本發(fā)明涉及一種功率放大模塊。

背景技術(shù)：

移動電話等移動通信設(shè)備中，為了將向基站發(fā)送的無線頻率(RF：Radio Frequency)信號的功率放大而使用功率放大器模塊。例如，專利文獻(xiàn)1中揭示了對應(yīng)多模式多頻帶的功率放大器模塊。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特表2012-527186號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

近年來，隨著移動通信設(shè)備中可使用的頻帶的擴(kuò)大，發(fā)送接收頻率間隔有時使用比較窄的頻帶。然而，專利文獻(xiàn)1所公開的功率放大器模塊中，放大發(fā)送頻帶的信號時，與接收頻帶重疊的噪聲疊加在信號上導(dǎo)致噪聲也被一并放大，因此在發(fā)送接收頻率間隔比較窄的頻帶中尤其存在接收靈敏度惡化的問題。

本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于，提供在發(fā)送接收頻率間隔較窄的頻帶中抑制接收頻帶的噪聲產(chǎn)生的功率放大模塊。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明的一方面所涉及的功率放大模塊，包括：第一輸入端子，該第一輸入端子輸入第一頻帶中的第一發(fā)送信號；第二輸入端子，該第二輸入端子輸入比第一頻帶的發(fā)送接收頻率間隔窄的第二頻帶中的第二發(fā)送信號；第一放大電路，第一發(fā)送信號被輸入至該第一放大電路，該第一放大電路輸出放大第一發(fā)送信號后的第一放大信號；第二放大電路，第二發(fā)送信號被輸入至該第二放大電路，該第二放大電路輸出放大第二發(fā)送信號后的第二放大信號；第三放大電路，第一或第二放大信號被輸入至該第三放大電路，該第三放大電路輸出放大第一或第二放大信號后的輸出信號；以及衰減電路，該衰減電路設(shè)置在第二輸入端子與第二放大電路之間，使第二頻帶中的接收頻帶的分量衰減。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供在發(fā)送接收頻率間隔較窄的頻帶中抑制接收頻帶的噪聲產(chǎn)生的功率放大模塊。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的功率放大模塊100A的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示本發(fā)明的另一個實施方式的功率放大模塊100B的結(jié)構(gòu)的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行具體說明。另外，對相同要素標(biāo)記相同標(biāo)號并省略重復(fù)說明。

圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的功率放大模塊100A的結(jié)構(gòu)的圖。功率放大模塊100A具有將多個通信標(biāo)準(zhǔn)及多個頻帶的RF信號的功率放大的功能。功率放大模塊100A被包含在，移動電話等用戶終端中的、用于對向基站發(fā)送的發(fā)送信號進(jìn)行處理的發(fā)送單元中。另外，雖然在圖1中未圖示，但用戶終端也包括用于對從基站接收的接收信號進(jìn)行處理的接收單元。發(fā)送單元及接收單元例如被提供為一個通信單元。

功率放大模塊100A對應(yīng)于多個通信標(biāo)準(zhǔn)(模式)。在圖1所示的示例中，是2G(第二代移動通信系統(tǒng))、3G(第三代移動通信系統(tǒng))以及4G(第四代移動通信系統(tǒng))的多模式，但通信標(biāo)準(zhǔn)不限于此，例如也可以是3G、4G以及5G(第五代移動通信系統(tǒng))的多模式。此外，功率放大模塊100A所對應(yīng)的通信標(biāo)準(zhǔn)的個數(shù)不限于三個，也可以是一個或兩個以上。

另外，功率放大模塊100A對應(yīng)于多個頻帶(頻段)。雖然圖1中作為3G/4G的頻帶的一個示例，對B1(發(fā)送頻帶：1920～1980MHz)、B2(發(fā)送頻帶：1850～1910MHz)、B3(發(fā)送頻帶：1710～1785MHz)、B5(發(fā)送頻帶：824～849MHz)、B8(發(fā)送頻帶：880～915MHz)、B12(發(fā)送頻帶：699～716MHz)、B17(發(fā)送頻帶：704～716MHz)七個頻帶進(jìn)行了圖示，但頻帶不限于此。本實施方式中，將B1、B2以及B3這三個頻帶稱為高頻帶、將B5、B8、B12以及B17這四個頻帶稱為低頻帶。另外，低頻帶中的B12、B17是表示發(fā)送頻帶(B12的情況下、為699～716MHz)的中心頻率與接收頻帶(B12的情況下、為729～746MHz)的中心頻率的間隔的發(fā)送接收頻率間隔比較窄的頻帶。例如，B12、B17的發(fā)送接收頻率間隔比B5和B8的發(fā)送接收頻率間隔窄。另外，對GSM(注冊商標(biāo))(global system for mobile communications：全球移動通信系統(tǒng))的高頻帶(GSM_HB)及低頻帶(GSM_LB)這兩個頻帶進(jìn)行了圖示，作為2G的頻帶的示例。

接著，對功率放大模塊100A的各構(gòu)成要素進(jìn)行說明。如圖1所示，功率放大模塊100A包括3G/4G用芯片110、2G用芯片120、偏置控制電路130、匹配電路MN3、MN7、開關(guān)元件SW1～SW4、以及電容器C1～C6。

3G/4G用芯片110將從輸入端子IN1～I(xiàn)N3提供的3G/4G的RF信號放大并輸出。2G用芯片120將從輸入端子IN1、IN3提供的2G的RF信號放大并輸出。在后文中將詳細(xì)描述3G/4G用芯片110以及2G用芯片120的結(jié)構(gòu)。

偏置控制電路130根據(jù)從功率放大模塊100A的外部輸入的控制信號Bcont來生成偏置電流，向3G/4G用芯片110或2G用芯片120所包括的功率放大電路PA1～PA11提供偏置電流。

匹配電路(MN：Matching Network)MN3、MN7分別是用于使設(shè)置在該匹配電路的前級的電路的輸出阻抗與設(shè)置在該匹配電路的后級的電路的輸入阻抗匹配的電路，用電容器和電感器來構(gòu)成。另外，后文中描述的匹配電路MN1、MN2、MN4～MN6、MN8～MN13也是同樣的。

開關(guān)元件SW1、SW2各自基于對輸入端子IN3、IN1輸入的發(fā)送信號的通信標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)發(fā)送信號是3G/4G時，將發(fā)送信號提供至3G/4G用芯片110，當(dāng)發(fā)送信號是2G時，將發(fā)送信號提供至2G用芯片120。開關(guān)元件SW1、SW2例如可以利用SOI(Silicon on Insulator：絕緣體上硅)安裝在功率放大模塊100A的基板上。由此，能夠整合2G及3G/4G的發(fā)送信號的輸入端子。因此，與根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置各個輸入端子相比，能夠使端子數(shù)減少。

開關(guān)元件SW3、SW4各自基于發(fā)送信號的頻帶，將放大的發(fā)送信號向?qū)?yīng)頻帶的輸出端子OUT1(B1)、OUT2(B2)、OUT3(B3)的任一個或者OUT4(B5)、OUT5(B8)、OUT6(B12、B17)的任一個輸出。另外，如圖1所示，可以對每個頻帶各設(shè)置一個輸出端子，也可以幾個頻帶共用一個輸出端子。

電容器C1～C6將發(fā)送信號的直流分量去除。另外，后文中描述的電容器C7也是同樣的。

接著，對3G/4G用芯片110以及2G用芯片120的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。3G/4G用芯片110包括功率放大電路PA1～PA5、匹配電路MN1、MN2、MN4～MN6以及電容器C7。2G用芯片120包括功率放大電路PA6～PA11以及匹配電路MN8～MN13。

功率放大電路PA1～PA11都是用于進(jìn)行發(fā)送信號的放大的電路，由放大用晶體管構(gòu)成。放大用晶體管例如是異質(zhì)結(jié)晶雙極晶體管(HBT：Heterojunction Bipolar Transistor)等雙極晶體管。也可以用場效應(yīng)晶體管(MOSFET：Metal-oxide-semiconductor Field Effect Transistor)來作為放大用晶體管。

本實施方式中，3G/4G用芯片110由高頻帶用放大路徑、低頻帶用放大路徑、低頻帶中的特定頻帶用放大路徑這三個放大路徑構(gòu)成。2G用芯片120由高頻帶用放大路徑以及低頻帶用放大路徑這兩個放大路徑構(gòu)成。具體而言，功率放大電路PA1、PA2被設(shè)置為3G/4G的高頻帶用放大路徑，功率放大電路PA3、PA5被設(shè)置為3G/4G的低頻帶用放大路徑，功率放大電路PA4、PA5被設(shè)置為3G/4G的低頻帶中的特定頻帶用放大路徑，它們各自構(gòu)成兩級的放大路徑。功率放大電路PA6～PA8被設(shè)置為2G的高頻帶用放大路徑，功率放大電路PA9～PA11被設(shè)置為2G的低頻帶用放大路徑，它們各自構(gòu)成三級的放大路徑。

以下，作為示例，對3G/4G用芯片110中的發(fā)送信號的放大進(jìn)行具體說明。

3G/4G的高頻帶(例如，B1、B2、B3)的發(fā)送信號RFhigh從輸入端子IN3被輸入后，經(jīng)由電容器C1被開關(guān)元件SW1提供給3G/4G用芯片110的高頻帶用放大路徑。該信號經(jīng)由匹配電路MN1被初級(驅(qū)動級)功率放大電路PA1放大。放大的信號經(jīng)由匹配電路MN2被第二級(功率級)功率放大電路PA2放大，放大的信號向匹配電路MN3輸出。

另一方面，3G/4G的低頻帶(第一頻帶)(例如，B5、B8)的發(fā)送信號RFlow(第一發(fā)送信號)從輸入端子IN1(第一輸入端子)被輸入后，經(jīng)由電容器C2由開關(guān)元件SW2提供給3G/4G用芯片110的低頻帶用放大路徑。該信號經(jīng)由匹配電路MN5被驅(qū)動級功率放大電路PA3(第一放大電路)放大。放大的信號(第一放大信號)經(jīng)由匹配電路MN6被功率級功率放大電路PA5(第三放大電路)放大，放大的信號(輸出信號)向匹配電路MN7輸出。

接著，對3G/4G的低頻帶中、發(fā)送接收頻率間隔比其他低頻帶(例如，B5、B8)的發(fā)送接收頻率間隔窄的頻帶(第二頻帶)的發(fā)送信號被輸入的情況(以下，用B12、B17作為第二頻帶的一例來進(jìn)行說明)進(jìn)行說明。

頻帶B12、B17的發(fā)送信號RFlow’(第二發(fā)送信號)，從與3G/4G的低頻帶用的輸入端子IN1不同的輸入端子IN2(第二輸入端子)被輸入。然后，該信號經(jīng)由電容器C7及匹配電路MN4(衰減電路)被驅(qū)動級功率放大電路PA4(第二放大電路)放大。放大的信號(第二放大信號)經(jīng)由匹配電路MN6被功率級的功率放大電路PA5(第三放大電路)放大，放大的信號(輸出信號)向匹配電路MN7輸出。這樣，在3G/4G用芯片110中，除了其他低頻帶的輸入端子IN1以及功率放大電路PA3之外，還為了發(fā)送信號RFlow’而另外包括專用的輸入端子IN2、匹配電路MN4、以及功率放大電路PA4。

在此，由于頻帶B12、B17的發(fā)送接收頻率間隔較窄(例如為30MHz左右)，所以發(fā)送信號RFlow’中包含的噪聲可能與接收頻帶重疊。該噪聲被放大，從而對接收信號產(chǎn)生較大影響，引起接收靈敏度下降的問題。因此，對于放大這樣的頻帶中的發(fā)送信號，降低噪聲變得特別重要。

作為噪聲的降低方法的示例，考慮了降低HBT的基極電阻，即、增大HBT的發(fā)射極面積。然而，HBT的發(fā)射極面積的增大伴隨著增益的降低。因此，假設(shè)由一個功率放大電路來構(gòu)成低頻帶的功率放大，那么對于與發(fā)送信號RFlow’(例如700MHz)不同頻帶的發(fā)送信號RFlow(例如900MHz)而言，存在增益不足的問題。另一方面，本實施方式中，通過分割驅(qū)動級的功率放大電路，能夠?qū)γ總€頻帶都采用最佳的設(shè)計。具體而言，對于功率放大電路PA4，為了減少噪聲能使發(fā)射極面積比較大，對于功率放大電路PA3、為了確保所期望的增益能使發(fā)射極面積比較小。由此，對于發(fā)送信號RFlow的功率放大能維持所期望的增益水平并且對于發(fā)送信號RFlow’的功率放大能抑制噪聲。

另外，本實施方式中，能夠另行獨(dú)立設(shè)計匹配電路MN5(發(fā)送信號RFlow用)以及匹配電路MN4(發(fā)送信號RFlow’用)。因此，能夠避免利用一個匹配電路來對大致覆蓋700MHz～900MHz的寬頻帶的發(fā)送信號進(jìn)行阻抗匹配這一難題。此外，能夠使匹配電路MN4作為衰減電路發(fā)揮作用。即，匹配電路MN4具備使發(fā)送信號RFlow’中的接收頻帶的分量衰減的功能，從而能夠抑制噪聲產(chǎn)生，進(jìn)一步降低噪聲對接收信號造成的影響。

如上所述，功率放大模塊100A中，進(jìn)行發(fā)送信號RFlow’的放大時，抑制與接收頻帶重疊的頻率中的、噪聲的產(chǎn)生。

另外，當(dāng)從輸入端子IN2輸入了發(fā)送信號RFlow’時，能構(gòu)成為使開關(guān)元件SW2與2G用芯片120的低頻帶用放大路徑連接，或者作為不穩(wěn)定狀態(tài)將輸入端子IN1電切斷。由此，進(jìn)行發(fā)送信號RFlow’的放大時，抑制從輸入端子IN1向3G/4G用芯片110的功率放大電路PA5提供噪聲。

另外，本實施方式中，能夠使3G/4G用芯片110為單塊微波集成電路(MMIC：Monolithic Microwave Integrated Circuit)，使電容器C7內(nèi)置于3G/4G用芯片110的結(jié)構(gòu)。由此，能夠減少搭載器件個數(shù)。

另外，2G用芯片120所包括的放大路徑中，高頻帶用放大路徑以及低頻帶用放大路徑都是在3G/4G的高頻帶用放大路徑的結(jié)構(gòu)中增加了第三級功率放大電路的結(jié)構(gòu)。即，2G的低頻帶的發(fā)送信號GSM_LB(第三發(fā)送信號)從輸入端子IN1被輸入，由開關(guān)元件SW2分配給2G用芯片120的低頻帶用放大路徑后，經(jīng)由匹配電路MN11被功率放大電路PA9(第四放大電路)放大，經(jīng)由匹配電路12被功率放大電路PA10放大，經(jīng)由匹配電路MN13被功率放大電路PA11放大。2G的高頻帶用放大路徑與2G的低頻帶用放大路徑是同樣的，因此省略其具體說明。

另外，雖然在圖1中3G/4G用芯片110的放大路徑由兩級功率放大電路構(gòu)成，2G用芯片120的放大路徑由三級功率放大電路構(gòu)成，但任一個芯片的功率放大電路的級數(shù)都不限于此，可以各自為一級或兩級，也可以為三級以上。

圖2是將表示本發(fā)明的另一個實施方式的功率放大模塊100B的結(jié)構(gòu)的圖。對與功率放大模塊100A相同的要素標(biāo)記相同標(biāo)號并省略說明。本實施方式中，省略與功率放大模塊100A共通的事項的描述，僅對不同點(diǎn)進(jìn)行說明。特別是，對于同樣的構(gòu)成所產(chǎn)生的同樣的作用效果，不再在每個實施方式依次言及。

功率放大模塊100B除功率放大模塊100A的結(jié)構(gòu)之外，還包括濾波器電路140。

濾波器電路140設(shè)置在輸入端子IN2與3G/4G用芯片110所包括的特定低頻帶用放大路徑之間，對發(fā)送信號RFlow’進(jìn)行濾波處理。具體而言，進(jìn)行使發(fā)送信號RFlow’中的接收頻帶分量衰減的濾波。由此，抑制接收頻帶分量的信號的放大，與功率放大模塊100A相比，能夠進(jìn)一步抑制接收靈敏度的惡化。

濾波器電路140例如可以使用使發(fā)送信號RFlow’中的發(fā)送頻帶分量通過、接收頻帶分量衰減的帶通濾波器。作為帶通濾波器的一例，可以使用聲表面波(SAW：Surface Acoustic Wave)濾波器，但濾波器不限于此。

以上，對本發(fā)明的示例性的實施方式進(jìn)行了說明。功率放大模塊100A、100B，針對發(fā)送接收頻率間隔比較窄的頻帶包括與其他頻帶不同的輸入端子IN2、驅(qū)動級功率放大電路PA4、以及衰減電路。由此，能使發(fā)送信號RFlow’中包含的接收頻帶分量衰減，并且僅將發(fā)送頻帶分量放大。因此，在進(jìn)行發(fā)送信號RFlow’的功率放大時抑制噪聲產(chǎn)生從而抑制接收靈敏度的惡化。

另外，也可以由功率放大電路PA4的前級中包括的匹配電路MN4來起到衰減電路的作用。由此，能夠不增大電路規(guī)模而減少噪聲。

另外，功率放大模塊100B中還包括濾波器電路140來作為衰減電路。由此，能夠使發(fā)送信號RFlow’中包含的接收頻帶分量進(jìn)一步衰減，能夠進(jìn)一步抑制接收靈敏度的惡化。

另外，所述濾波器電路140可以使用帶通濾波器，例如可以使用聲表面波濾波器。

另外，功率放大模塊100A、100B中，可以使構(gòu)成功率放大電路PA4的HBT的發(fā)射極面積比構(gòu)成功率放大電路PA3的HBT的發(fā)射極面積大。由此，針對發(fā)送信號RFlow的功率放大能維持所期望的增益水平，并且針對發(fā)送信號RFlow’的功率放大能抑制噪聲。

另外，功率放大模塊100A、100B包括開關(guān)元件SW1、SW2。由此，能整合2G及3G/4G的RF信號的輸入端子。因此，與根據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置各個輸入端子相比，端子數(shù)減少。

另外，功率放大模塊100A、100B在進(jìn)行發(fā)送信號RFlow’的功率放大時，能夠使開關(guān)元件SW2與2G用芯片120的低頻段用放大路徑連接、或者將輸入端子IN1電切斷。由此，進(jìn)行發(fā)送信號RFlow’的放大時，抑制從輸入端子IN1向3G/4G用芯片110的功率放大電路PA5提供噪聲。

另外，以上說明的各實施方式用于使本發(fā)明容易理解，而不用于限定解釋本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行變更/改良，并且其等效物包含在本發(fā)明內(nèi)。即，只要具備本發(fā)明的特征，本領(lǐng)域技術(shù)人員對各實施方式施加適當(dāng)設(shè)計變更而得到的方案也包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，各實施方式所具備的各要素及其配置、材料、條件、形狀、大小等并不限定于示例的內(nèi)容，可以進(jìn)行適當(dāng)變更。另外，各實施方式是示例，眾所周知可以將不同實施方式中所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部置換或組合，所得到的方案只要包含本發(fā)明的特征就包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

標(biāo)號說明

100A、100B 功率放大模塊

110 3G/4G用芯片

120 2G用芯片

130 偏置控制電路

140 濾波器電路

AP1～AP11 功率放大電路

MN1～MN13 匹配電路

SW1～SW4 開關(guān)元件

C1～C7 電容器