混合多尔蒂功率放大器模块和包括该模块的基站制造技术

本发明专利技术涉及一种混合多尔蒂功率放大器模块。本发明专利技术还涉及一种包括这种模块的用于移动通信的基站。根据本发明专利技术，所述模块包括嵌套的多尔蒂放大器，所述放大器包括在多个放大路径上分离输入RF信号的初级多尔蒂分离器以及用于组合由这些放大路径放大的信号的多尔蒂组合器。在放大路径中，一个路径充当主放大器，其他路径充当峰值放大器。每个放大路径包括设置在硅管芯上的基于LDMOS的多尔蒂放大器，该硅管芯驱动基于氮化镓的末级放大器。管芯驱动基于氮化镓的末级放大器。管芯驱动基于氮化镓的末级放大器。

【技术实现步骤摘要】
混合多尔蒂功率放大器模块和包括该模块的基站


[0001]本专利技术涉及一种混合多尔蒂(Doherty)功率放大器模块。本专利技术还涉及一种包括这种模块的用于移动通信的基站。本专利技术特别涉及一种用于5G蜂窝网络的混合多尔蒂功率放大器模块和相应的基站，例如，大规模多输入多输出(m
‑
MIMO)基站。

技术介绍

[0002]过去，用于移动通信的基站例如，4G基站中使用的功率放大器基于横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管，其被配置为以高达2GHz的频率输出高功率。功率放大器通常基于多尔蒂概念。在这个概念中，要放大的信号首先被多尔蒂分离器分离成各种信号部分。然后，这些部分被馈送到主放大器和一个或多个峰值放大器。放大后，各种信号部分使用多尔蒂组合器进行组合。在多尔蒂概念中，主放大器和峰值放大器以不同的输入功率水平开始工作。更具体地，主放大器通常被偏置为AB类或B类，一个或多个峰值放大器被偏置为C类。此外，如果使用多个峰值放大器，则不同的偏置设置可以用于峰值放大器中的每个，使得它们在不同的输入功率水平下工作。此外，多尔蒂组合器使用一个或多个阻抗反相器。这些反相器确保在低输入功率下，当峰值放大器中的一个或多个关闭时，主放大器的输出处呈现比高输入功率下更高的阻抗。这样，主放大器看到的负载被一个或多个峰值放大器调制。这允许在功率回退中工作时获得高效率。
[0003]通常，LDMOS晶体管是封装器件。然后，使用其上安装有LDMOS晶体管封装的印刷电路板来实现多尔蒂放大器。使用传输线和/或分立元件(例如，表面安装器件SMD)在印刷电路板上实现多尔蒂组合器和分离器。在下文称为分立解决方案的这些实施例中，印刷电路板形成其他电路(例如，基站的其他电路)的一部分。
[0004]在其他实施例中，多尔蒂放大器以模块形式实现。在这些实施例中，LDMOS晶体管管芯安装在印刷电路板上。多尔蒂组合器和分离器也实现在该印刷电路板上。印刷电路板、LDMOS晶体管管芯和印刷电路板上的电路的组合被封装为模块。这种模块(以下称为模块解决方案)随后被设置在印刷电路板上，作为单个放大单元。
[0005]在模块和分立解决方案中，多尔蒂组合器和分离器的至少一部分可以在与LDMOS晶体管本身相同的半导体管芯上实现。
[0006]诸如5G的通信领域的最新趋势对更高工作频率下的输出功率和效率提出了更严格的要求。诸如氮化镓的宽带隙材料已经成为满足这些需求的合适候选材料。然而，与LDMOS技术相比，氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT技术不太可能以成本有效的方式将多尔蒂组合器和分离器的至少一部分集成在与功率晶体管相同的半导体管芯上。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是提供一种多尔蒂功率放大器模块，其提供了这个问题的解决方案。
[0008]根据本专利技术，使用根据权利要求1中定义的混合多尔蒂功率放大器模块来获得这
种解决方案。该模块包括印刷电路板，该印刷电路板具有输入RF端子和输出RF端子，并且在该印刷电路板上集成了初级多尔蒂放大器。初级多尔蒂放大器包括初级多尔蒂分离器、初级多尔蒂组合器和多个放大路径。
[0009]初级多尔蒂分离器被设置在印刷电路板上，并且被配置用于将在输入RF端子处接收的输入RF信号分离成多个RF信号分量。
[0010]每个放大路径部分集成在安装在印刷电路板上的第一种半导体管芯上，部分集成在安装在印刷电路板上的第二种半导体管芯上。每个放大路径包括设置在第二种半导体管芯上的相应放大路径输出端子和设置在第一种半导体管芯上的相应放大路径输入端子，其中，每个放大路径被配置为放大在其放大路径输入端子处从初级多尔蒂分离器接收的相应RF信号分量，并通过其放大路径输出端子输出放大的RF信号分量。多个放大路径中的一个放大路径形成初级多尔蒂放大器的主放大器，并且剩余的放大路径形成初级多尔蒂放大器的相应峰值放大器。
[0011]初级多尔蒂组合器设置在印刷电路板上，并且被配置用于组合从多个放大路径接收的多个放大的RF信号分量，并且通过输出RF端子输出组合的放大的RF信号分量。
[0012]每个放大路径包括集成在第一种半导体管芯上的次级多尔蒂放大器和集成在第二种半导体管芯上的末级放大器。此外，次级多尔蒂放大器基于硅LDMOS技术，末级放大器基于GaN HEMT技术。
[0013]本专利技术提出了一种嵌套的多尔蒂放大器。更具体地，每个放大路径包括完全在驱动GaN末级的硅LDMOS管芯上实现的次级多尔蒂放大器。以这种方式，硅LDMOS技术的优点和GaN的优点最佳地组合。此外，多个放大路径组合，以形成初级多尔蒂放大器。使用这种拓扑结构，可以最小化不同组件的数量，特别是当每个放大路径基本相同时。
[0014]多个放大路径的次级多尔蒂放大器可以集成在相应的多个第一种半导体管芯上。在其他实施例中，相邻放大路径的次级多尔蒂放大器可以在单个第一种半导体管芯上组合。类似地，多个放大路径的末级放大器可以集成在相应的多个第二种半导体管芯上。同样在此处，多个末级放大器可以在单个第二种半导体管芯上组合。
[0015]每个次级多尔蒂放大器可以包括次级主放大器、次级峰值放大器、次级多尔蒂分离器和次级多尔蒂组合器。次级多尔蒂分离器可以被配置用于将在放大路径输入端子接收的RF信号分量分离成主部分和峰值部分，并将这些部分分别提供给次级主放大器和次级峰值放大器。次级多尔蒂组合器可以被配置用于在组合节点处组合放大的主部分和放大的峰值部分。
[0016]对于每个放大路径，第一种半导体管芯可以包括主管芯输出端子，该主管芯输出端子通过级间匹配网络连接到该放大路径的末级放大器的输入端子。第一种半导体管芯还可以包括设置在相应组合节点和主管芯输出端子之间的DC阻塞电容器。此外，第一种半导体管芯可以包括设置在组合节点和地之间的第一并联网络和设置在主管芯输出端子和地之间的第二并联网络。第一并联网络可以包括第一DC偏置输入，用于接收用于偏置次级多尔蒂放大器的DC信号。第二并联网络可以包括第二DC偏置输入，用于接收用于偏置末级放大器的DC信号。
[0017]第一并联网络可以包括第一电感器和第一电容器的串联连接，其中，第一DC偏置输入由将第一电感器连接到第一电容器的节点形成或者电连接到将第一电感器连接到第
一电容器的节点。另外或替代地，第二并联网络可以包括第二电感器和第二电容器的串联连接，其中，第二DC偏置输入由将第二电感器连接到第二电容器的节点形成或电连接到将第二电感器连接到第二电容器的节点。
[0018]此外，第一并联网络可以被配置为以在等于混合多尔蒂功率放大器模块的工作频率除以a和b中的一个的频率谐振，并且其中，第二并联网络被配置为以等于混合多尔蒂功率放大器模块的工作频率除以a和b中的另一个的频率谐振，其中，1.9<a<1.3，并且其中，0.5<b<0.8。使用第一并联网络和第二并联网络，可以为次级多尔蒂放大器和相应的末级之间的信号传输获得带通特性。通常，混合多尔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合多尔蒂功率放大器模块，包括：印刷电路板，所述印刷电路板具有输入RF端子和输出RF端子，并且在所述印刷电路板上集成了初级多尔蒂放大器，所述初级多尔蒂放大器包括：初级多尔蒂分离器，所述初级多尔蒂分离器设置在所述印刷电路板上，并且被配置用于将在所述输入RF端子处接收的输入RF信号分离成多个RF信号分量；多个放大路径，每个放大路径部分集成在安装在所述印刷电路板上的第一种半导体管芯上并且部分集成在安装在所述印刷电路板上的第二种半导体管芯上，每个放大路径包括设置在所述第二种半导体管芯上的相应放大路径输出端子和设置在所述第一种半导体管芯上的相应放大路径输入端子，其中，每个放大路径被配置为放大在其放大路径输入端子处从所述初级多尔蒂分离器接收的相应RF信号分量并且通过其放大路径输出端子输出放大的RF信号分量，其中，所述多个放大路径中的一个放大路径形成所述初级多尔蒂放大器的主放大器，并且其中，剩余的放大路径形成所述初级多尔蒂放大器的相应峰值放大器；初级多尔蒂组合器，所述初级多尔蒂组合器设置在所述印刷电路板上，并被配置用于组合从所述多个放大路径接收的多个放大的RF信号分量，并通过所述输出RF端子输出组合的放大的RF信号分量；其中，每个放大路径包括集成在所述第一种半导体管芯上的次级多尔蒂放大器和集成在所述第二种半导体管芯上的末级放大器；其中，所述次级多尔蒂放大器基于硅横向扩散金属氧化物半导体LDMOS技术；并且其中，所述末级放大器基于GaN高电子迁移率晶体管HEMT技术。2.根据权利要求1所述的混合多尔蒂功率放大器模块，其中，对于每个放大路径，所述第一种半导体管芯包括主管芯输出端子，所述主管芯输出端子通过级间匹配网络连接到该放大路径的末级放大器的输入端子；其中，所述级间匹配网络包括与第二低通匹配网络串联的第一低通匹配网络，每个低通匹配网络包括并联电容器和串联电感器，并且具有输入节点和输出节点；其中，所述第一低通匹配网络的输入节点连接到所述主管芯输出端子，并且其中，所述第一低通匹配网络的输出节点连接到所述第二低通匹配网络的输入节点；其中，所述第二低通匹配网络的输出节点连接到末级的输入端子；其中，所述第一低通网络和所述第二低通网络被设计成使得：在工作频率下或接近工作频率下，从所述第一低通网络的输入节点到输出节点的所述第一低通网络的复阻抗变换比的绝对值是从所述第二低通网络的输入节点到输出节点的所述第二低通网络的阻抗变换比的至少4倍，优选至少10倍；在对应于所述工作频率的二次谐波频率下，在所述第二低通网络的并联电容器和串联电感器连接的节点处朝向所述次级多尔蒂放大器看到的阻抗的绝对值是所述第二低通网络的并联电容器的阻抗的绝对值的至少3倍，并且更优选地10倍；并且其中，由所述第二低通网络的并联电容器和串联电感器确定的串联谐振频率位于所述工作频率的1.6倍至2.4倍之间的范围内。3.根据权利要求2所述的混合多尔蒂功率放大器模块，其中，所述第一低通匹配网络的串联电感器由一条或多条接合线至少部分地形成。4.根据权利要求2所述的混合多尔蒂功率放大器模块，其中，所述第二低通匹配网络的
串联电感器由一条或多条接合线至少部分地形成。5.根据权利要求2所述的混合多尔蒂功率放大器模块，其中，所述第一低通匹配网络的并联电容器集成在所述第一种半导体管芯上。6.根据权利要求2所述的混合多尔蒂功率放大器模块，其中，所述第二低通匹配网络的并联电容器集成在第三种半导体管芯上，所述第三种半导体管芯安装在所述印刷电路板上。7.根据权利要求3所述的混合多尔蒂功率放大器模块，其中，所述第二低通匹配网络的并联电容器集成在第三种半导体管芯上，所述第三种半导体管芯安装在所述印刷电路板上，并且其中，形成所述第一电感器的一条或多条接合线在所述第一种半导体管芯和所述第三种半导体管芯之间延伸。8.根据权利要求4所述的混合多尔蒂功率放大器模块，其中，所述第二低通匹配网络的并联电容器集成在第三种半导体管芯上，所述第三种半导体管芯安装在所述印刷电路板上，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿知，诸毅，
申请(专利权)人：安普林荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：