[發明專利]可重構功率放大器集成電路

無效

• 申請號: 201010291416.5
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN101997496A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 姜楠;黃風義;孫小鵬;陳利軻
• 申請（專利權）人: 愛斯泰克(上海)高頻通訊技術有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F3/213
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可重構功率放大器集成電路，可應用于兩種不同頻率范圍的通信模式，特別是應用于IMT-A(International?Mobile?Telecommunications-Advanced)和超寬帶(ultra-wide?band，UWB)兩種通信系統的一種雙模可重構功率放大器集成電路。

背景技術

目前，移動通信發展的一個重要趨勢是單個通信終端可以兼容多種通信標準(F.Agnelli，G.Albasini?et?al.，“Wireless?multi-standard?terminals：system?analysis?and?design?of?a?reconfigurable?RF?front-end”，IEEE?Circuits?and?Systems?Magazine，Volume?6，Issue?1，Page(s)：38-59，First?Quarter?2006.參考文獻1)，如第三代(3G)蜂窩移動通信系統與藍牙(Bluetooth)或無線局域網(Wireless?Local?Area?Networks，WLAN)等無線通信系統的集成。兼容多個通信標準如GSM(Global?System?for?Mobile?Communications)、UMTS(Universal?Mobile?Telecommunications?System)、藍牙(Bluetooth)或無線局域網(WLAN)等的通信終端，既可以用作長距離移動通信終端，又可收發其他短程無線通信信號。

兼容多種通信標準的通信系統需要具有多頻多通道與可重構特性，從而，多頻可重構器件的設計成為移動通信技術發展中一個極為關鍵的問題。過去幾年，可重構集成電路的研究在國際上是一大熱點領域，包括射頻收發前端的各種集成電路芯片，比如功率放大器、低噪聲放大器、混頻器、壓控振蕩器等都實現了多頻可重構特性。其中，功率放大器作為收發前端一個重要模塊，因為其價格相對較高，對性能要求比較嚴格，更成為可重構集成電路的一大難點。

下面，我們將在簡單介紹功率放大器集成電路的實現方法基礎上，結合已經公開發表的可重構功率放大器技術，來分析本發明的技術特點。

功率放大器是通信系統中射頻收發前端的關鍵模塊。圍繞不同的系統架構和指標，功率放大器有多種設計技術，從而取得各項指標(輸出功率、功率增益、效率和互調失真)的最佳折衷。目前，移動終端(如手機)功率放大器都是采用單片集成電路。經過幾十年的發展，單片集成電路功率放大器技術已經相當成熟。常見的單片功率放大器電路包括多種結構，比如電抗匹配、有耗匹配、反饋式、有源匹配、分布式(行波放大器)、平衡式放大器、推挽放大器等。從集成電路加工工藝上分析，移動終端的功率放大器大都采用砷化鎵的雙極性晶體管工藝(GaAs?HBT)，以及鍺硅的雙極性晶體管工藝(SiGe?HBT)。因為硅的金屬-氧化物-半導體(MOS)場效應管工藝(FET)的加工成本低廉，集成度高，利用硅MOS工藝加工功率放大器集成電路也成為一大研究熱點。

各種不同結構的功率放大器集成電路各有其優缺點，適合于不同設計指標的要求。根據晶體管在放大時的信號工作狀態和靜態電流大小劃分，放大器電路主要有五種類型：一是A類放大器電路，二是B類放大器電路，三是AB類放大器電路，四是D類放大器電路，五是E類放大器電路。

目前移動終端應用最為廣泛的是基于AB類、D類以及E類的功率放大器。其中，AB類是界于A類和B類之間，推挽放大的每一只功率管導通時間大于信號的半個周期而小于一個周期，從而使兩只功率管輪流放大的過渡平滑，有效解決了乙類放大器的交越失真問題，效率又比A類放大器高。詳情參照Yuen?Sum?Ng，Lincoln?Lai?Kan?Leung，Ka?Nang?Leung，″A?3-GHz?fully-integrated?CMOS?Class-AB?power?amplifier，″Circuits?and?Systems，Midwest?Symposium?on，pp.995-998，2009?52nd?IEEE?International?Midwest?Symposium?on?Circuits?and?Systems，2009(參考文獻2)。

因為移動終端對高效率、低功耗、低成本等方面的要求，功率放大器集成電路設計一直是一個技術難點。而可工作在多頻段下的功率放大器其設計難度更大。現有的解決辦法中，主要有以下兩種方案：