專利名稱：帶有補(bǔ)償?shù)纳漕l放大器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻放大器裝置，該射頻放大器裝置包括具有頻率相關(guān)增益的放大器元件，所述的頻率相關(guān)是由輸入和/或輸出電容引起的，通過(guò)一個(gè)補(bǔ)償電路來(lái)補(bǔ)償所說(shuō)的頻率相關(guān)。
背景技術(shù)：
電信運(yùn)營(yíng)商在風(fēng)景區(qū)都設(shè)置有發(fā)送器或基站，因此每個(gè)人在任何地方都可以使用她或他自已的電話。這些基站包括放大器。這些放大器放大在高頻載波(1或2GHz)上調(diào)制的數(shù)字信號(hào)。結(jié)果產(chǎn)生具有復(fù)雜頻譜的極其復(fù)雜的信號(hào)。例如GSM、邊緣GSM和CDMA都是用來(lái)在基站和移動(dòng)電話之間傳送數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。在這些系統(tǒng)之后，使用寬帶CDMA信號(hào)，稱其為W-CDMA。因?yàn)閿?shù)據(jù)的發(fā)送量極大，所以W-CDMA中的數(shù)據(jù)處理是最復(fù)雜的。
如果放大兩個(gè)(或多個(gè))具有不同頻率的信號(hào)，則產(chǎn)生差分音調(diào)或頻率。例如，具有第一頻率的第一信號(hào)和具有第二頻率的第二信號(hào)將產(chǎn)生具有第三頻率的差分第三信號(hào)C，第三頻率等于第一頻率減去第二頻率。差分第三信號(hào)是不希望出現(xiàn)的，因?yàn)樗鼘a(chǎn)生偏置調(diào)制效應(yīng)，從而導(dǎo)致很差的線性和放大器的頻譜不對(duì)稱性(存儲(chǔ)效應(yīng))。為了避免出現(xiàn)這種不期望的效應(yīng)，必須消除差分的第三信號(hào)。因此，基站放大器要求有寬帶去耦合電路來(lái)處理差分音調(diào)。對(duì)于像(多載)W-CDMA這樣的標(biāo)準(zhǔn)，要求去耦合到50MHz。利用電解電容可以短路較低的一些頻率，使其“遠(yuǎn)離”晶體管芯片，但是高于5-10MHz的頻率對(duì)于去耦合電容則需要極短的路徑，以便足夠短路進(jìn)而，在常規(guī)的基站放大器中，電源電壓經(jīng)過(guò)1/4波長(zhǎng)線(λ/4線)連接到放大晶體管。1/4波長(zhǎng)線技術(shù)是需要占用空間的技術(shù)，并且只提供一個(gè)很窄帶寬的解決方案。1/4波長(zhǎng)線基于如下的理論如果兩端網(wǎng)絡(luò)的一端B短路，這就是說(shuō)，電壓等于0而短路電流為Ishort，則在兩端網(wǎng)絡(luò)的另一端A會(huì)發(fā)現(xiàn)開(kāi)路情況，這就意味著，在端A測(cè)量到的電流等于0而短路電壓為Vshort，反之亦然。因此，1/4波長(zhǎng)線可用作濾波器。然而，由于1/4波長(zhǎng)線的路徑長(zhǎng)度，對(duì)于直到10MHz的較高頻率來(lái)說(shuō)要獲得低歐姆短路是極其困難的。進(jìn)而，1/4波長(zhǎng)線技術(shù)需要占用空間，這在微型化領(lǐng)域是不期望的。
圖1表示常規(guī)的偏置電壓源結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)電源連接層16和一個(gè)去耦合電容18。射頻放大器裝置2包括有源芯片4和隔直電容6。有源芯片4經(jīng)過(guò)形成INSHIN電感的連接線8連接到隔直電容6，并經(jīng)過(guò)另一個(gè)連接線9連接到匹配電路10。匹配電路10連接到射頻短路電容20并經(jīng)過(guò)1/4波長(zhǎng)線連接到去耦合電容18。去耦合電容18連接在電源連接層16和地14之間。
在一般情況下，基站的放大器的特征在于在它的輸出端有一個(gè)INSHIN電感器(INSHIN為內(nèi)部分路電感器)，從而可以補(bǔ)償輸出電容。內(nèi)部分路電感器加在晶體管組件內(nèi)，這個(gè)內(nèi)部分路電感器由與有源芯片4連接的連接線8和隔直電容6形成。內(nèi)部分路電感器通常用在輸出功率大于20瓦的射頻功率晶體管中。由在有源芯片4和隔直電容6之間的連接線8形成的內(nèi)部分路電感器與隔直電容6是串聯(lián)的。這個(gè)串聯(lián)電路與有源芯片4的輸出是并聯(lián)的。這個(gè)內(nèi)部分路電感器8利用隔直電容6連接到地。
如以上結(jié)合1/4波長(zhǎng)線的原理所述的，1/4波長(zhǎng)線的短路(short)可以和連接到地的射頻端電容相比擬，這就隔離了直流并且短路了射頻信號(hào)。當(dāng)頻率改變時(shí)，電長(zhǎng)度就不再是1/4波長(zhǎng)了，電源連接層16的直流偏置將要干擾匹配電路10，從而使1/4波長(zhǎng)線12只在一個(gè)相當(dāng)窄的頻帶上可以操作，或者換言之，1/4波長(zhǎng)線12是窄帶的。在2GHz，1/4波長(zhǎng)線短線的電長(zhǎng)度是7-20mm，這個(gè)長(zhǎng)度取決于印刷電路板的材料。
1/4波長(zhǎng)線解決方案引入了從晶體管到電容的一個(gè)長(zhǎng)的路徑。通過(guò)增加路徑長(zhǎng)度，還增加了阻抗。對(duì)于極低的頻率(＜500kHz)，路徑長(zhǎng)度的阻抗可以忽略，但差分頻率越高，路徑長(zhǎng)度就變得更加重要。這就使在高于5-10MHz的頻率下在實(shí)際的晶體管上實(shí)現(xiàn)良好的短路更加困難。
例如，如果短路差分頻率的電容離開(kāi)最近的晶體管芯片的距離約為20mm，這被證明是距離太長(zhǎng)以致于不能短路大于5MHz的差分頻率。換言之，如果提供直流偏置，則需要1/4波長(zhǎng)線，因?yàn)殡娫催B接層16的直流偏置決不干擾射頻匹配電路10的功能。這種解決方案在電路板上很占空間。在極小的設(shè)計(jì)空間，不期望占據(jù)印刷電路板上太多的空間。還有，從晶體管到短路差分頻率的電容的路徑長(zhǎng)度也不期望太長(zhǎng)。
為了得到放大器的良好性能，必須短路差分頻率。因?yàn)楸仨毐苊怆娫磳?duì)匹配電路的影響，所以要提供去耦合電容18以短路較低頻率的差分頻率。去耦合電容18連接到電源連接層16，去耦合電容18還需要設(shè)置成附加的濾波器。
在一般情況下，基站的放大器的特征在于在它的輸出端有一個(gè)分路電感器8，以補(bǔ)償輸出電容。分路電感器通常與輸出功率大于20瓦的射頻功率晶體管一起使用。分路電感器8與隔直電容6串聯(lián)連接，并且通過(guò)隔直電容6耦合到地。
歐洲專利申請(qǐng)EP 0368329 A公開(kāi)了一種自均衡的多級(jí)射頻功率放大器。通過(guò)在驅(qū)動(dòng)器級(jí)內(nèi)使用兩個(gè)調(diào)諧電路并在高功率級(jí)使用兩個(gè)調(diào)諧電路，提高了兩級(jí)射頻功率放大器裝置的線性和效率。在對(duì)于調(diào)諧電路的元件進(jìn)行選擇以便針對(duì)效率、線性、和功率輸出優(yōu)化高功率級(jí)以后，選擇調(diào)諧電路的元件以使與驅(qū)動(dòng)器級(jí)有關(guān)的相互調(diào)制輸出分量相對(duì)于與單個(gè)高功率級(jí)有關(guān)的相互調(diào)制輸出分量有一個(gè)180°的相位角。這個(gè)相位角關(guān)系產(chǎn)生的效果是取消了從驅(qū)動(dòng)器級(jí)和高功率級(jí)得到的相互調(diào)制輸出分量結(jié)果。包括分路電感器的電路與隔直電容串聯(lián)，隔直電容接地并形成晶體管器件外部的一個(gè)電路級(jí)。
英國(guó)專利申請(qǐng)GB 2225683A公開(kāi)了一種可防止參數(shù)振蕩的高頻放大器。在放大器的輸入端或輸出端耦合一個(gè)諧振電路，就可防止在放大器中產(chǎn)生寄生的參數(shù)振蕩。諧振電路的諧振頻率等于放大的信號(hào)的頻率的一半。諧振電路只包括連接到放大器的輸出端或輸入端的電感器的一部分。
在英國(guó)專利申請(qǐng)GB 2225683A中，直流電源不加到隔直電容上。進(jìn)而，差分頻率不用隔直電容去耦合。還有，分路電感是一個(gè)與晶體管分開(kāi)的裝置，不能由客戶訪問(wèn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種射頻放大器裝置，用于在高頻下去耦合。
為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明提供了按照本說(shuō)明書(shū)起始段所述的射頻放大器裝置，所說(shuō)的補(bǔ)償電路耦合到電源端，所說(shuō)的電源端連接到去耦合電路。
在按照本發(fā)明的裝置中，從去耦合電路到放大晶體管的路徑長(zhǎng)度通過(guò)連接電源和/或去耦合電路到補(bǔ)償電容極大地減小。這導(dǎo)致較高的去耦合頻率和簡(jiǎn)單的偏置連接。此外，減小了電路所需的面積，使生產(chǎn)成本較低。
按照本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例，射頻放大器裝置包括放大器元件和補(bǔ)償電路，該補(bǔ)償電路包括具有補(bǔ)償電感的內(nèi)部分路電感器和補(bǔ)償電容，所說(shuō)的補(bǔ)償電路設(shè)置成與放大器元件的輸出并聯(lián)，以補(bǔ)償裝置的輸入和/或輸出電容，所說(shuō)的裝置還包括一個(gè)電源端，該電源端通過(guò)所說(shuō)的去耦合電路連接到所說(shuō)放大器元件，借此使去耦合電路經(jīng)所說(shuō)的電源端耦合到補(bǔ)償電容。通過(guò)耦合電源和去耦合電路到補(bǔ)償電容，使從去耦合電路到放大晶體管的路徑長(zhǎng)度減小。其結(jié)果是得到較高的去耦合頻率和簡(jiǎn)單的偏置連接。
按照本發(fā)明的裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，去耦合電路通過(guò)一個(gè)電感元件耦合到補(bǔ)償電容。通過(guò)使用連接元件作為功能元件，可以節(jié)省電路板的空間以及生產(chǎn)時(shí)間和成本，因?yàn)椴槐刭?gòu)買(mǎi)和安裝單獨(dú)的電感。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電感元件至少是一個(gè)連接線。通過(guò)連接線的數(shù)目、連接線的直徑和它的長(zhǎng)度，可以容易地使電感的數(shù)值與客戶的條件相匹配。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，去耦合電路連接在地和電源之間。其結(jié)果是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。進(jìn)而，減小了電路所需的空間。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，去耦合電路包括至少一個(gè)去耦合電容。通過(guò)去耦合電容的數(shù)目可以使去耦合電容的阻抗與電路的條件相匹配。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，提供一個(gè)電源線，該電源線包括電源連接區(qū)、去耦合電路連接區(qū)和連接線連接區(qū)，電源線靠近補(bǔ)償電容設(shè)置。其結(jié)果是高得多的去耦合頻率和簡(jiǎn)單的電源連接層離子。
按照本發(fā)明的裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所說(shuō)的射頻放大器裝置是一個(gè)晶體管。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在一個(gè)電路板上設(shè)置具有補(bǔ)償電路、去耦合電路、和連接線的放大器元件，所說(shuō)的連接線具有用于電源的連接區(qū)和用于去耦合電路的連接區(qū)，其中的連接線定位在電路板上緊跟在補(bǔ)償電容之后。上述功能部件的狹窄位置的作用是減小了電路的空間。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，公開(kāi)了一種包括放大器元件和補(bǔ)償電路的射頻放大器裝置，補(bǔ)償電路包括具有與補(bǔ)償電容串聯(lián)的補(bǔ)償電感的內(nèi)部分路電感器，將所說(shuō)的電感器設(shè)置成與放大器元件的一端并聯(lián)，以補(bǔ)償放大器元件的終端電容，所說(shuō)的射頻放大器裝置還包括一個(gè)去耦合及電源引線，所說(shuō)的引線連接到補(bǔ)償電容和/或去耦合電路和/或補(bǔ)償電容與去耦合電路的組合。
在這個(gè)裝置中，通過(guò)連接電源和/或去耦合電路到補(bǔ)償電容，減小了從去耦合電路到放大晶體管的路徑長(zhǎng)度。這導(dǎo)致較高的去耦合頻率和簡(jiǎn)單的偏置連接。進(jìn)而，減小了電路所需的空間，使生產(chǎn)費(fèi)用減小。
按照本發(fā)明的裝置的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，放大器元件的一端是該放大器元件的輸入端和/或輸出端。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于補(bǔ)償了輸入端和/或輸出端的電容。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，去耦合電路通過(guò)一個(gè)電感元件連接到補(bǔ)償電容。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電感元件包括至少一個(gè)連接線。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，去耦合電路和/或補(bǔ)償電容與去耦合電路的組合連接在去耦合及電源引線和補(bǔ)償電容之間，或者連接在去耦合及電源引線和放大器元件的一端之間。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)連接電源和/或去耦合電路到補(bǔ)償電容，減小了從去耦合電路到放大晶體管的路徑長(zhǎng)度。這導(dǎo)致較高的去耦合頻率和簡(jiǎn)單的偏置連接。進(jìn)而，減小了電路所需的空間，并提高了去耦合頻率。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，去耦合電路包括至少一個(gè)去耦合電容。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，放大器元件是晶體管。
按照本發(fā)明的裝置的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在一個(gè)電路板上設(shè)置放大器元件，該放大器元件帶有補(bǔ)償電路和/或去耦合電路和/或補(bǔ)償電容和去耦合電路的組合和去耦合及電源引線。在電路板上集成將導(dǎo)致電路的進(jìn)一步微型化，節(jié)省了電路板的空間。
按照本發(fā)明的模塊包括射頻放大器裝置，所說(shuō)的模塊進(jìn)一步還包括一個(gè)用于分立的晶體管的安裝基座，在安裝基座上焊接印刷電路板(pcb)；匹配網(wǎng)絡(luò)；偏置電路；至少一個(gè)去耦合電容。模塊的優(yōu)點(diǎn)是縮短了路徑長(zhǎng)度。這導(dǎo)致較高的去耦合頻率。
按照本發(fā)明的模塊的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，印刷電路板是多層印刷電路板。這一特征極大地減小了電路板的面積。
按照本發(fā)明的模塊的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，印刷電路板包含了所有的或部分的匹配電路和/或偏置電路。這一特征提高了電路設(shè)計(jì)和安裝工藝的靈活性，因?yàn)槠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)和/或偏置電路至少部分地安裝到印刷電路板上。
按照本發(fā)明的模塊的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，信號(hào)路徑在印刷電路板的頂層并且去耦合及電源路徑在印刷電路板的中間層，或者反之亦然。
按照本發(fā)明的模塊的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，去耦合及電源路徑與以下各個(gè)芯片是并聯(lián)的放大器元件、補(bǔ)償電容、去耦合電路、補(bǔ)償電容與去耦合電路的組合。
提供了按照本發(fā)明的一種方法，用于使射頻放大器裝置去耦合，該射頻放大器裝置包括具有頻率相關(guān)增益的放大器元件，所說(shuō)的頻率相關(guān)是由輸入和/或輸出電容引起的，通過(guò)一個(gè)補(bǔ)償電路補(bǔ)償所說(shuō)的頻率相關(guān)，所說(shuō)的補(bǔ)償電路耦合到電源端，所說(shuō)的電源端經(jīng)過(guò)一個(gè)頻率相關(guān)阻抗耦合到地。
在按照本發(fā)明的方法中，通過(guò)連接電源和/或去耦合電路到補(bǔ)償電容，可以大幅度地減小從去耦合電路到放大晶體管的路徑長(zhǎng)度。這導(dǎo)致較高的去耦合頻率和簡(jiǎn)單的偏置連接。盡而減少電路所需的面積，降低生產(chǎn)費(fèi)用。
在這里所附的并作為本發(fā)明的一部分的權(quán)利要求書(shū)中具體指出了表征本發(fā)明特征的這些優(yōu)點(diǎn)和各種其它優(yōu)點(diǎn)以及新穎性特征。然而，為了更好地理解本發(fā)明、它的優(yōu)點(diǎn)以及通過(guò)使用達(dá)到的目的，應(yīng)該參照形成本發(fā)明的另一部分的附圖以及其中表示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選


圖1表示偏置電源和去耦合電容的常規(guī)設(shè)置；圖2表示對(duì)應(yīng)本發(fā)明的設(shè)置；圖3是曲線圖，表示利用傳統(tǒng)的去耦合設(shè)置的射頻放大器裝置和利用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的去耦合設(shè)置的射頻放大器裝置之間的阻抗數(shù)值差；圖4表示分立的射頻功率晶體管的標(biāo)準(zhǔn)情況；圖5表示具有兩個(gè)額外引線的自適應(yīng)的射頻功率晶體管的情況；圖6-9表示在分立的晶體管中內(nèi)部分路電感器(INSHIN)去耦合和電源的不同實(shí)施例；圖10-13表示在模塊中內(nèi)部分路電感器(INSHIN)去耦合和電源的不同實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖2表示按照本發(fā)明的一種設(shè)置。圖中表示出一個(gè)射頻放大器裝置22，它包括具有半導(dǎo)體放大器元件24和隔直電容26的有源芯片(active die)。有源芯片24的經(jīng)過(guò)連接線28與隔直電容26相連。隔直電容26經(jīng)連接線32連接到電源連接層36。
有源芯片24經(jīng)連接線40連接到匹配電路30。電源連接層36與去耦合電容38的一側(cè)相連。去耦合電容38的另一側(cè)接地34。連接線28和隔直電容26形成內(nèi)部分路電感器電路。隔直電容26是射頻短路的。這就意味著，任何一個(gè)電路都可以連接到隔直電容26上而不影響射頻匹配電路30的操作。有源芯片24通過(guò)連接線40連接到匹配電路30。
通過(guò)連接電源連接層36和去耦合電容38到隔直電容26，從去耦合電容38到有源芯片24的路徑長(zhǎng)度極大地減小。其結(jié)果產(chǎn)生是高得多的去耦合頻率和到電源連接層36的簡(jiǎn)單連接。
換言之，電源連接層36直接連接到位于由連接線28形成的內(nèi)部分路電感器和地之間的隔直電容26上。隔直電容26是對(duì)于工作頻率和對(duì)于工作頻率產(chǎn)生的連接具有極好的短路，這對(duì)于有源芯片24或匹配電路30的性能全然沒(méi)有影響。直接連接電源連接層36到隔直電容26，將使圖1所示的1/4波長(zhǎng)線12作廢。
短路不期望的差分頻率或音調(diào)的去耦合電容38可以緊靠著有源芯片24直接放置。這使從去耦合電容38到有源芯片24的路徑長(zhǎng)度極大地減小，對(duì)于直到50MHz的頻率這將產(chǎn)生良好的短路。
圖3是曲線圖，表示利用傳統(tǒng)的去耦合設(shè)置的射頻放大器裝置(如曲線A所示)和利用本發(fā)明的去耦合設(shè)置的射頻放大器裝置(如曲線B所示)之間的阻抗數(shù)值差。垂直軸的單位是Ω。水平軸的單位是Hz。在兩種去耦合結(jié)構(gòu)中，使用簡(jiǎn)單的100nF的1206SMD電容。
當(dāng)0.5Ω的阻抗水平被認(rèn)為是充分的短路時(shí)，那么如曲線A所示的從30kHz到20MHz的傳統(tǒng)去耦合操作是低于0.5Ω的阻抗水平直到20MHz。如曲線B所示，保持在0.5Ω以下直到75MHz，所以本發(fā)明的去耦合結(jié)構(gòu)從30kHz到75MHz都可工作。這清楚地表明，具有本發(fā)明的去耦合結(jié)構(gòu)的射頻放大器裝置的性能是優(yōu)越的。
圖4的上部是分立的標(biāo)準(zhǔn)射頻功率晶體管的側(cè)視圖，圖4的下部是它的頂視圖。標(biāo)準(zhǔn)功率晶體管42安裝在安裝基座44上。氮化鋁(aluminum nitrite)(AlN)環(huán)46安裝在晶體管42和安裝基座44之間。晶體管42通過(guò)漏極引線48和柵極引線50連接到另外的電路部件上。
在用于LDMOS基站晶體管的標(biāo)準(zhǔn)晶體管組件中，一個(gè)銅/鎢合金安裝基座電和熱連接晶體管42到地。在這個(gè)安裝基座44上，安裝氮化鋁環(huán)46，在氮化鋁環(huán)46上連接引線48、50，所說(shuō)的引線48、50通過(guò)這個(gè)氮化鋁環(huán)46與安裝基座44電隔離。引線48、50在電路板上連接晶體管42到匹配網(wǎng)絡(luò)，并且傳送直流偏置和射頻功率這兩者。
圖5表示具有兩個(gè)額外的引線52、54的一個(gè)分立的自適應(yīng)射頻功率晶體管的情況。在圖5中，具有與圖4所示的相等數(shù)目的等效部件。圖5的自適應(yīng)功率晶體管42通過(guò)中間引線48和50傳送射頻功率，圖5的晶體管42的直流偏置由一個(gè)或兩個(gè)外部引線52和54提供。進(jìn)而，使用引線52和54使圖5的晶體管52與連接的電路部件去耦合。圖5的自適應(yīng)射頻功率晶體管用在分立的晶體管中內(nèi)部分路電感器去耦合的描述中。
圖6-9表示分立的晶體管的內(nèi)部分路電感器(INSHIN)去耦合和電源的不同實(shí)施例。在圖6-9中，只表示出晶體管的漏極引線的一半。
晶體管芯片56通過(guò)連接線58、60、62連接到INSHIN電容64。電容64和連接線58、60、62的電感補(bǔ)償晶體管芯片56的輸入或輸出端的電容。晶體管芯片56通過(guò)連接線66和68連接到射頻引線70。去耦合及電源引線76通過(guò)連接線72和74連接到INSHIN電容64。去耦合及電源引線76向晶體管芯片56提供電源并用于晶體管芯片56從它連接的電路部件上去耦合。去耦合及電源引線76以及射頻引線70都安裝在氮化鋁環(huán)78上。
晶體管芯片80通過(guò)連接線82、84、86連接到INSHIN電容92。INSHIN電容92和連接線82、84、86的功能與以上所述的相同。晶體管芯片80通過(guò)連接線88和90連接到射頻引線70。INSHIN電容92通過(guò)連接線94和96連接到去耦合及電源引線98。去耦合及電源引線98還安裝在氮化鋁環(huán)78上。
這個(gè)實(shí)施例是一個(gè)基本的實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例表示一個(gè)分立的晶體管，它具有相對(duì)于INSHIN電容來(lái)說(shuō)的外部連接。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通過(guò)分開(kāi)的引線提供直流偏置和去耦合、在射頻路徑上不需要1/4波長(zhǎng)線來(lái)偏置晶體管、以及偏置和去耦合靠近晶體管。
圖7的實(shí)施例十分類似于圖6的實(shí)施例。在圖7中，去耦合電容100與圖6的實(shí)施例不同。去耦合電容100通過(guò)連接線106和108連接到電源引線76中的去耦合電路，并且去耦合電容100通過(guò)連接線102和104連接到去耦合和電源引線98。連接線58、60、62連接晶體管芯片56到INSHIN電容64，并且連接到去耦合電容100。連接線82、84、86連接晶體管芯片80到INSHIN電容92，并且連接到去耦合電容100。電容100例如可制成Hi-K材料條。
電容100的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，這個(gè)電容明顯提高了低頻去耦合效果。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)分開(kāi)的引線76、98提供晶體管56和80的直流偏置和去耦合，不需要1/4波長(zhǎng)線偏置晶體管56和80。
圖8表示的實(shí)施例非常類似于圖7的實(shí)施例。圖7和圖8的主要差別在于圖7中的去耦合電容100分為兩個(gè)去耦合電容110和120。去耦合電容110通過(guò)連接線116和118連接到電源引線76中的去耦合電路。去耦合電容110通過(guò)連接線112和114連接到INSHIN電容64。去耦合電容120通過(guò)連接線122和124連接到INSHIN電容92。去耦合電容120通過(guò)連接線126和128連接到去耦合及電源引線98。
在晶體管芯片56和80一側(cè)并且在INSHIN電容芯片64和92一側(cè)的兩個(gè)去耦合電容110和120使到引線的漏極線更短。這對(duì)于匹配來(lái)說(shuō)是有益的。
在圖9所示的實(shí)施例中，晶體管芯片56連接到電容130，電容130通過(guò)連接線132、134、136組合了內(nèi)部分路電感器和去耦合電容。晶體管芯片80通過(guò)連接線138、140、142連接到電容130。電容130通過(guò)連接線144和146連接到去耦合及電源引線76。電容130通過(guò)連接線148和150連接到去耦合及電源引線98。
如果去耦合電容足以有效地短路載波頻率，就可以省去INSHIN電容，在一個(gè)電容中組合兩種功能。組合的第一種功能是短路低頻產(chǎn)物，這通常是由去耦合電容完成的。第二種功能是短路載波頻率上的信號(hào)，這通常是由INSHIN電容完成的。
圖9中實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省晶體管內(nèi)的空間、節(jié)省INSHIN電容的使用、極好的低頻去耦合。這個(gè)實(shí)施例的其它優(yōu)點(diǎn)是與本領(lǐng)域當(dāng)前的實(shí)施例相比，制造要容易得多，并且短的漏極連接線，這對(duì)于改進(jìn)匹配性能可能是有益的。
為了證實(shí)圖6-9所示的實(shí)施例的特定的特征，這里只描述了這些實(shí)施例之間的差別。相同的部件具有相同的標(biāo)號(hào)。
圖10-13表示在一個(gè)模塊中的INSHIN去耦合和電源的不同實(shí)施例。在模塊中還可以使用在分立的晶體管中使用的所有的設(shè)計(jì)。模塊的特征在于有一個(gè)作為分立的晶體管的安裝基座，在安裝基座上焊接一個(gè)印刷電路板(pcb)。這個(gè)電路板可以包含匹配網(wǎng)絡(luò)的全部或一個(gè)部分、偏置電路的全部或幾個(gè)部分、以及去耦合電容。模塊的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用多層印刷電路板(其中，分立的晶體管只能有一個(gè)氮化鋁環(huán))，可以擴(kuò)大可能的連接數(shù)目。
圖10的上部表示一個(gè)模塊中INSHIN去耦合和電源的實(shí)施例的頂視圖。在圖10的下部，表示的是一個(gè)側(cè)視圖。
晶體管芯片210通過(guò)連接線218、220、222連接到去耦合電容208。晶體管芯片210還通過(guò)連接線230和232與射頻路徑206并聯(lián)。去耦合電容208連接到去耦合及電源路徑202。
晶體管芯片212通過(guò)連接線224、226、228連接到去耦合電容208。晶體管芯片212還通過(guò)連接線234和236與射頻路徑206連接。去耦合電容208連接到去耦合及電源路徑204。
圖10的下部表示這個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。射頻路徑206設(shè)置在頂層238，去耦合和電源路徑204設(shè)置在中間層240。通過(guò)至頂層238的通路進(jìn)行連接，這里可以設(shè)置去耦合電容。
這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)在印刷電路板200上的分開(kāi)的路徑來(lái)進(jìn)行直流偏置和去耦合。在射頻路徑206上不再需要1/4波長(zhǎng)線來(lái)偏置晶體管210和212。偏置和去耦合靠近晶體管210和212。沒(méi)有任何直流偏置電流橫向流過(guò)電容。相反，直流偏置電流經(jīng)過(guò)連接線218、220、222、224、226、228、230、232、234、236從印刷電路板200流到晶體管210、212。
圖11和圖10基本相同。差別在于射頻信號(hào)路徑206在中間層240，去耦合和電源路徑204在頂層238。優(yōu)點(diǎn)如以上所述。這種設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有更短的漏極連接線。這相對(duì)于前一種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是寬帶匹配。
圖12表示的實(shí)施例與圖10和圖11的實(shí)施例十分類似。與上述實(shí)施例的差別在于有一個(gè)分開(kāi)的去耦合電容208。晶體管芯片210通過(guò)連接線242、244、246連接到INSHIN電容214、去耦合電容208、和去耦合及電源路徑。晶體管芯片210通過(guò)連接線230和232連接到射頻路徑206。晶體管212通過(guò)連接線248、250、252連接到INSHIN電容216、去耦合電容208、和去耦合及電源路徑。晶體管212通過(guò)連接線234和236連接到射頻路徑206。圖12的下部表示射頻路徑206在頂層238，去耦合及電源路徑204在中間層240。
如圖12所示的實(shí)施例類似于如圖7所示的實(shí)施例，但電源的連接是與芯片208、210、212、214、和216并聯(lián)。
其優(yōu)點(diǎn)在于，在晶體管內(nèi)部的電容208極大地提高了低頻去耦合效果。在印刷電路板上通過(guò)分開(kāi)的路徑進(jìn)行晶體管210和212的直流偏置和去耦合。不再需要1/4波長(zhǎng)線來(lái)偏置晶體管210和212。偏置和去耦合緊靠著晶體管210和212。沒(méi)有任何電流橫向流過(guò)電容208、214、216。相反，偏置電流經(jīng)過(guò)連接線242、244、246、248、250、252從印刷電路板流到晶體管210和212。
圖13表示如圖9所示的組合的INSHIN和去耦合電容266的實(shí)施例。晶體管210通過(guò)連接線254、256、258連接到去耦合及電源路徑并且連接到電容266。晶體管212通過(guò)連接線260、262、264連接到組合的電容266并且連接到去耦合及電源路徑。晶體管210通過(guò)連接線230和232連接到射頻路徑206。晶體管212通過(guò)連接線234和236連接到射頻路徑206。圖13的下部表示這個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省模塊內(nèi)部的空間。進(jìn)而，這個(gè)實(shí)施例節(jié)約了INSHIN電容的使用，具有極好的低頻去耦合效果，同時(shí)如果沒(méi)有分開(kāi)的INSHIN電容并且漏極線相當(dāng)短則制造起來(lái)比較容易。這對(duì)于匹配是有利的。
在以上的描述中已經(jīng)提出本文覆蓋的本發(fā)明的新特征和優(yōu)點(diǎn)。然而應(yīng)該理解，這一公開(kāi)在許多方面只是說(shuō)明性的。在不超過(guò)本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種細(xì)節(jié)上的變化，特別是部件的形狀、尺寸、和各部分的排列。當(dāng)然，本發(fā)明的范圍用表述所附的權(quán)利要求書(shū)的語(yǔ)言來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種射頻放大器裝置(22)，包括具有頻率相關(guān)增益的放大器元件(24)，所述的頻率相關(guān)是由輸入和/或輸出電容引起的，通過(guò)一個(gè)補(bǔ)償電路(26、28)來(lái)補(bǔ)償所說(shuō)的頻率相關(guān)，所說(shuō)的補(bǔ)償電路(26、28)耦合到電源端(36)，所說(shuō)的電源端(36)連接到去耦合電路(38)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括放大器元件(24)和補(bǔ)償電路(26、28)，補(bǔ)償電路包括具有補(bǔ)償電感(28)的內(nèi)部分路電感器和補(bǔ)償電容(26)，所說(shuō)的補(bǔ)償電路設(shè)置成與放大器元件的輸出(24)并聯(lián)，以補(bǔ)償所述的裝置的輸入和/或輸出電容，所說(shuō)的裝置還包括一個(gè)電源端(36)，所述電源端通過(guò)所說(shuō)的去耦合電路(38)連接到所說(shuō)放大器元件，借此使去耦合電路(38)經(jīng)所述電源端(36)耦合到補(bǔ)償電容(26)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中去耦合合電路(38)通過(guò)一個(gè)電感元件(32)耦合到補(bǔ)償電容(26)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中電感元件至少包括一個(gè)連接線(28、32、40)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中去耦合電路(38)與地(34)和電源(36)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中去耦合電路包括至少一個(gè)去耦合電容(38)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中提供一個(gè)電源線，所述電源線包括電源連接區(qū)、去耦合電路連接區(qū)、和連接線連接區(qū)，緊跟在補(bǔ)償電容(26)之后設(shè)置所述電源線。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所說(shuō)的射頻放大器裝置(24)是一個(gè)晶體管。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的裝置，其中在一個(gè)電路板上設(shè)置具有補(bǔ)償電路(26、28)、去耦合電路、和連接線的放大器元件(24)，所說(shuō)的連接線具有用于電源(36)的連接區(qū)和用于去耦合電路(38)的連接區(qū)，其中的連接線定位在電路板上緊跟在補(bǔ)償電容(26)之后。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，包括放大器元件(56、80)和補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路包括具有與補(bǔ)償電容(64、92)串聯(lián)的補(bǔ)償電感(58、60、62)的內(nèi)部分路電感器，將所說(shuō)的電感器設(shè)置成與放大器元件(56、80)的一端并聯(lián)，以補(bǔ)償放大器元件(56、80)的終端電容，所說(shuō)的射頻放大器裝置還包括一個(gè)去耦合及電源引線(76、98)，所說(shuō)的引線連接到補(bǔ)償電容(64、92)和/或去耦合電路(100)和/或補(bǔ)償電容與去耦合電路(130)的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中放大器元件(56、80)的一端是放大器元件(56、80)的輸入端和/或輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中去耦合電路(100)通過(guò)一個(gè)電感元件(58、60、62、82、84、86)連接到補(bǔ)償電容(64、92)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中電感元件包括至少一個(gè)連接線(58，60，62，82，84，86)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中去耦合電路(100、110、120)和/或補(bǔ)償電容與去耦合電路(130)的組合連接在去耦合及電源引線(76、98)和補(bǔ)償電容(64、92)之間，或者連接在去耦合及電源引線(76、98)和放大器元件(56、80)的一端之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中去耦合電路包括至少一個(gè)去耦合電容(100、110、120)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中放大器元件(56、80)是晶體管。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的裝置，其中在一個(gè)電路板上設(shè)置帶有補(bǔ)償電路的放大器元件(56、80)和/或去耦合電路(100、110、120)和/或補(bǔ)償電容和去耦合電路(130)的組合以及去耦合及電源引線(76、98)。
18.一種包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的射頻放大器裝置的模塊，所說(shuō)的模塊包括一個(gè)用于分立的晶體管的安裝基座(44)，在安裝基座上焊接印刷電路板(pcb)；匹配網(wǎng)絡(luò)；偏置電路；至少一個(gè)去耦合電容。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的模塊，其中所述印刷電路板是多層印刷電路板(200)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的模塊，其中所述印刷電路板(200)包含了所有的或部分的匹配網(wǎng)絡(luò)和/或偏置電路。
21.根據(jù)權(quán)利要求18、19、或20所述的模塊，其中信號(hào)路徑(206)在所述印刷電路板(200)的頂層(238)并且去耦合及電源路徑(202、204)在所述印刷電路板(200)的中間層(240)，或者反之亦然。
22.根據(jù)權(quán)利要求18、19、20、或21所述的模塊，其中去耦合及電源路徑(202、204)與放大器元件(210、212)和/或補(bǔ)償電容(214、216)和/或去耦合電路(208)和/或補(bǔ)償電容與去耦合電路(266)的組合的芯片是并聯(lián)的。
23.一種用于使射頻放大器裝置(22)去耦合的方法，所述射頻放大器裝置(22)包括具有頻率相關(guān)增益的放大器元件(24)，所說(shuō)的頻率相關(guān)性是由輸入和/或輸出電容引起的，通過(guò)一個(gè)補(bǔ)償電路(26、28)補(bǔ)償所說(shuō)的頻率相關(guān)性，所說(shuō)的補(bǔ)償電路(26、28)耦合到電源端(36)，所說(shuō)的電源端(36)經(jīng)過(guò)一個(gè)頻率相關(guān)阻抗(38)耦合到地(34)。
全文摘要
一種射頻放大器裝置(22)，包括放大器元件(24)，由補(bǔ)償電路(26、28)針對(duì)其輸出電容和與其電源(26)去耦合的頻率進(jìn)行補(bǔ)償，其中的去耦合電路直接連接到補(bǔ)償電路(26、28)，射頻放大器裝置包括放大器元件(56、80)和補(bǔ)償電路，該補(bǔ)償電路包括具有補(bǔ)償電感(58、60、62)的內(nèi)部分路電感器和補(bǔ)償電容(64、92)，所說(shuō)的補(bǔ)償電路設(shè)置成與放大器元件(56、80)的一端并聯(lián)，以補(bǔ)償放大器元件(56、80)的終端電容，所說(shuō)的裝置還包括一個(gè)去耦合及電源引線(76、98)，該去耦合及電源引線連接到補(bǔ)償電容(64、92)和/或去耦合電路(100)和/或補(bǔ)償電容與去耦合電路(130)的組合。本發(fā)明還涉及射頻放大器裝置的模塊以及對(duì)于射頻放大器裝置去耦合的方法。
文檔編號(hào)H03F3/19GK1623232SQ03802644
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月24日
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