三路组合式RF功率放大器架构制造技术

本公开涉及三路组合式RF功率放大器架构。描述了用于放大信号的系统和方法。电路可以将输入射频(RF)信号转换成所具有的功率水平与承载放大器级中第一尺寸的第一晶体管的功率容量相匹配的第一RF信号、所具有的功率水平与峰值放大器级中第一尺寸的第二晶体管的功率容量相匹配的第二RF信号、以及所具有的功率水平与另一峰值放大器级中第二尺寸的第三晶体管的功率容量相匹配的第三RF信号。该电路可以放大第一、第二和第三RF信号，以分别生成第一、第二和第三放大RF信号。该电路可以将第一、第二和第三放大RF信号组合成输出RF信号，该输出RF信号是输入RF信号的放大版本。RF信号是输入RF信号的放大版本。RF信号是输入RF信号的放大版本。

【技术实现步骤摘要】
三路组合式RF功率放大器架构


[0001]本公开一般地涉及用于无线功率传输的装置和系统。具体地，本公开涉及射频(RF)功率放大器。

技术介绍

[0002]无线通信系统可以采用功率放大器来增大射频(RF)信号的功率。在无线通信系统中，传输信道的最终放大级中的功率放大器可以促进去往天线的信号的放大，以通过空中辐射。高增益、高线性、稳定性和高水平的功率附加效率是此类无线通信系统中期望的放大器的特性。通常，当功率放大器以接近饱和功率发射时，功率放大器可以工作于最大功率效率。然而，功率效率可能随输出功率减小而降低。因此，对于当前无线通信系统和下一代无线系统而言，高效率的功率放大器架构可能是期望的。
[0003]然而，各种架构都面临着半导体封装设计方面的挑战。例如，一些放大器半导体封装设计可能需要不同组的分立部件，例如器件、导体和集成电路，以实施每个放大路径。这些不同组的分立部件可以维持距彼此分隔开特定距离，以限制由于不同放大路径之间信号耦合而可能发生的潜在性能劣化。因此，设计尺寸相对小、同时维持不同的放大路径之间的距离的功率放大器可能是一种挑战。
[0004]为了设计具有更小尺寸的功率放大器，考虑了氮化镓(GaN)器件。GaN器件相对于其他材料的器件可以提供各种优点，例如提供紧凑的尺寸、更高的功率密度、更高的效率、更低的开关损耗以及更好的热量管理。GaN器件属于被称为宽带隙半导体的半导体系列。宽带隙半导体可以指带隙显著大于常用材料的材料，常用材料诸如例如是硅(Si)或砷化镓(GaAs)。宽带隙通常是指带隙大于例如1或2电子伏(eV)的材料，GaN所具有的带隙为3.2电子伏(eV)(几乎是硅的三倍)。更宽的带隙允许GaN器件需要更多能量来将价电子激发到半导体的导带中，从而提供这样的优点：允许更大的击穿电压、以及处于更高温度的更大热稳定性。此外，GaN的更高击穿电压允许GaN器件支持高电压和高功率应用而不会受损，从而允许GaN器件用于功率应用中同时保持相对小的占据面积。因此，基于GaN器件的功率放大器可以具有更接近在一起的放大路径，从而获得更小的功率放大器。对于射频应用而言，GaN的电子迁移率可以显著高于(例如)硅。结果，GaN晶体中的电子能够比硅中移动得快30％。因此，GaN的电子迁移率允许GaN处理特定应用(诸如RF应用)中的更高的开关频率(switching frequency)。

技术实现思路

[0005]在一些示例中，一般地描述了一种用于放大信号的装置。该装置可以包括被配置为将输入射频(RF)信号转换成第一RF信号、第二RF信号和第三RF信号的电路。该装置还可以包括承载放大器级(carrier amplifier stage)，该承载放大器级包括第一尺寸的第一晶体管。第一RF信号可以具有与第一晶体管的功率容量相匹配的第一功率水平，并且承载放大器级可以被配置为放大第一RF信号以生成第一放大RF信号。该装置还可以包括第一峰
值(peaking)放大器级，该第一峰值放大器级包括第一尺寸的第二晶体管。第二RF信号可以具有与第二晶体管的功率容量相匹配的第二功率水平，并且第一峰值放大器级可以被配置为放大第二RF信号以生成第二放大RF信号。该装置还可以包括第二峰值放大器级，该第二峰值放大器级包括与第一尺寸不同的第二尺寸的第三晶体管。第三RF信号可以具有与第三晶体管的功率容量相匹配的第三功率水平，并且第二峰值放大器级可以被配置为放大第三RF信号以生成第三放大RF信号。第一放大RF信号、第二放大RF信号和第三放大RF信号可以被组合成输出RF信号，并且该输出RF信号可以是输入RF信号的放大版本。
[0006]在一些示例中，一般地描述了一种用于放大信号的方法。该方法可以包括将输入射频(RF)信号转换成第一RF信号，该第一RF信号具有第一功率水平，该功率水平与承载放大器级中的第一尺寸的第一晶体管的功率容量相匹配。该方法还可以包括将输入射频(RF)信号转换成第二RF信号，该第二RF信号具有第二功率水平，该第二功率水平与第一峰值放大器级中的第一尺寸的第二晶体管的功率容量相匹配。该方法还可以包括将输入射频(RF)信号转换成第三RF信号，该第三RF信号具有第三功率水平，该第三功率水平与第二峰值放大器级中的第二尺寸的第三晶体管的功率容量相匹配。该方法还可以包括放大第一RF信号以生成第一放大RF信号。该方法还可以包括放大第二RF信号以生成第二放大RF信号。该方法还可以包括放大第三RF信号以生成第三放大RF信号。该方法还可以包括将第一放大RF信号、第二放大RF信号和第三放大RF信号组合成输出RF信号，该输出RF信号是输入RF信号的放大版本。
[0007]在一些示例中，一般地描述了一种用于放大信号的装置。该装置可以包括被配置为接收输入RF信号的发射器。该装置还可以包括连接到发射器的放大器。该放大器可以包括被配置为将输入射频(RF)信号转换成第一RF信号、第二RF信号和第三RF信号的电路。该放大器还可以包括承载放大器级，该承载放大器级包括第一尺寸的第一晶体管。第一RF信号可以具有与第一晶体管的功率容量相匹配的第一功率水平。该承载放大器级可以被配置为放大第一RF信号以生成第一放大RF信号。该放大器还可以包括第一峰值放大器级，该第一峰值放大器级包括第一尺寸的第二晶体管。第二RF信号可以具有与第二晶体管的功率容量相匹配的第二功率水平。该第一峰值放大器级可以被配置为放大第二RF信号以生成第二放大RF信号。该放大器还可以包括第二峰值放大器级，该第二峰值放大器级包括与第一尺寸不同的第二尺寸的第三晶体管。第三RF信号可以具有与第三晶体管的功率容量相匹配的第三功率水平。该第二峰值放大器级可以被配置为放大第三RF信号以生成第三放大RF信号。第一放大RF信号、第二放大RF信号和第三放大RF信号可以被组合成输出RF信号，该输出RF信号可以是输入RF信号的放大版本。
[0008]上文的概述仅用于说明，而不旨在以任何方式进行限制。除了上文描述的各个说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和下文的具体描述，其他方面、实施例和特征将变得显而易见。在附图中，类似的附图标记表示等同的或功能上类似的要素。
附图说明
[0009]图1是示出了在一个实施例中的能够实现三路组合式RF功率放大器架构的示例性装置的图示。
[0010]图2是示出了在一个实施例中的图1所示的示例性装置的附加细节的图示。
[0011]图3是示出了在一个实施例中的能够实现三路组合式RF功率放大器架构的放大器模块的顶层的图示。
[0012]图4是示出了在一个实施例中的具有附加细节的图3的放大器模块的图示。
[0013]图5是示出了在一个实施例中的能够实现三路组合式RF功率放大器架构的示例性系统的图示。
[0014]图6是示出了在一个实施例中的能够实现三路组合式RF功率放大器架构的示例性通信系统的图示。
[0015]图7是示出了在一个实施例中的实现三路组合式RF功率放大器架构的过程的流程图。
[0016]图8是示出了在一个实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，包括：电路，被配置为将输入射频RF信号转换成第一RF信号、第二RF信号和第三RF信号；承载放大器级，包括第一尺寸的第一晶体管，其中所述第一RF信号具有与所述第一晶体管的功率容量相匹配的第一功率水平，并且所述承载放大器级被配置为放大所述第一RF信号以生成第一放大RF信号；第一峰值放大器级，包括所述第一尺寸的第二晶体管，其中所述第二RF信号具有与所述第二晶体管的功率容量相匹配的第二功率水平，并且所述第一峰值放大器级被配置为放大所述第二RF信号以生成第二放大RF信号；以及第二峰值放大器级，包括第二尺寸的第三晶体管，所述第二尺寸与所述第一尺寸不同，其中所述第三RF信号具有与所述第三晶体管的功率容量相匹配的第三功率水平，并且所述第二峰值放大器级被配置为放大所述第三RF信号以生成第三放大RF信号，其中所述第一放大RF信号、所述第二放大RF信号和第三放大RF信号被组合成输出RF信号，所述输出RF信号是所述输入RF信号的放大版本。2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述电路包括第一分路器、第二分路器、第一匹配网络、第二匹配网络以及第三匹配网络；所述第一分路器被配置为将所述输入RF信号分成第一分路RF信号和中间RF信号；所述第二分路器被配置为将所述中间RF信号分成第二分路RF信号和第三分路RF信号；所述第一匹配网络被配置为将所述第一分路RF信号的功率水平调节到所述第一功率水平，以生成所述第一RF信号；所述第二匹配网络被配置为将所述第二分路RF信号的功率水平调节到所述第二功率水平，以生成所述第二RF信号；并且所述第三匹配网络被配置为将所述第三分路RF信号的功率水平调节到所述第三功率水平，以生成所述第三RF信号。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述第一匹配网络、所述第二匹配网络和所述第三匹配网络中的每个匹配网络包括相应谐波抑制器，以减少所述第一分路RF信号、所述第二分路RF信号和所述第三分路RF信号的谐波。4.根据权利要求1所述的装置，还包括输出网络，所述输出网络被配置为组合所述第一放大RF信号、所述第二放大RF信号和第三放大RF信号，以生成所述输出RF信号。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管是氮化镓GaN晶体管。6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一尺寸小于所述第二尺寸。7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一尺寸与所述第二尺寸的比率是一比二。8.一种用于放大信号的方法，所述方法包括：将输入射频RF信号转换成第一RF信号，所述第一RF信号具有第一功率水平，所述第一功率水平与承载放大器级中的第一尺寸的第一晶体管的功率容量相匹配；将所述输入RF信号转换成第二RF信号，所述第二RF信号具有第二功率水平，所述第二功率水平与第一峰值放大器级中的所述第一尺寸的第二晶体管的功率容量相匹配；将所述输入RF信号转换成第三RF信号，所述第三RF信号具有第三功率水平，所述第三
功率水平与第二峰值放大器级中的所述第二尺寸的第三晶体管的功率容量相匹配；放大所述第一RF信号以生成第一放大RF信号；放大所述第二RF信号以生成第二放大RF信号；放大所述第三RF信号以生成第三放大RF信号；将所述第一放大RF信号、所述第二放大RF信号和所述第三放大RF信号组合成输出RF信号，所述输出RF信号是所述输入RF信号的放大版本。9.根据权利要求8所述的方法，其中将所述输入RF信号转换成所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：瑞萨电子美国有限公司，
类型：发明
国别省市：