[發(fā)明專利]以多種半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)施的多級功率放大器在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811312983.7 | 申請日： | 2018-11-06 |
| 公開（公告）號： | CN109756200A | 公開（公告）日： | 2019-05-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | J·斯科魯茲;E·克拉瓦克;吳宇庭;楊志宏;J·瓊斯;M·博卡蒂斯;R·尤斯科拉 | 申請（專利權(quán)）人： | 恩智浦美國有限公司 |
| 主分類號： | H03F3/193 | 分類號： | H03F3/193;H03F3/21;H03F3/68 |
| 代理公司： | 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038 | 代理人： | 劉倜 |
| 地址： | 美國得*** | 國省代碼： | 美國;US |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 管芯 末級 驅(qū)動級 晶體管 半導(dǎo)體基板 次級電路 電耦合 多級功率放大器 諧波控制電路 半導(dǎo)體技術(shù) 多級放大器 耦合式連接 偏壓電路 電連接 硅基板 輸出端 輸入端 焊線 | ||
一種多級放大器包括驅(qū)動級管芯和末級管芯。所述末級管芯包括III?V半導(dǎo)體基板(例如，GaN基板)和第一晶體管。所述驅(qū)動級管芯包括另一類型的半導(dǎo)體基板(例如，硅基板)、第二晶體管，和電耦合到所述第一晶體管的控制端的一個(gè)或多個(gè)次級電路。連接(例如，焊線陣列或其它DC?耦合式連接)電耦合于所述驅(qū)動級管芯的RF信號輸出端和所述末級管芯的RF信號輸入端之間。所述驅(qū)動級管芯的所述次級電路包括經(jīng)由各種連接電連接到所述末級管芯的末級偏壓電路和/或末級諧波控制電路。
技術(shù)領(lǐng)域
本文中描述的主題的實(shí)施例大體上涉及多級功率放大器。
背景技術(shù)
氮化鎵(GaN)功率晶體管越來越多地用于蜂窩式基站和其它系統(tǒng)的高功率放大器電路以提高效率和工作帶寬。GaN晶體管已證明為在與其硅基對應(yīng)物中的一些比較時(shí)由于其相對高的功率密度和相對高的單位電流增益頻率而提供高的放大器性能。較高的功率密度允許給定電平的輸出功率的情況下較小的管芯外圍。當(dāng)與硅裝置比較時(shí)，這可產(chǎn)生較低的漏極-源極電容CDS和具有較寬輸出帶寬的較高輸出阻抗。
然而，當(dāng)與硅基晶體管比較時(shí)，GaN晶體管還具有若干缺點(diǎn)。舉例來說，GaN的電流成本顯著高于硅的電流成本，從而使GaN管芯面積和集成非常珍貴。另外，GaN晶體管壓縮特性對數(shù)字預(yù)失真線性化電路構(gòu)成挑戰(zhàn)。GaN晶體管往往具有相對慢的逐漸振幅壓縮，且傳輸相位在向上驅(qū)動期間展現(xiàn)出膨脹。
更進(jìn)一步，GaN輸入特性會顯著地限制性能。更具體地說，GaN輸入阻抗在高Q因數(shù)的情況下往往極低，且柵極-源極電容CGS在過驅(qū)動時(shí)顯著地變化。在具有GaN主放大器和GaN峰值放大器的多爾蒂功率放大器中，取決于射頻(radio frequency，RF)驅(qū)動電平和信號包絡(luò)，GaN 峰值放大器在斷開狀態(tài)與接通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。當(dāng)發(fā)生這些轉(zhuǎn)變時(shí)，輸入阻抗展現(xiàn)出大的變化并會與先前50歐姆增益級很大程度上失配。此失配可能產(chǎn)生相當(dāng)大的反射和較差輸入回程損耗(IRL)。此外，輸入上的所得受限帶寬可能限制總體放大器帶寬。GaN晶體管的這些和其它特性使其在許多常規(guī)放大器拓?fù)渲胁豢尚谢虿贿m用。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種多級放大器，包括：
第一管芯，其包括III-V半導(dǎo)體基板、第一射頻(RF)信號輸入端、第一RF信號輸出端和第一晶體管，其中所述第一晶體管具有電耦合到所述第一RF信號輸入端的控制端，和電耦合到所述第一RF信號輸出端的電流承載端；
第二管芯，其包括第二類型的半導(dǎo)體基板、第二RF信號輸入端、第二RF信號輸出端、第一次級電路，以及所述第二RF信號輸入端和所述第二RF信號輸出端之間的放大路徑，其中所述放大路徑包括具有控制端和電流承載端的第二晶體管，所述第二晶體管的所述控制端電耦合到所述第二RF信號輸入端，且所述第二晶體管的所述電流承載端電耦合到所述第二RF信號輸出端，且其中所述第一次級電路電耦合到所述第一晶體管的所述控制端，且所述第一次級電路是選自末級偏壓電路和末級諧波控制電路；以及
第一連接，其電耦合于所述第二RF信號輸出端和所述第一RF信號輸入端之間。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述第二管芯進(jìn)一步包括被配置成電耦合到外部偏壓電壓源的第一次級電路端，且
所述第一次級電路是所述末級偏壓電路，其電耦合于所述第一次級電路端和所述第二RF信號輸出端之間。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述末級偏壓電路包括：
直流電到直流電(DC-DC)電壓轉(zhuǎn)換器，其電耦合于所述第一次級電路端和所述第二RF信號輸出端之間。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器被配置成將被提供給所述第一次級電路端的第一DC電壓轉(zhuǎn)換為所述第二RF信號輸出端處的負(fù)DC電壓。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述末級偏壓電路包括：
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