專利名稱：高頻功率放大組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式電話等無線通信裝置的發(fā)送部中使用的高頻功率放大器，特別是涉及可以通過偏置控制來切換大輸出放大器和小輸出放大器的高頻功率放大組件。
背景技術(shù)：
近年來，在移動通信領(lǐng)域，不僅便攜式終端，而且基站也謀求實現(xiàn)小型化和輕質(zhì)化，與此相伴，對小型化、輕質(zhì)化產(chǎn)生較大影響的功率放大器部分的高效化顯得尤為重要。其中，便攜式終端設(shè)備通常使用電池作為電源，在可連續(xù)工作的時間上有限制。因此，為了使該便攜式終端設(shè)備可以長時間工作，電路中耗電最大的功率放大器部分的省電化(高效化)就成為一個大問題。而且，在基站中，還由于出于降低電纜損耗等目的而設(shè)置在天線附近，因此要求實現(xiàn)高頻功率放大器部分的小型化、輕質(zhì)化，從而必須實現(xiàn)高頻功率放大器部分的高效化。
一般情況下，在使用半導(dǎo)體器件的高頻功率放大器中，輸出電平越大，效率越高，在飽和輸出附近達到最高。而且，其可取得的最大輸出(飽和輸出)電平取決于所使用的半導(dǎo)體器件的大小。因此，為了使低輸出時的效率高而使所使用的半導(dǎo)體器件變小，從而在制作出飽和電平低的放大器時，無法得到高輸出時所必需的輸出。而在制作出在高輸出時為高效的放大器時，低輸出時的效率顯著降低。這樣，很難利用一個放大器來實現(xiàn)高輸出時和低輸出時的高效率。
作為用于在高輸出和低輸出兩種情況下進行高效率工作的現(xiàn)有技術(shù)，以下結(jié)構(gòu)是公知的設(shè)置多個輸出段放大器，利用開關(guān)與輸出電平相對應(yīng)地切換并使用各個輸出段放大器(例如參照專利文獻1)。
另外，作為用于進一步提高效率的現(xiàn)有技術(shù)，在輸出段放大器中不使用開關(guān)來切換并使用放大器的結(jié)構(gòu)也是公知的(例如參照專利文獻2)。
(專利文獻1)特開平7-336168號公報(專利文獻2)特開2003-46340號公報發(fā)明內(nèi)容在利用開關(guān)切換使用輸出段放大器的現(xiàn)有技術(shù)中，因為使用了開關(guān)，因而雖然效率降低，但并聯(lián)連接的輸出放大器間的絕緣性良好。但在輸出段放大器中不使用開關(guān)來進行切換使用的結(jié)構(gòu)中，雖然沒有由于開關(guān)導(dǎo)致的效率降低，但由于大、小輸出放大器在常態(tài)下高頻連接，因此存在放大器間的絕緣性差、放大器的穩(wěn)定性低的問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種輸出放大器間的絕緣性好、穩(wěn)定度高的高頻功率放大組件。
本說明書所公開的發(fā)明當(dāng)中，具有代表性的發(fā)明如下所述。即，本發(fā)明的高頻功率放大組件具有第1放大部，對高頻信號進行功率放大；第2放大部，對高頻信號進行功率放大；輸入匹配電路，進行所述第1和第2放大部的輸入匹配；和輸出匹配電路，進行所述第1和第2放大部的輸出匹配，其中，通過偏置電壓或偏置電流來切換控制所述第1和第2放大部的動作，所述輸入匹配電路在所述第1放大部和所述第2放大部之間具有高絕緣特性。
依據(jù)本發(fā)明，可以抑制信號從處于動作狀態(tài)的小輸出放大部向處于停止?fàn)顟B(tài)的大輸出放大部的蔓延和從處于動作狀態(tài)的大輸出放大部向處于停止?fàn)顟B(tài)的小輸出放大部的蔓延，從而可以實現(xiàn)穩(wěn)定度高的高頻功率放大組件。


圖1是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第1實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖2是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第2實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖3是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第3實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖4是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第4實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖5是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第5實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖6是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第6實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖7是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的各放大部的輸入輸出特性和效率特性的圖。
圖8是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第7實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
圖9是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的第8實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。
具體實施例方式
以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的高頻功率放大組件的實施例。其中，相同的構(gòu)成部分使用相同的附圖標(biāo)記，并且為了說明方便省略對其的詳細說明。
(實施例1)圖1所示為本發(fā)明的高頻功率放大組件的結(jié)構(gòu)框圖。高頻電力從高頻輸入(RFin)端子101輸入，通過高絕緣型輸入匹配電路(HISO_MTin)107，由大輸出放大部(HP_AMP)109或小輸出放大部(LP_AMP)110放大后，通過輸出匹配電路(MTout)108，從高頻輸出(RFout)端子102輸出。另外，高絕緣型輸入匹配電路包括例如威爾金森型分配器。
作為高頻功率放大組件的放大部的動作，在使小輸出放大部110動作、大輸出放大部109停止的情況下，可以通過使大輸出放大部的輸入側(cè)偏置端子(Cont1)103和大輸出放大部的輸出側(cè)偏置端子(Bias1)105當(dāng)中的一個斷開，或者使大輸出放大部的輸入側(cè)偏置端子103和大輸出放大部的輸出側(cè)偏置端子105兩者都斷開，并且使小輸出放大部110的輸入側(cè)偏置端子(Cont2)104和輸出側(cè)偏置端子(Bias2)106接通來實現(xiàn)。
在使大輸出放大部109動作、小輸出放大部110停止的情況下，可以利用與上述相同的方法，通過使小輸出放大部110的輸入側(cè)偏置端子104和小輸出放大部的輸出側(cè)偏置端子106當(dāng)中的一個斷開，或者使小輸出放大部的輸入側(cè)偏置端子104和小輸出放大部的輸出側(cè)偏置端子106兩者都斷開，并且使大輸出放大部109的輸入側(cè)偏置端子103和輸出側(cè)偏置端子105接通來實現(xiàn)。
如上設(shè)置高絕緣型輸入匹配電路，可以在不使用開關(guān)的情況下抑制信號從接通狀態(tài)的放大部一側(cè)向斷開狀態(tài)的放大部一側(cè)蔓延，從而可以得到穩(wěn)定度高并且效率提高的高頻放大組件。
圖7所示為小輸出放大部和大輸出放大部的輸入輸出特性和效率特性。在圖7中，橫軸表示輸入功率Pin，縱軸表示輸出功率Pout和效率η，特性曲線a和b分別表示小輸出放大部110的輸入輸出特性和效率特性，特性曲線c和d分別表示大輸出放大部109的輸入輸出特性和效率特性。
通過各放大部的偏置控制來與輸入功率對應(yīng)地切換小輸出放大器和大輸出放大器，從而如圖7所示，與僅使大輸出放大部109動作情況下的低輸入功率時的效率特性d相比，小輸出放大部110的低輸入功率時的效率特性b大幅度提高。
(實施例2)圖2是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的其它實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。圖1所示的高絕緣型輸入匹配電路107由分布常數(shù)型威爾金森電路構(gòu)成。
在本實施例中，由分布常數(shù)線路(MSL)212、213和電阻214構(gòu)成分布常數(shù)型威爾金森電路。這種情況下，分布常數(shù)線路212、213的線路阻抗或電長度，或者線路阻抗和電長度都可以不必是相同值。即，威爾金森型分配端子上的阻抗和/或分配量在小輸出放大部110側(cè)和大輸出放大部109側(cè)可以分別不同。
這是因為，大輸出放大部109和小輸出放大部110的放大增益或輸入阻抗不一定相同。與阻抗和/或分配量在大輸出增幅部和小輸出增幅部之間一致的情況相比，在不同的情況下，可以采用兼顧大輸出放大部109和小輸出放大部110的輸入阻抗匹配的結(jié)構(gòu)，從而具有可以進一步補償增益差的優(yōu)點。不同的分配量的差ΔG的允許范圍根據(jù)所使用系統(tǒng)的不同而不同，但一般是在0＜ΔG≤10dB的范圍內(nèi)。
在使用分布常數(shù)型威爾金森電路的情況下，不僅是在基波頻率，在奇數(shù)次高次諧波中也為高絕緣性。高頻電力從高頻輸入端子101輸入，通過分布常數(shù)型威爾金森電路，到達大輸出放大部109或小輸出放大部110。此后的動作與圖1相同。與圖1結(jié)構(gòu)的情況相同，本實施例的結(jié)構(gòu)與僅使大輸出放大部109動作情況下的低輸入功率時的效率特性相比，小輸出放大部110的低輸入功率時的效率特性大幅度提高。
(實施例3)圖3是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的其它實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。圖1中的高絕緣型輸入匹配電路107由集中常數(shù)型威爾金森電路構(gòu)成。在本實施例中，由電感311a、311b、電容313和電阻314構(gòu)成集中常數(shù)型威爾金森電路。這種情況下，電感311a、311b可以不一定是相同值。高頻電力從高頻輸入端子101輸入，通過集中常數(shù)型威爾金森電路，到達大輸出放大部109或小輸出放大部110。此后的動作與圖1相同。本實施例的情況也可以實現(xiàn)與圖1結(jié)構(gòu)的情況相同的效果。
(實施例4)圖4是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的其它實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。圖1中的高絕緣型輸入匹配電路107由集中常數(shù)型威爾金森電路構(gòu)成。在本實施例中，由電感411、電容412、413和電阻414構(gòu)成集中常數(shù)型威爾金森電路。這種情況下，電容412、413可以不一定是相同值。高頻電力從高頻輸入端子101輸入，通過集中常數(shù)型威爾金森電路，到達大輸出放大部109或小輸出放大部110。此后的動作與圖1相同。本實施例的情況也可以實現(xiàn)與圖1結(jié)構(gòu)的情況相同的效果。
(實施例5)圖5是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的其它實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖，由電感411、電容412、413、515和電阻514構(gòu)成圖4中的集中常數(shù)型威爾金森電路。本實施例的結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點是，也可以較高地設(shè)定由大輸出放大部109與小輸出放大部110之間的直流電和電容515決定的低頻下的絕緣性。
(實施例6)圖6是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的其它實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。采用的是在圖1結(jié)構(gòu)中的大輸出放大部109或小輸出放大部110上使用雙極晶體管的結(jié)構(gòu)。大輸出放大部109的輸入側(cè)偏置端子103經(jīng)由電阻R1與發(fā)射極接地的大輸出晶體管Q1的基極連接，輸出側(cè)偏置端子105經(jīng)由電感611與晶體管Q1的集電極連接。同樣，小輸出放大部110的輸入側(cè)偏置端子104經(jīng)由電阻R2與發(fā)射極接地的小輸出晶體管Q2的基極連接，輸出側(cè)偏置端子106經(jīng)由電感612與晶體管Q2的集電極連接。
晶體管Q1的基極經(jīng)由電容C1、晶體管Q2的基極經(jīng)由電容C2分別與高絕緣型匹配電路輸入107的輸出連接。在大輸出放大部109中使用的晶體管Q1的器件尺寸大于或等于在小輸出放大部110中使用的晶體管Q2的器件尺寸。
(實施例7)圖8是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的其它實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。是使圖3所示的等效電路在組件基板801上實現(xiàn)圖形化的一個例子。在圖8中，斜線部分表示組件基板上的配線導(dǎo)體部分，cap表示芯片電容器，ind表示芯片感應(yīng)線圈，res表示芯片電阻，806表示焊接線。由上述部分構(gòu)成集中常數(shù)型威爾金森電路805。另外，在圖8中僅表示出主要部分，省略了輸出側(cè)匹配電路、輸出端子、輸出側(cè)焊接線等。下面的圖9也進行了同樣的省略。該集中常數(shù)型威爾金森電路805在圖4和圖5所示的電路中也可以同樣構(gòu)成。
高頻電力從高頻輸入端子807輸入，通過集中常數(shù)型威爾金森電路805，到達半導(dǎo)體芯片802上的大輸出放大部109或小輸出放大部110。此后的動作與圖1相同。
(實施例8)圖9是表示本發(fā)明高頻功率放大組件的其它實施例的結(jié)構(gòu)的電路框圖。是將圖8所示的集中常數(shù)型威爾金森電路805集成在半導(dǎo)體芯片902上而形成。通過實現(xiàn)使用集中常數(shù)威爾金森的高絕緣型輸入匹配電路的集成化，與圖8相比可以進一步實現(xiàn)小型化。將半導(dǎo)體芯片902搭載在組件基板801上。該集中常數(shù)威爾型金森電路905同樣可以適用于圖4和圖5所示的電路。高頻電力從高頻輸入端子907輸入，通過集中常數(shù)型威爾金森電路905，到達半導(dǎo)體芯片902上的大輸出放大部109或小輸出放大部110。此后的動作與圖1相同。
以上說明的是本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，可以進行各種設(shè)計變更，這一點無庸置疑。
權(quán)利要求
1.一種高頻功率放大組件，具有第1放大部，對高頻信號進行功率放大；第2放大部，對高頻信號進行功率放大；輸入匹配電路，進行所述第1和第2放大部的輸入匹配；和輸出匹配電路，進行所述第1和第2放大部的輸出匹配，其中，通過偏置電壓或偏置電流來切換控制所述第1和第2放大部的動作，所述輸入匹配電路在所述第1放大部和所述第2放大部之間具有高絕緣特性。
2.如權(quán)利要求1所述的高頻功率放大組件，其特征在于，所述輸入匹配電路由威爾金森型分配器構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的高頻功率放大組件，其特征在于，所述威爾金森型分配器由集中常數(shù)電路構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的高頻功率放大組件，其特征在于，所述威爾金森型分配器由分布常數(shù)電路構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的高頻功率放大組件，其特征在于，所述第1放大部由大輸出放大器構(gòu)成，以及所述第2放大部由小輸出放大器構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的高頻功率放大組件，其特征在于，所述輸入匹配電路的分配端子上的阻抗和分配量在所述第1放大部側(cè)和所述第2放大部側(cè)分別不同。
7.如權(quán)利要求1所述的高頻功率放大組件，其特征在于，所述輸入匹配電路的分配端子上的阻抗或分配量在所述第1放大部側(cè)和所述第2放大部側(cè)分別不同。
8.如權(quán)利要求2所述的高頻功率放大組件，其特征在于，構(gòu)成所述輸入匹配電路的所述威爾金森型分配器的分配端子上的阻抗和分配量在所述第1放大部側(cè)和所述第2放大部側(cè)分別不同。
9.如權(quán)利要求2所述的高頻功率放大組件，其特征在于，構(gòu)成所述輸入匹配電路的所述威爾金森型分配器的分配端子上的阻抗或分配量在所述第1放大部側(cè)和所述第2放大部側(cè)分別不同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高頻功率放大組件，是一種在常態(tài)下高頻連接大輸出放大器和小輸出放大器的、不使用開關(guān)的放大器切換型放大器，其中放大器間的絕緣性能好并且放大器的穩(wěn)定性能優(yōu)良。該高頻功率放大組件在難以對放大器的效率產(chǎn)生影響的輸入匹配電路部分使用具有高絕緣特性的輸入匹配電路(107)，以抑制信號從動作狀態(tài)下的小輸出放大部(110)向停止?fàn)顟B(tài)下的大輸出放大部(109)的蔓延和從動作狀態(tài)下的大輸出放大部向停止?fàn)顟B(tài)下的小輸出放大部的蔓延。通過偏置輸入端子103～106的控制進行各放大部的動作狀態(tài)和停止?fàn)顟B(tài)的切換。
文檔編號H04B1/04GK1753301SQ20051008973
公開日2006年3月29日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者大西正己, 田上知紀, 松本秀俊 申請人:株式會社瑞薩科技