[發明專利]功率放大器

有效

• 申請號: 201110052048.3
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN102064776A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 山本和也;鈴木敏;淺田智之;松塚隆之;紫村輝之
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 閆小龍;王忠忠

本申請是下述申請的分案申請:

發明名稱:功率放大器

申請日:2008年3月28日

申請號:200810088567.3。

技術領域

本發明涉及一種功率放大器，能夠改善當切換主功率放大器和輔助功率放大器時輸出功率的上升延遲。

背景技術

作為以CDMA為首的便攜式電話用的功率放大器，現在廣泛使用GaAs-HBT(Hetero?junction?bipolar?Transistor:?異質結雙極型晶體管)功率放大器。圖22是現有的GaAs-HBT功率放大器的電路圖。虛線框內是GaAs芯片，除此之外的電路元件利用芯片部件或者線路形成在模塊襯底上。

圖中，Tr1、Tr2分別是前級放大元件和后級放大元件。Bias1是驅動前級放大元件的前級偏置電路，Bias2是驅動后級放大元件的后級偏置電路。

Vc1、Vc2分別是前級、后級放大用的集電極電源端子，Vcb是偏置電路Bias1、Bias2的電源端子，Vref是對偏置電路Bias1、Bias2施加控制電壓的端子。IN是RF信號的輸入端子，OUT是輸出信號端子，R1～R4是電阻,C1～C10是電容，L1、L2是電感。L3～L8是具有特定電氣長度的線路，起電感的作用。再有，最近，為了使模塊小型化，大多情況下，在GaAs芯片上集成作為輸入匹配用的C1、C2、L1或者作為級間匹配用的C3、C4、L2等。

圖23是表示現有的偏置電路的電路圖。該偏置電路是上述前級偏置電路Bias1或后級偏置電路Bias2。圖中，Vref是從外部施加控制電壓的端子，Trb1～Trb3、Trb7、Trb8是GaAs～HBT，Tr是放大元件，Rb1～Rb3、Rb5～Rb8是電阻。

包含Trb1的發射極跟隨器電路向對應的放大元件Tr的基極(輸入端子)輸入與控制電壓對應的電壓。而且，從端子RFin輸入的RF信號經輸入匹配電路的電容C輸入到放大元件Tr的基極。放大后的RF信號從放大元件Tr的集電極向端子RFout輸出。

該偏置電路使功率放大器的前級放大元件和后級放大元件的空載電流相對于溫度變化保持一定(例如，參照專利文獻1)。這里，偏置電流是當沒有RF輸入功率時功率放大器的偏置電流。

圖24是表示現有的CDMA用HBT功率放大器的輸入輸出特性的圖。輸入功率Pin增加時，雖然偏置電流Ictq一定，但輸出功率Pout增加，總的工作電流Ict增加。

圖25是表示現有的CDMA用HBT功率放大器的失真特性的圖。失真特性用相鄰通道的泄漏功率(ACLR)來表示。在輸出功率Pout增大的同時，ACLR也增大。由此時的輸出功率Pout、功率增益Gp和效率PAE決定功率放大器特性的好壞。

圖26是郊外CDMA終端機的功率放大器的輸出功率的概率分布圖。0dBm附近的低輸出的概率最高，27dBm附近的最大輸出的概率低(例如，參照非專利文獻1)。因此，當輸出功率低時，可以降低空載電流，當輸出功率高時，使空載電流增加，這樣容易滿足對失真特性的要求。

因此，提出一種使偏置電流大的主功率放大器和偏置電流小的輔助功率放大器切換工作的功率放大器。圖27是表示主功率放大器和輔助功率放大器的輸出、增益特性的圖。主功率放大器如圖中的(H)所示那樣，當輸出功率高時，具有效率高、失真小的特性。另一方面，附著功率放大器如圖中的(L)所示那樣，當輸出功率低時，具有效率高、失真小的特性。主功率放大器和輔助功率放大器的切換在輸出功率Pout是Pout2左右時進行。

圖28是使主功率放大器和輔助功率放大器切換工作的現有的功率放大器的芯片布局圖。通過芯片焊接（die－bonding）材料在模塊襯底31上安裝了GaAs芯片32。而且，在GaAs芯片32上，形成了主功率放大器(輸入匹配電路11、前級放大元件12、級間匹配電路13、后級放大元件14、輸出匹配電路15、前級偏置電路16和后級偏置電路17)和輔助功率放大器(輸入匹配電路21、前級放大元件22、級間匹配電路23、后級放大元件24、輸出匹配電路25、前級偏置電路26和后級偏置電路27)。前級放大元件12、前級放大元件22、后級放大元件14和后級放大元件24是異質結雙極型晶體管(HBT)。

【專利文獻1】特開2004-343244號公報