率的共振频率来定义所述并联共振电路；和
第二补偿电容器，其与所述并联共振电路串联连接。
15.根据权利要求14所述的功率放大器架构，其中，所述补偿
器影响特定信号频率上的抑制特性。
16.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述第一
电感互连是接合线。
17.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述第一
电感互连是片上印刷电感器。
18.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述晶体
管是双极性型，其第一端子是基极端子，第二端子是集电极端子，第
三端子是发射极端子。
19.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述晶体
管是场效应型，其第一端子是栅极端子，第二端子是源极端子，第三
端子是漏极端子。
20.根据权利要求1所述的功率放大器架构，其中，所述至少
一个晶体管构建在半导体架构上，所述半导体架构从以下项构成的组
中选取：金属氧化物半导体场效...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列克桑德尔·戈尔巴乔夫，
申请(专利权)人：阿法克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US