高频功率放大器制造技术

本发明专利技术提供一种能够同时实现充分的耐损坏性、和低输出时以及高输出时的良好的高频特性的高频功率放大器。高频信号经由电容（Ｃ１～Ｃｎ），分别输入晶体管（Ｑ１～Ｑｎ）的基极，放大后由晶体管（Ｑ１～Ｑｎ）的集电极输出。各晶体管（Ｑ１～Ｑｎ）的发射极接地。由偏置电路（Ｂ１）提供的偏置电流，在由低输出时过渡为高输出时，经由电阻（Ｒａ１～Ｒａｎ），分别提供给晶体管（Ｑ１～Ｑｎ）的基极。晶体管（Ｑ１～Ｑｎ）的集电极经由阻抗电路（Ｚ），与偏置电压输入端子（ＤＣＩＮ）连接，高输出时与来自集电极的高频信号输出的一部分一起，由阻抗电路（Ｚ），产生直流偏移电压，进一步增加偏置电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术高频信号的功率放大中采用的高频功率放大器。
技术介绍
在数字方式的便携式电话终端安装有可全球使用的多模式系统(例如，GSM :Global System for Mobile Communications/UMTS :UniversalMobileTelecommunications System)。在该便携式电话终端中进行高输出的功率放大的功率放大器，通常采用将2 3个高频放大用的化合物半导体晶体管多级连接起来的结构，作为其中的化合物半导体晶体管，从单一正电源工作等的观点来看，主要采用例如由GaAs构成的异质结双极型晶体管(HBT :heterojunction bipolar transistor)。近年，从便携式电话终端的小型化观点来看，正推进可不依赖于模式而使用的功率放大器的通用化的研究。 功率放大器在便携式电话终端中，占其消耗功率的大约二分之一以上，为了增加便携式电话终端的通话时间，必须进行低消耗功率工作。 —般，功率放大器的输出功率，在GSM方式下具有大致从+34dBm至_50dBm的较广范围，在UMTS方式下具有大致从+27dBm至-50dBm的较广范围，特别地，由于在输出功率最大即+34dBm(GSM)和+27dBm(UMTS)附近消耗功率最大，因此必须抑制这附近的消耗功率。 作为输出功率300mW 3W左右的便携式电话用放大器的最终级用的放大器，为了确保高频特性以及高输出，采用并联连接多个晶体管，并合成各晶体管的输出的结构。图13表示这种现有高频功率放大器的结构例(参照专利文献1 4)。 在图13表示的现有高频功率放大器100中，当设n为2以上的整数时，由偏置电路(bias circuit)Bl提供偏置电压输入端子DCIN的直流偏置电压，分别经由电阻Ra101 RalOn，向各晶体管Q101 Q10n的基极提供。此外，向高频信号输入端子RFIN提供的高频信号，分别经由电容CIOI C10n，向各晶体管QIOI Q10n的基极提供。各晶体管QIOI Q10n的集电极(collector)公共连接并接合高频信号输出端子RFOUT，各晶体管Q101 Q10n的发射极(emitter)分别接地(参照专利文献1、2、4)。 图13的偏置电路B1由以下构成集电极与电源VDC连接且进行发射极跟随器(emitter follower)工作的晶体管Q0 ;和与电源VREF连接的温度补偿电路Tl。其中，温度补偿电路T1由电阻R0、二极管D1以及D2构成(参照专利文献3)。 如图13所示，偏置电压和高频信号采用其他路径输入晶体管Q101 Q10n的基极的结构是因为如下理由。即，晶体管Q101 Q10n进行高输出工作时，由于交流电流的电流密度变高而发热。这种发热，由于晶体管Q101 Q10n间的特性偏差等原因，在所有晶体管Q101 Q10n中并不相同。由此，温度高的特定晶体管由于工作时极大的发热量而发生热失控(thermal runaway)，恐怕会由于基极电流的增大而导致元件损坏。因此，为了抑制这种热失控，一旦晶体管Q101 Q10n的基极电压上升，就增大电阻RalOl RalOn的值，以使由偏置电路B1提供的基极偏置电流减少。 另一方面，UMTS方式下，根据表示功率放大器的输出功率中的使用频率的概率密度(PDF-Probability Density Function)，在比较低的输出即+10dBm附近为峰值，在 +5dBm至+15dBm的范围中PDF最高，与最大输出时相比，消耗功率虽然没有那么高，但是 由于使用频率高，因此在该范围中降低功率消耗也十分重要。由此，便携式电话终端采用 DC-DC转换器，在从1. 0V至3. 35V的范围中，控制功率放大器的集电极电压，特别地，在 +15dBm以下，设集电极电压为1. OV，来谋求消耗功率的降低。更进一步地，由于低输出附近 的集电极电流也对功率放大器的消耗功率有较大影响，因此必须尽可能低的来设定偏置电 路B1的电流设定。 图13表示的现有高频功率放大器100，除了所述结构以外，通过在偏置电压输入 端子DCIN和高频信号输入端子RFIN之间插入电容CZl，从而抑制伴随高频输入信号的增大 的增益压縮(gain compression)，使高频功率放大器100的低失真工作成为可能。由此，使 偏置电路B1的电流设定较低，并且同时进行高输出化，来实现良好的高频特性(参照专利 文献2)。 专利文献1 :美国专利第5608353号说明书 专利文献2 :日本特开2003-324325号公报 专利文献3 :日本特开2007-288736号公报 专利文献4 :日本特开2003-243942号公报 在所述现有高频功率放大器100中，通过增大电阻RalOl RalOn的值，来抑制晶 体管Q101 Q10n的热失控，并且实现均衡工作。 但是，也有时为了抑制低输出时的功率消耗而使偏置电路B1的电流设定低，由于 该电阻RalOl RalOn的高电阻化促进由偏置电路Bl提供的基极偏置电流的抑制，成为 高输出时的功率增益降低的原因，因此不能取太大的值。即，通过增大电阻RalOl RalOn 的值，而确保改善对晶体管Q101 Q10n的均衡工作(提高耐损坏性)，和通过减小电阻 RalOl RalOn的值而能够提高的、晶体管Q101 Q10n的高输出时的高频功率增益(提高 高频特性)具有平衡(trade-off)关系，使它们并存非常困难。 另一方面，通过使偏置电路B1的电流设定较高，能够缓和由电阻RalOl RalOn 的高电阻化所导致的基极偏置电流的抑制，并能够将高输出时的功率增益降低抑制到某程 度为止，但是高输出时的高频功率增益(提高高频特性)的充分改善是困难的。更进一步 地，在该情况下，会导致低输出时的消耗电流的增大。即，电阻RalOl RalOn的高电阻化 中，通过使偏置电路B1的电流设定较高而改善的晶体管QIOI Q10n的高输出时的高频 功率增益(提高高频特性)、和通过使偏置电路B1的电流设定较低而能够提高的晶体管 Q101 Q10n的低输出时的消耗功率(提高高频特性)具有平衡关系，存在同时实现它们非 常困难的课题。
技术实现思路
由此，本专利技术的一个目的在于，提供能同时实现充分的耐损坏性、和高输出时的良 好高频特性以及低输出时的良好高频特性的高频功率放大器。 本专利技术目的是用于高频信号的功率放大的高频功率放大器。于是，为达成所述目 的，本专利技术的高频功率放大器具备并联连接的发射极接地的多个晶体管；向一个端子施 加公共的直流偏置电压，且将另一端子与所述多个晶体管的基极分别连接的多个第一电4阻；向一个电极输入公共的所述高频信号，且将另一电极与所述多个晶体管的基极分别连 接的多个第一电容；和向一个端子施加公共的所述直流偏置电压，且将另一端子与所述多 个晶体管的集电极分别连接的至少一个阻抗电路，所述阻抗电路对直流成分导通。也可以 还具备向一个电极施加公共的所述直流偏置电压，且将另一电极与所述多个晶体管的基 极分别连接的多个第二电容。 向所述多个晶体管的基极的直流偏置电压，在低输出时，例如由在输出结构中采 用发射极跟随器的偏置电路提供，在高输出时，由该偏置电路和所述阻抗电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频功率放大器，用于高频信号的功率放大，其特征在于，具备：并联连接的发射极接地的多个晶体管；向一个端子施加公共的直流偏置电压，且将另一端子与所述多个晶体管的基极分别连接的多个第一电阻；向一个电极输入公共的所述高频信号，且将另一电极与所述多个晶体管的基极分别连接的多个第一电容；和向一个端子施加公共的所述直流偏置电压，且将另一端子与所述多个晶体管的集电极分别连接的至少一个阻抗电路，所述阻抗电路对直流成分导通。

【技术特征摘要】
JP 2008-11-21 2008-298630一种高频功率放大器，用于高频信号的功率放大，其特征在于，具备并联连接的发射极接地的多个晶体管；向一个端子施加公共的直流偏置电压，且将另一端子与所述多个晶体管的基极分别连接的多个第一电阻；向一个电极输入公共的所述高频信号，且将另一电极与所述多个晶体管的基极分别连接的多个第一电容；和向一个端子施加公共的所述直流偏置电压，且将另一端子与所述多个晶体管的集电极分别连接的至少一个阻抗电路，所述阻抗电路对直流成分导通。2. 根据权利要求1所述的高频功率放大器，其特征在于，还具备向一个电极施加公共的所述直流偏置电压，且将另一电极与所述多个晶体管 的基极分别连接的多个第二电容。3. 根据权利要求1所述的高频功率放大器，其特征在于， 所述阻抗电路至少具有一个二极管。4. 根据权利要求3所述的高频功率放大器，其特征在于， 所述二极管是使晶体管的基极/集电极间短路的基极/发射极间二极管。5. 根据权利要求1所述的高频功率放大器，其特征在于， 所述阻抗电路具有二极管和电阻的串联连接电路。6. 根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：稻森正彦，立冈一树，牧原弘和，松田慎吾，海藤淳司，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]