具有组合的基带、基波和谐波调谐网络的RF功率放大器制造技术

一种用于射频（RF）放大器设备（108）的阻抗匹配网络（116）包括基带终止电路（122），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成对在低于与RF放大器设备（108）相关联的基波频率范围的基带频率范围中的信号呈现低阻抗。网络（116）还包括基波频率匹配电路（124），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成将基波频率范围中的RF放大器设备（108）的输出阻抗基本上匹配到预定值。网络（116）还包括二阶谐波终止电路（126），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成在具有基波频率范围中的基波频率的RF信号的二阶谐波处呈现低阻抗。其它实施例包括放大器电路，其包括网络（116）和RF放大器设备（108），以及封装的RF放大器，其包括金属凸缘（202）、RF晶体管（214）、以及包括网络（116）的集成无源设备（216）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有组合的基带、基波和谐波调谐网络的RF功率放大器
本申请涉及RF（射频）放大器，特别是用于RF放大器的阻抗匹配网络。
技术介绍
RF功率放大器用于多种应用，诸如用于无线通信系统等的基站。RF功率放大器被设计为在没有失真的情况下提供线性操作。由RF功率放大器放大的信号常常包括具有高频调制载波的信号，该高频调制载波具有在400兆赫兹（MHz）到4千兆赫兹（GHz）范围内的频率。调制载波的基带信号通常处于相对较低的频率，并且取决于应用，可以高达300MHz或更高。RF功率放大器可以包括用于放大RF信号的晶体管管芯。在RF应用中使用的晶体管管芯的示例包括MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）设备和HEMT（高电子迁移率晶体管）设备。这些设备通常具有相对低的特性阻抗（例如，2欧姆或更小）。输入和输出阻抗匹配网络用于将针对高功率设备的RF晶体管的相对低的特性阻抗匹配到固定阻抗值（例如，50欧姆）。以此方式，通过负载匹配获得较大的效率。然而，输入和输出阻抗匹配网络是频率选择性的，并且引入阻抗分散与频率的关系，这导致带受限的功率放大器操作。因此，RF放大器设计的重要目标是在宽带宽上的高度高效操作。高效的放大器操作可以通过适当地终止（terminate）基带频率中低于基波频率的RF信号并且通过适当地终止高于基波频率范围的基波信号的较高阶谐波来实现。滤除这些信号的一种方式是在电路板级（即，包括RF晶体管管芯的封装外部）处提供调谐电路。然而，电路板级终止（termination）技术是复杂的并且需要使用宝贵的空间。此外，由于影响晶体管管芯和电路板之间的信号的传播的寄生效应，这些技术具有受限的有效性。滤除这些信号的另一种方式是在封装级（即，在包括RF晶体管管芯的同一封装内）处。虽然此解决方案有利地将调谐电路放置在靠近晶体管管芯处，但其增加了设计的复杂性。此外，由于连接到调谐网络的各种部件的接合线之间的相互耦合效应，难以实现完美的调谐。当调谐网络的复杂性和部件计数增加时，这个问题变得特别有问题。
技术实现思路
公开了一种放大器电路。放大器电路包括第一端口、第二端口和参考电势端口。放大器电路附加地包括RF放大器设备，所述RF放大器设备具有电耦合到第一端口的第一端子、电耦合到第二端口的第二端子以及电耦合到参考电势端口的参考电势端子。RF放大器设备被配置成跨包括基波RF频率的RF频率范围放大如在第一和第二端子之间的RF信号。放大器电路附加地包括电耦合到RF放大器的第一端子和第一端口的阻抗匹配网络。阻抗匹配网络包括具有带有电参数的电抗部件的基带终止电路，所述电参数被调整成使得基带终止电路在低于RF频率范围的基带频率区中呈现低阻抗。阻抗匹配网络附加地包括具有带有电参数的电抗部件的基波频率匹配电路，所述电参数被调整成使得基波频率匹配电路呈现在RF频率范围中的RF放大器设备的固有阻抗的复共轭。放大器电路附加地包括具有带有电参数的电抗部件的二阶谐波终止电路，所述电参数被调整成使得二阶谐波终止电路在基波RF频率范围中的频率的二阶谐波处呈现低阻抗。公开了一种封装的RF放大器。封装的RF放大器包括金属凸缘，该金属凸缘包括第一导电引线、第二导电引线和导电管芯焊盘。封装的RF放大器附加地包括RF晶体管，所述RF晶体管安装在金属凸缘上并且具有电耦合到第一引线的第一端子、电耦合到第二引线的第二端子、以及电耦合到管芯焊盘的参考电势端子，RF放大器设备被配置成跨包括基波RF频率的RF频率范围放大如在第一端子和第二端子之间的RF信号。封装的RF放大器附加地包括集成无源设备，集成无源设备邻近RF晶体管安装在金属凸缘上并且电耦合到第一端子和第一引线。集成无源设备包括多个电抗部件。电抗部件的参数被调整成使得集成无源设备在低于RF频率范围的基带频率区中呈现低阻抗、呈现在RF频率范围中的RF放大器设备的固有阻抗的复共轭、并且在基波RF频率范围中的频率的二阶谐波处呈现低阻抗。本领域技术人员在阅读以下详细描述时以及在查看附图时将认识到附加的特征和优点。附图说明附图的元件不一定相对于彼此成比例。相似的附图标记表示对应的类似部分。各种图示的实施例的特征可以被组合，除非它们彼此排斥。实施例在附图中被描绘，并且在下面的描述中详述。图1描绘了根据实施例的放大器电路的电气示意图。图2（其包括图2A和图2B）描绘了根据实施例的封装的放大器电路。图2A从平面图角度描绘了放大器以及图2B从侧视图角度描绘了放大器。图3（其包括图3A、图3B和图3C）描绘了根据实施例的建模的阻抗匹配网络。图3A描绘了建模的阻抗匹配网络的电路示意图。图3B描绘了对于根据实施例的具有以及不具有二阶谐波调谐的建模的阻抗匹配网络的传输特性的比较。图3C描绘了对于根据实施例的跨频率范围的具有以及不具有基带终止的建模的阻抗匹配网络的传输特性的比较。具体实施方式根据本文中公开的实施例，公开了一种放大器电路。放大器电路包括RF放大器设备和电耦合到RF放大器设备的输出端子的阻抗匹配网络。阻抗匹配网络被配置成同时执行基波频率匹配、基带终止和二阶谐波终止。为此，阻抗匹配网络包括呈现基波范围中的RF放大器设备的固有阻抗的复共轭的第一电抗网络、在基带频率范围中呈现低阻抗的第二电抗网络、以及在基波RF频率的较高阶谐波处呈现低阻抗的第三电抗网络。根据本文中公开的实施例，包括RF放大器设备和阻抗匹配网络的放大器电路被集成在单个设备封装内。RF放大器设备由安装在封装引线之间的封装的导电管芯焊盘上的晶体管管芯提供。阻抗匹配网络由安装在连接在晶体管管芯和封装引线之间的管芯焊盘上的无源部件（例如，电容器和电感器）的网络提供。根据封装的放大器设备的一个有利实施例，IPD（集成无源设备）用于提供用于基波频率匹配电路、基带终止电路和二阶谐波终止电路的无源部件中的一些或全部。该设计避免了用于选择性滤波的电路板级技术的缺点，诸如由于距晶体管管芯的距离而增大的面积和降低的有效性。此外，该设计避免了依赖于接合线和分立的无源部件（例如，芯片电容器）的复杂网络的封装级选择性滤波技术的缺点，诸如交叉耦合。通过使用IPD，从设备中消除了易于交叉耦合的许多接合线。参考图1，描绘了放大器电路100。放大器电路100包括输入端口102、输出端口104和参考电势端口106。放大器电路100附加地包括RF放大器设备108，RF放大器设备108具有电耦合到输入端口102的输入端子110、电耦合到输出端口104的输出端子112、以及电耦合到参考电势端口106的参考电势端子114。在各种实施例中，RF放大器设备108和完整的放大器电路100可以是多载波放大器、多带放大器、兼容LTE（长期演进）的放大器、兼容WCDMA（宽带码分多址）的放大器、兼容802.11（X）的放大器等。一般来说，RF放大器设备108可以是可执行针对RF信号的放大的任何设备。在所描绘的实施例中，RF放大器设备108是晶体管设备，其中输入端子110对应于晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于射频（RF）放大器设备（108）的阻抗匹配网络（116），所述阻抗匹配网络（116）包括：/n基带终止电路（122），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成对在低于与所述RF放大器设备（108）相关联的基波频率范围的基带频率范围中的信号呈现低阻抗；/n基波频率匹配电路（124），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成将所述基波频率范围中的所述RF放大器设备（108）的输出阻抗基本上匹配到预定值；以及/n二阶谐波终止电路（126），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成在具有所述基波频率范围中的基波频率的RF信号的二阶谐波处呈现低阻抗。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171127 US 15/8231551.一种用于射频（RF）放大器设备（108）的阻抗匹配网络（116），所述阻抗匹配网络（116）包括：
基带终止电路（122），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成对在低于与所述RF放大器设备（108）相关联的基波频率范围的基带频率范围中的信号呈现低阻抗；
基波频率匹配电路（124），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成将所述基波频率范围中的所述RF放大器设备（108）的输出阻抗基本上匹配到预定值；以及
二阶谐波终止电路（126），其具有电抗部件，所述电抗部件被配置成在具有所述基波频率范围中的基波频率的RF信号的二阶谐波处呈现低阻抗。


2.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络（116），其中，所述基波频率匹配电路（124）被配置成跨所述基波频率范围以不大于2dB的变化来传送来自所述RF放大器设备（108）的输出功率。


3.根据权利要求1所述的阻抗匹配网络（116），其中：
所述基波频率匹配电路（124）包括串联电耦合的第一电容器（128）和第一电感器（130）；
所述第一电容器（128）的电容使得所述第一电容器（128）在所述基波频率范围中的频率处表现为短路；以及
所述第一电感器（130）的电感使得所述第一电感器（130）和所述RF放大器设备（108）的固有电容在所述基波频率范围中的频率处形成并联LC谐振器。


4.根据权利要求3所述的阻抗匹配网络（116），其中：
所述二阶谐波终止电路（126）包括串联连接在所述基波频率匹配电路（124）的所述第一电感器（130）和所述第一电容器（128）之间的并联LC谐振器；
所述并联LC谐振器包括与第二电感器（132）并联的第二电容器（134）；以及
所述第二电感器（132）的电感和所述第二电容器（134）的电容使得所述并联LC谐振器与所述第一电感器（130）和所述RF放大器设备（108）的所述固有电容一起在所述基波频率范围中的基波频率的二阶谐波处谐振。


5.根据权利要求3所述的阻抗匹配网络（116），其中：
所述基带终止电路（122）包括第三电容器（140）和电耦合到所述第一电容器（128）和所述二阶谐波终止电路（126）的第三电感器（138）；以及
所述第三电感器（138）的电感和所述第三电容器（140）的电容使得所述第三电感器（138）和所述第三电容器（140）向所述基带频率范围中的信号提供低阻抗。


6.根据权利要求5所述的阻抗匹配网络（116），其中所述并联LC谐振器、所述第一电容器（128）、所述第三电感器（138）和所述第三电容器（140）被提供在集成无源设备（216）中。


7.根据权利要求5所述的阻抗匹配网络（116），其中：
所述基带终止电路（122）还包括将所述第三电容器（140）和所述第三电感器（138）电耦合到所述第一电容器（128）和所述二阶谐波终止电路（126）的第一电阻器（136）；
所述第一电阻器（136）的电阻使得所述基带终止电路（122）的阻抗响应跨所述基带频率范围比没有所述第一电阻器（136）的所述基带终止电路（122）的对应的阻抗响应更平坦。


8.一种放大器电路（100），包括：
第一端口、第二端口和参考电势端口（106）；
RF放大器设备（108），其包括电耦合到所述第一端口的第一端子、电耦合到所述第二端口的第二端子、以及电耦合到所述参考电势端口（106）的参考电势端子（114），所述RF放大器设备（108）具有固有电容并且被配置成放大如在所述第一和第二端子之间的、具有所述基波频率范围内的基波频率的RF信号；以及
根据权利要求1-7中任一项所述的阻抗匹配网络（116），其中所述阻抗匹配网络被电耦合到所述RF放大器（108）的所述第二端子以及到所述第一端口。


9.根据权利要求8所述的放大器电路（100），其中：
所述放大器电路（100）包括串联支路（118），所述串联支路（118）连接在所述放大器电路（100）的所述第一端口与所述RF放大器设备（108）的所述第一端子之间；以及
所述阻抗匹配网络（116...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿日贡巴彦尔，张海东，R威尔逊，F莊，母千里，E哈希莫托，
申请(专利权)人：科锐，
类型：发明
国别省市：美国;US