射频功率放大器可调整阻抗匹配电路制造技术

本案系提供一种可调整的阻抗匹配电路，其可用以调整在ＲＦ功率放大器电路中的主动组件，例如一种场效应晶体管。该匹配电路包含一可调整长度的传输线，用以电耦合在一主动组件与其源极以及一负载间的ＲＦ讯号。该传输线其具有大概等于被放大的ＲＦ讯号基本频率的四分之一波长之长度，其可被调整而达到所选择的该放大器的性能特征，例如输入返回耗损。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本案概括而言系有关于一射频(RF)功率放大器，尤指一种RF功率放大器电路之可调整阻抗匹配电路。在无线通讯应用中做为讯号放大器的RF功率晶体管组件之使用系为一般所熟知，而由于近来对于无线服务需求(例如，个人通讯服务)惊人的成长，无线网络的操作频率已戏剧性地增加，而目前已完全地进入十亿赫(gigahertz)频率。射频(RF)功率晶体管非常普遍地被使用在基地台放大器的放大阶段中。此类的晶体管也非常广泛地被使用在其它与RF有关的应用中，像是蜂巢式行动电话(cellulartelephone)、分页系统(paging system)、导航系统、电视、航空电子设备以及军事应用等等。RF功率晶体管放大器大量的生产，由于各别组件的变异，长久以来一直存在有许多问题。特别是，晶体管组件在输入电容、增益与相移中本来就具有的变异。因此，在商业化中，首先需要花费许多的时间与努力在期望的操作频率与电压范围来特化一特定的晶体管组件，然后尝试利用类似的物质来建立许多的组件，而给予类似且希望的性能。然而，由于在相同操作频率与电压下晶体管与其它不同组件的变异，成功地调整晶体管组件的能力也受到限制。由于高频RF功率晶体管其本身的变异，其表现之一致与否也因而成为一大问题，这些变异必须在放大电路中被补偿以达到可信赖与一致的表现。举例来说，传统上在电路中习用DC偏压与温度补偿电路来补偿在个别功率晶体管组件间内在的差异，以及补偿在操作期间温度的改变。另外，为了能有最理想的表现，因而必须调整RF功率放大器。目前，RF功率放大器首先是藉由将电路的组件安置在基板上(例如，PC板)以及将RF功率晶体管固定在适当的位置而组装，然后藉由手动或是自动地调整放大器，而无论是用手动或是自动调整皆需要复杂的测试设备来进行。现行的手动调整方法牵涉到可变电容器的调整，此等可变电容器系被包含在电路中而仅仅是用来做为调整之用。然而电容器其价格相对的是昂贵的，因此，电容器的淘汰将可显著降低RF功率放大器的成本。再者，所需要的调整数量并不容易决定，且所使用的方法通常是反复，而有时候是凭直觉进行，因此，其过程常耗费许多时间。现行的RF功率放大器之自动调整是非常复杂的，并且同时需要复杂的测试设备与复杂的算法。专利技术概述就本案一个观点而言，一种可调整阻抗匹配电路系为了调整在RF功率放大器中的主动组件(举例而言，例如场效应晶体管)而被提供。匹配电路系包含一可调整长度的传输线，其用以电耦合在主动组件与其源极间的RF讯号以及一负载。传输线的长度始可被调整以达到放大器之选择的表现特征，例如，输入返回耗损、输出返回耗损或是增益等等。根据本案另一方面而言，本案系提供一种用以调整在放大器电路中所使用的主动组件(例如，RF功率晶体管)之方法。此方法系利用调整耦合至该主动组件的阻抗匹配电路来进行，该匹配电路包含一具有可调整长度的传输线。在一示范性的实施例中，此种方法包含量测该组件的一性能特征，例如输入返回耗损，然后调整该传输线的长度以调整该性能特征至想要的程度。在根据本案另一方面而言，本案系提供一种制造功率放大器的方法。此种方法包含将一主动组件耦合至一匹配电路，该匹配电路系包含一具有可调整长度之传输线。然后量测该组件的性能特征，以及调整该传输线的该长度以改变该量测的性能特征而达到所想要的程度。在前述的实施例中，传输线最初具有之长度仅稍微大于被放大的RF讯号的基本频率波长之四分之一(“1/4λ”)，而其最后的(也就是调整的)长度系依据该电路是否以电容或是电感方式负载而决定。透过实施例，传输线的长度系可使用雷射修整而进行调整。本案其它方面与特征将由以下的说明与参考所附图标而得以更清楚阐述。图标简单说明本案的较佳实施例将透过实例来阐明，但本案并不受所述实例之限制。所附图式中，其中相同的参考符号系指定相同的组件，其中第1图系为根据本案实施例之RF功率放大器电路的电感方式耦合、可调整的阻抗匹配电路之概要电路图；第2图系为根据本案另外实施例之RF功率放大器电路的电容式耦合、可调整的阻抗匹配电路之概要电路图；第3图系为根据本案之一观点中，一RF功率放大器电路频率响应的图式，其系做为阻抗匹配电路传输线长度的长度函数；第4图系为根据本案实施例中，使用输入与输出可调整阻抗匹配电路的RF功率放大器电路之概要电路图；以及第5图系为根据本案实施例之一种史密斯导纳圆图(Smithadmittance chart)，其显示RF功率放大器电路如何在大体上是固定的传导下而可进行变化。较佳实施例详细说明本案主要是针对RF功率放大器的调整，以进行阻抗匹配。特别是，本案系牵涉藉由使用在主动晶体管组件输入、输出、或是两者上的阻抗匹配电路来调整功率放大器的性能特征。特别是，可调整阻抗匹配电路的实施例系包含电感方式与电容方式耦合的匹配架构，其系并入可变长度的传输线。更特别的是，传输线其较佳是具有初始长度仅稍微大于被放大的RF讯号基本频率之四分之一波长(“1/4λ”)。而为了调整功率放大器的性能特征，可调整传输线的长度，使得仅为改变阻抗匹配电路的共振，而不改变其电阻。分别取决于放大器是否为电容方式负载、电感方式负载或是并无电抗组件(reactance component)，所产生的传输线长度其可稍微大于、稍微小于或是等于基本RF讯号频率的四分之一波长。因此，本案可应用于具有反应输入(reactive inputs)的RF功率放大器中使用的匹配电路。第1图系为使用于RF功率放大器电路中电感方式耦合、可调整的阻抗匹配电路(“调整电路”)10之概要电路图。匹配电路10系适合被装附于源极12与负载14，并且可做为一种输入匹配组件或是一种输出匹配组件而使用，如将于第4图中更清楚的描述。在一个实施例中，匹配电路10系包含依据特定应用与组件需求而选择的被动组件电路。就本案一般的观点而言，调整电路10更包含一可变长度的传输线16，以将源极12耦合至负载14。在组合包含匹配电路10的RF功率放大器电路之部分制程中，传输线16的长度是可以调整的，用以调整该放大器电路的性能特征，此可藉由雷射修整该传输线16的实体长度(举例而言)来完成。非常明显地，传输线16的转换电阻系取决于其宽度，而转换的频率则取决于其长度，因而，当仅稍微改变在共振上的电阻时，仅藉由调整传输线16的长度，可改变匹配电路10的共振频率。尤其是，按照定义，在共振时，四分之一波长的传输线系为90度。该传输的阻抗(ZO)系依据产生器与负载的几何平均而透过想要的传输来决定。举例来说，将5欧姆转换至50欧姆时，四分之一波长传输线的宽度系为两阻抗的几何平均，或是(5*50)0.5欧姆。透过实施例，在第5图中的史密斯导纳圆图(Smith admittancechart)阐明了在大致是固定的20毫欧姆(mmho)电导(conductance)，或是50欧姆电阻(线56)下，RF功率放大器电路的频率48如何从1.86千兆赫(GHz)(点50)变化至1.96千兆赫(GHz)(点52)，或变化至2.06千兆赫(GHz)(点54)。线58、60与62系分别说明电感(线58)、零点导纳(线60)与电容(线62)的操作点。非常明显地，从第5图的园图中可以观察到当频率变化时，电容在明显的频率范围仍然是固定的常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以调整主动组件的阻抗匹配电路，其包含：一传输线，其电耦合在一源极与一负载间的一无线电频率讯号，该源极与该负载其中之一系包含该主动组件，其中该传输线的长度系被调整以达到该组件的一选择的性能特征。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：N迪西特，P佩鲁古帕尔里，L莱顿，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]