功率放大器制造技术

本发明专利技术提供一种功率放大器，当切换主功率放大器和辅助功率放大器时，能够改善输出功率的上升延迟。本发明专利技术的功率放大器在主功率放大器（10）和空载电流比主功率放大器（10）小的辅助功率放大器（20）之间切换工作。主功率放大器（10）和辅助功率放大器（20）分别具有放大RF信号的前级放大元件（12、22）、放大前级放大元件（12、22）的输出信号的后级放大元件（14、24）、驱动前级放大元件（12、22）的前级偏置电路（16、26）和驱动后级放大元件（14、24）的后级偏置电路（17、27）。主功率放大器的后级放大元件（14）和辅助功率放大器的后级放大元件（24）的间隔S1小于等于100μm。主功率放大器的后级放大元件（14）和辅助功率放大器的后级偏置电路（27）的间隔S2大于等于200μm。

power amplifier

The present invention provides a power amplifier capable of improving the rise delay of output power when switching the main power amplifier and the auxiliary power amplifier. The power amplifier of the present invention switches between the main power amplifier (10) and the auxiliary power amplifier (20) with no load current smaller than the main power amplifier (10). The main power amplifier (10) and auxiliary power amplifier (20) respectively with pre amplification of RF signal amplification element (12, 22), amplifying the former amplification element (12, 22) after the level of the output signal of the amplifier (14, 24), driving the former amplification element (12, 22). First stage bias circuit (16, 26) and a driving amplifier element (14, 24) after the bias circuit (17, 27). The interval S1 of the main power amplifier post stage amplifying element (14) and the rear stage amplifying element (24) of the auxiliary power amplifier is less than or equal to 100 mu m. The interval S2 of the post amplifier (14) of the main power amplifier and the post bias circuit (27) of the auxiliary power amplifier is greater than or equal to 200 mu m.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率放大器，能够改善当切换主功率放大器和辅助功率放大器时输出功率的上升延迟。
技术介绍
作为以CDMA为首的便携式电话用的功率放大器，现在广泛使用GaAs-HBT (Hetero junction bipolar Transistor:异质结双极型晶体管)功率放大器。图22是现有的 GaAs-HBT功率放大器的电路图。虚线框内是GaAs芯片，除此之外的电路元件利用芯片部件或者线路形成在模块衬底上。图中，Trl、Tr2分别是前级放大元件和后级放大元件。Biasl是驱动前级放大元件的前级偏置电路，Bias2是驱动后级放大元件的后级偏置电路。Vcl、Vc2分别是前级、后级放大用的集电极电源端子，Vcb是偏置电路Biasl、 Bias2的电源端子，Vref是对偏置电路Biasl、Bias2施加控制电压的端子。IN是RF信号的输入端子，OUT是输出信号端子，Rl R4是电阻，Cl ClO是电容，Li、L2是电感。L3 L8是具有特定电气长度的线路，起电感的作用。再有，最近，为了使模块小型化，大多情况下，在GaAs芯片上集成作为输入匹配用的C1、C2、L1或者作为级间匹配用的C3、C4、L2等。图23是表示现有的偏置电路的电路图。该偏置电路是上述前级偏置电路Biasl或后级偏置电路Bias2。图中，Vref是从外部施加控制电压的端子，Trbl "rrbSjrbTJrbS 是GaAs HBT，Tr是放大元件，Rbl Rb3、Rb5 Rb8是电阻。包含Trbl的发射极跟随器电路向对应的放大元件Tr的基极(输入端子)输入与控制电压对应的电压。而且，从端子RFin输入的RF信号经输入匹配电路的电容C输入到放大元件Tr的基极。放大后的RF信号从放大元件Tr的集电极向端子RFout输出。该偏置电路使功率放大器的前级放大元件和后级放大元件的空载电流相对于温度变化保持一定(例如，参照专利文献1)。这里，偏置电流是当没有RF输入功率时功率放大器的偏置电流。图M是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的输入输出特性的图。输入功率Pin 增加时，虽然偏置电流Ictq—定，但输出功率Pout增加，总的工作电流Ict增加。图25是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的失真特性的图。失真特性用相邻通道的泄漏功率(ACLR)来表示。在输出功率Pout增大的同时，ACLR也增大。由此时的输出功率Pout、功率增益Gp和效率PAE决定功率放大器特性的好坏。图沈是郊外CDMA终端机的功率放大器的输出功率的概率分布图。OdBm附近的低输出的概率最高，27daii附近的最大输出的概率低(例如，参照非专利文献1)。因此，当输出功率低时，可以降低空载电流，当输出功率高时，使空载电流增加，这样容易满足对失真特性的要求。因此，提出一种使偏置电流大的主功率放大器和偏置电流小的辅助功率放大器切换工作的功率放大器。图27是表示主功率放大器和辅助功率放大器的输出、增益特性的图。主功率放大器如图中的(H)所示那样，当输出功率高时，具有效率高、失真小的特性。另一方面，附着功率放大器如图中的(L)所示那样，当输出功率低时，具有效率高、失真小的特性。主功率放大器和辅助功率放大器的切换在输出功率Pout是Pout2左右时进行。图观是使主功率放大器和辅助功率放大器切换工作的现有的功率放大器的芯片布局图。通过芯片焊接(die - bonding)材料在模块衬底31上安装了 GaAs芯片32。而且， 在GaAs芯片32上，形成了主功率放大器(输入匹配电路11、前级放大元件12、级间匹配电路13、后级放大元件14、输出匹配电路15、前级偏置电路16和后级偏置电路17)和辅助功率放大器(输入匹配电路21、前级放大元件22、级间匹配电路23、后级放大元件M、输出匹配电路25、前级偏置电路沈和后级偏置电路27)。前级放大元件12、前级放大元件22、后级放大元件14和后级放大元件M是异质结双极型晶体管(HBT)。专利文献1特开2004-343244号公报非专利文献 1 B· Sahu and G. A. Rincon-Mora,"A high-efficiency liear RF power amplifier with a power-tracking dynamically adaptive buck-boost supply，，IEEE Trans. MTT vol. 52、No. 1，pp.112—120，Jan.2004图四是表示使主功率放大器和辅助功率放大器切换工作的现有的功率放大器的输出功率特性的图。主功率放大器和辅助功率放大器切换时输出功率的响应缓慢，功率电平的稳定需要时间。具体地说，要求该时间为几十μ s左右，而在过去却是几百48 几!^左右。因此，作为需要随时调整功率电平的CDMA用功率放大器，使用现有的功率放大器时存在很大的问题。为了调查该原因，专利技术者进行了仿真和实验，得到如下观点。图30是表示基极电压驱动时HBT的集电极电流的阶跃响应的图，图31是表示基极电流驱动时HBT的集电极电流的阶跃响应的图。HBT自身产生由集电极电流Ic和集电极一发射极之间的电压Vcc的乘积表示的热。由于该自身发热，使基极电压驱动时集电极电流Ic的过渡响应非常慢(几百μ s 几ms)。另一方面，基极电流驱动时集电极电流Ic 的响应非常快(几μ s以下)。因此，当使用图23所示的工作在近乎基极电压驱动状态的发射极跟随器电路作为偏置电路时，HBT的集电极电流Ic的过渡响应较慢。此外，有时因芯片内的电路块间的相互干涉，HBT的集电极电流Ic的过渡响应会更加慢。下面对此进行说明。图32是表示辅助功率放大器的后级偏置电路的输出电压相对于主功率放大器的后级放大元件的发热量的特性的图。后级偏置电路的构成如上述图23所示。主功率放大器的后级放大元件和辅助功率放大器的后级偏置电路的距离在类型(Type)I中约为700μπι， 在类型(Type)2中约为200 μ m。由该数据可知，主功率放大器的后级放大元件的发热量越大，辅助功率放大器的后级偏置电路的输出电压Vbo越低。这里，主功率放大器工作过程中，主功率放大器的后级放大元件产生的热在辅助功率放大器工作时散出。但是，因模块衬底和芯片的热容量的影响，散热需要的时间长。因此，辅助功率放大器的后级放大元件的空载电流慢慢增加，如图32所示，辅助功率放大器的后级偏置电路的输出电压Vbo慢慢增加。所以，当从主功率放大器切换到辅助功率放大器时，如图四所示，辅助功率放大器的输出功率的上升变慢。此外，当从辅助功率放大器切换到主功率放大器时，同样，主功率放大器的输出功率的上升变慢。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到一种功率放大器，当切换主功率放大器和辅助功率放大器时，能够使输出功率的上升延迟得到改善。本专利技术的功率放大器是在主功率放大器和空载电流比主功率放大器小的辅助功率放大器之间切换工作的功率放大器，其特征在于，主功率放大器和辅助功率放大器分别具有放大RF信号的前级放大元件；放大前级放大元件的输出信号的后级放大元件；驱动前级放大元件的前级偏置电路；和驱动后级放大元件的后级偏置电路，主功率放大器的后级放大元件和辅助功率放大器的后本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种功率放大器，在主功率放大器和空载电流比上述主功率放大器小的辅助功率放大器之间切换工作，其特征在于：上述主功率放大器和上述辅助功率放大器分别具有放大ＲＦ信号的前级放大元件、放大上述前级放大元件的输出信号的后级放大元件、驱动上述前级放大元件的前级偏置电路、和驱动上述后级放大元件的后级偏置电路，上述主功率放大器的后级放大元件和上述辅助功率放大器的后级放大元件的间隔小于等于１００μｍ，上述主功率放大器的后级放大元件和上述辅助功率放大器的后级偏置电路的间隔大于等于２００μｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山本和也，铃木敏，浅田智之，松塚隆之，紫村辉之，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP