射频功率放大器制造技术

本发明专利技术公开一种射频功率放大器，该射频功率放大器包括射频信号处理单元、驱动单元和输出单元。射频信号处理单元利用输入射频信号生成第一射频信号和第二射频信号，其中第一射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第一角度的顺时针角度差，第二射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第二角度的逆时针角度差，第一角度和第二角度的范围为0°到90°；驱动单元分别对第一射频信号和第二射频信号进行放大，以分别得到第一放大信号和第二放大信号；输出单元利用第一放大信号和第二放大信号的差作为射频输出信号。通过利用第一角度和第二角度，可以对射频功率放大器的输出功率大小进行控制，从而满足通信系统的功率控制要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种射频功率放大器。
技术介绍
GSM (Global System for Mobile Communication,全球移动通信系统)及 EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution,增强数据速率的GSM演进)移动通信标准是目前世界上应用最为广泛的移动通信标准，GSM手持设备的出货量，占据了目前所有移动通信设备出货量的绝大多数。尽管CDMA (Code Division Multiple Access,码分多址)/WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)等新一代移动通信系统正在全球范围内越来越广泛地进行部署和应用，其手持设备仍然需要支持GSM/EDGE等通信标准。因此，对于手持设备制造厂商来说，降低GSM/EDGE部分器件成本对于提升其产品竞争力具有非常重要的意义。在GSM/EDGE通信系统中，射频功率放大器是必不可少的关键组成部分，并且射频功率功率放大器的成本占据了所有射频前端成本的绝大部分，而且其性能也是影响整个GSM/EDGE手持设备性能的重要因素。目前，大多数GSM射频功率放大器的管芯是采用砷化嫁异质结双极型晶体管(GaAs Heterojunction Bipolar Transistor,简称:GaAsHBT)或者金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field-EffectTransistor, MOSFET)工艺制造,而这些半导体工艺相对于常用的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称:CMOS)工艺来说，价格高昂且供应商集中于有限的几家半导体公司。众所周知，通信系统的数字基带芯片采用CMOS半导体工艺，随着CMOS制造工艺和电路设计技术进步，芯片集成度越来越高。因此，产业界的一个趋势是研究用廉价的CMOS工艺制造GSM/EDGE射频功率放大器的方案，以提高系统集成度，降低成本。近年来，基于CMOS工艺的射频功率放大器取得了一些进展，然而目前面世的CMOS射频功率放大器产品仅能支持GSM通信且性能较低，还不能实现同时支持EDGE以及第三代通信标准。在US6701138专利技术专利中，公开了一种GSM射频功率放大器功率控制的方法，其基本思想是通过控制GSM射频功率放大器管芯的供电电源电压来控制其输出射频功率的大小。这种功率控制方法及其类似方法在业界被广泛使用，然而众所周知，GSM射频功率放大器供电电源通常需要输出高达IA以上的电流，因此这种功率控制方式需要较为复杂的电路处理，并需要较大尺寸的芯片面积来实现。综上所述，需要提供一种CMOS射频功率放大器，能够支持GSM/EDGE以及第三代UMTS (Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统)通信甚至第四代LTE (Long Term Evolution,长期演进)等通信标准，同时具有高性能及低成本优势,是亟待解决的问题
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种射频功率放大器，可以支持GSM/EDGE通信标准，具有高性能、低成本优势，可以有效降低GSM/EDGE手持设备的整体功率消耗和生产成本，并具有可与GSM/EDGE移动通信终端中其他CMOS芯片进行集成的优势。根据本专利技术的一个方面，提供一种射频功率放大器，包括射频信号处理单元、驱动单元和输出单元，其中:射频信号处理单元，用于利用输入射频信号生成第一射频信号和第二射频信号，其中将第一射频信号和第二射频信号在具有相同相位时称为零角度参考矢量信号，第一射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第一角度的顺时针角度差，第二射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第二角度的逆时针角度差，第一角度和第二角度的范围为0°到90° ;驱动单元，用于分别对第一射频信号和第二射频信号进行放大，以分别得到第一放大信号和第二放大信号；输出单元，用于利用第一放大信号和第二放大信号的差作为射频输出信号。优选的，射频信号处理单兀包括分配器、第一移相器、第二移相器、第一矢量信号处理器、第二矢量信号处理器，其中:分配器，用于将输入射频信号分别分配到第一移相器和第二移相器；第一移相器，用于利用接收的输入射频信号生成第一相位信号；第二移相器，用于利用接收的输入射频信号生成第二相位信号，其中第一相位信号和第二相位信号的相位差为90° ;第一矢量信号处理器，用于利用第一相位信号和第二相位信号生成第一射频信号;第二矢量信号处理器，用于利用第一相位信号和第二相位信号生成第二射频信号。优选的，第一矢量信号处理器还用于根据第一控制信号，调整第一角度的大小；第二矢量信号处理器还用于根据第一控制信号，调整第二角度的大小。优选的，第一矢量信号处理器还用于根据第二控制信号，使第一射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位具有第三角度的额外角度差；和/ 或第二矢量信号处理器还用于根据第二控制信号，使第二射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位具有第三角度的额外角度差。优选的，驱动单元包括第一放大器和第二放大器，其中:第一放大器，用于对第一射频信号进行放大，以得到第一放大信号；第二放大器，用于对第二射频信号进行放大，以得到第二放大信号。优选的，射频功率放大器还包括控制单元，用于控制驱动单元和输出单元中有源器件的偏置电压。优选的，不同发射功率值对应的第一角度和第二角度之和不同。优选的，输出单元包括至少一个射频输出模块，在每个射频输出模块中，包括两组晶体管和电磁耦合变压器，电磁耦合变压器包括初级线圈和次级线圈，其中在第一组晶体管中，第一晶体管和第二晶体管的栅极分别与第一放大信号连接，第一晶体管的源极接地，第一晶体管的漏极与第二晶体管的漏极连接，第二晶体管的源极与第一电源连接；在第二组晶体管中，第三晶体管和第四晶体管的栅极分别与第二放大信号连接，第三晶体管的源极接地，第三晶体管的漏极与第四晶体管的漏极连接，第四晶体管的源极与第一电源连接；第一晶体管和第二晶体管的漏极还与初级线圈的第一端连接，第三晶体管和第四晶体管的漏极还与初级线圈的第二端连接；当输出单元仅包括一个射频输出模块时，次级线圈的第一端为射频信号输出端，次级线圈的第二端接地；当输出单元包括N个射频输出模块时，N为大于I的自然数，第i个射频输出模块中次级线圈的第一端与第1-Ι个射频输出模块中次级线圈的第二端连接，l〈i < N，第I个射频输出模块中次级线圈的第一端为射频信号输出端，第N个射频输出模块中次级线圈的第二端接地。优选的，在每个射频输出模块中，初级线圈的第一端通过第一堆叠晶体管集合与第一晶体管连接，在第一堆叠晶体管集合中包括至少一个堆叠晶体管，堆叠晶体管的栅极均与第二电源连接，当第一堆叠晶体管集合中仅包括一个堆叠晶体管时，堆叠晶体管的漏极与初级线圈的第一端连接，堆叠晶体管的源极与第一晶体管的漏极连接；当第一堆叠晶体管集合中包括M个堆叠晶体管，M为大于I的自然数，则第j个堆叠晶体管的源极与第j+1个堆叠晶体管的漏极连接，I ( j〈M，第I个堆叠晶体管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频功率放大器，其特征在于，包括射频信号处理单元、驱动单元和输出单元，其中：射频信号处理单元，用于利用输入射频信号生成第一射频信号和第二射频信号，其中将第一射频信号和第二射频信号在具有相同相位时称为零角度参考矢量信号，第一射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第一角度的顺时针角度差，第二射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第二角度的逆时针角度差，第一角度和第二角度的范围为0°到90°；驱动单元，用于分别对第一射频信号和第二射频信号进行放大，以分别得到第一放大信号和第二放大信号；输出单元，用于利用第一放大信号和第二放大信号的差作为射频输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种射频功率放大器，其特征在于，包括射频信号处理单元、驱动单元和输出单元，其中: 射频信号处理单元，用于利用输入射频信号生成第一射频信号和第二射频信号，其中将第一射频信号和第二射频信号在具有相同相位时称为零角度参考矢量信号，第一射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第一角度的顺时针角度差，第二射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位有第二角度的逆时针角度差，第一角度和第二角度的范围为O。到90° ; 驱动单元，用于分别对第一射频信号和第二射频信号进行放大，以分别得到第一放大信号和第二放大信号； 输出单元，用于利用第一放大信号和第二放大信号的差作为射频输出信号。2.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，射频信号处理单元包括分配器、第一移相器、第二移相器、第一矢量信号处理器、第二矢量信号处理器，其中: 分配器，用于将输入射频 信号分别分配到第一移相器和第二移相器； 第一移相器，用于利用接收的输入射频信号生成第一相位信号； 第二移相器，用于利用接收的输入射频信号生成第二相位信号，其中第一相位信号和第二相位信号的相位差为90° ; 第一矢量信号处理器，用于利用第一相位信号和第二相位信号生成第一射频信号； 第二矢量信号处理器，用于利用第一相位信号和第二相位信号生成第二射频信号。3.根据权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于: 第一矢量信号处理器还用于根据第一控制信号，调整第一角度的大小； 第二矢量信号处理器还用于根据第一控制信号，调整第二角度的大小。4.根据权利要求3所述的射频功率放大器，其特征在于: 第一矢量信号处理器还用于根据第二控制信号，使第一射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位具有第三角度的额外角度差； 和/或 第二矢量信号处理器还用于根据第二控制信号，使第二射频信号的相位相对于零角度参考矢量信号的相位具有第三角度的额外角度差。5.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于: 驱动单元包括第一放大器和第二放大器，其中: 第一放大器，用于对第一射频信号进行放大，以得到第一放大信号； 第二放大器，用于对第二射频信号进行放大，以得到第二放大信号。6.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，射频功率放大器还包括控制单元，用于控制驱动单元和输出单元中有源器件的偏置电压。7.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，不同发射功率值对应的第一角度和第二角度之和不同。8.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于: 输出单元包括至少一个射频输出模块，在每个射频输出模块中，包括两组晶体管和电磁耦合变压器，电磁耦合变压器包括初级线圈和次级线圈，其中在第一组晶体管中，第一晶体管和第二晶体管的栅极分别与第一放大信号连接，第一晶体管的源极接地，第一晶体管的漏极与第二晶体管的漏极连接，第二晶体管的源极与第一电源连接；在第二组晶体管中，第三晶体管和第四晶体管的栅极分别与第二放大信号连接，第三晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁琦，
申请(专利权)人：北京安迈泽成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：