射頻信號(hào)放大器和放大系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本公開提供了一種射頻信號(hào)放大器和放大系統(tǒng)，其使用同軸電纜向晶體管的控制端供應(yīng)偏壓。該射頻信號(hào)放大器包括：晶體管，連接于輸入端與輸出端之間；第一同軸電纜，配置為耦接偏壓于該晶體管的控制端；饋線，連接于該偏壓與該第一同軸電纜之間；以及第二同軸電纜，連接于開路短截線與該晶體管的該控制端之間。
【專利說明】射頻信號(hào)放大器和放大系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種射頻(RF)信號(hào)放大器，尤其涉及一種使用同軸電纜將柵極偏壓供應(yīng)至FET (Field Effect Transistor,場效應(yīng)晶體管)晶體管的控制端的射頻信號(hào)放大器以及放大系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如第三代(3G)或者第四代(4G)長期演進(jìn)(Long-Term Evolution, LTE)通信系統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)都面臨一個(gè)挑戰(zhàn):去為寬帶調(diào)制信號(hào)設(shè)計(jì)高飽和功率、高效率及高線性度的射頻功率放大器。通常，“寬帶”系統(tǒng)被開發(fā)用于滿足先進(jìn)的現(xiàn)代通信系統(tǒng)中對較高數(shù)據(jù)速率的要求。寬帶技術(shù)高度聚焦于數(shù)據(jù)或基帶域的信號(hào)調(diào)制帶寬。在元件及裝置的射頻應(yīng)用中，裝置匹配影響到電路的工作視頻帶寬(Video Bandwidth, VBff)及設(shè)計(jì)模式。
[0003]常規(guī)地，一些組合的無源器件模塊，例如無源濾波器，阻感容網(wǎng)絡(luò)(RLC Networks)或者在其工作頻率上的匹配電路模式，可以為其載波頻率(Fe)上的即時(shí)寬帶信號(hào)獲得5%到12%的VBW。相反地，對于有源器件，例如大功率晶體管，獲取高于5%的VBW則是一個(gè)困難的要求，需要某些特殊的折中設(shè)計(jì)去獲取5%VBW范圍的線性度。對于大功率放大器晶體管，其工作VBW可以被定義為晶體管的線性工作帶寬。該線性工作帶寬范圍包括針對不同功率水平和帶寬具有低記憶效應(yīng)的線性響應(yīng)中的相位/延遲/幅度的變化和雙音互調(diào)失真(Inter-Modulation Distortion, IMD)再增長水平。具有一致的IMD再增長水平對于新一代的無線功率放大器的數(shù)字預(yù)失真(Pre-distortion,DPD)應(yīng)用是非常重要的。適當(dāng)?shù)腄PD校正響應(yīng)需要這樣一個(gè)射頻放大器，該射頻放大器在工作時(shí)具有3倍于工作VBW下的較低的非線性再增長(恒定功率下3dB水平的MD再增長變化)以及低記憶響應(yīng)。
[0004]對于20MHz (兆赫茲)帶寬調(diào)制的LTE波形，射頻功率放大器需要具有在整個(gè)頻帶范圍下大于60MHz的帶寬(VBW)。一般地，對于1.9GHz個(gè)人通信服務(wù)(PersonalCommunication Service, PCS)與 2.1GHz 通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(Universal MobileTelecommunication System,UMTS)頻段晶體管(3.6%到5%的Fe),場效應(yīng)晶體管功率放大器的建模和表征可以針對1.9GHz個(gè)人通信服務(wù)頻段獲得70MHz到100MHz的調(diào)制帶寬。在實(shí)際的功率放大器模塊中，對于VBW來說，Q因子、晶體管封裝、匹配差錯(cuò)以及裝配差異都是需要考慮的因素。為了大量制造能獲得更寬VBW的放大器，需要本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員對該模塊進(jìn)行非常先進(jìn)的設(shè)計(jì)。
[0005]本節(jié)“【背景技術(shù)】”部分僅用于提供【背景技術(shù)】信息。在“【背景技術(shù)】”部分的陳述并非承認(rèn)在此“【背景技術(shù)】”部分公開的主題相對于本公開構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)，此“【背景技術(shù)】”部分中的任何部分都不能用于承認(rèn)本申請的任何部分(包括此“【背景技術(shù)】”部分)相對于本公開構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開一方面提供了一種射頻信號(hào)放大器以及放大系統(tǒng)，其使用同軸電纜去為場效應(yīng)晶體管的控制柵極端提供偏壓。
[0007]根據(jù)本公開該方面的一種射頻信號(hào)放大器包括:連接于輸入端(柵極端)和輸出端(漏極端)之間的晶體管，配置為耦接偏壓于該晶體管的柵極控制端的第一同軸電纜，連接于柵極偏壓與第一同軸電纜之間的饋線，以及連接于開路短截線與該晶體管的柵極控制端之間的第二同軸電纜。
[0008]根據(jù)本公開另一方面的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)包括:第一晶體管和第二晶體管，并聯(lián)連接于輸入端與輸出端之間；第一同軸電纜，被配置為耦接第一偏壓于該第一晶體管的第一控制端；第二同軸電纜，被配置為耦接第二偏壓于該第二晶體管的第二控制端；第三同軸電纜，連接于第一開路短截線與該第一晶體管的第一控制端之間；以及第四同軸電纜，連接于第二開路短截線與該第二晶體管的第二控制端之間。
[0009]前述內(nèi)容很寬泛地概括了本公開的特征及技術(shù)優(yōu)勢，以使后續(xù)的本公開的詳細(xì)描述可更加易于理解。本公開其他的特征與技術(shù)優(yōu)勢將在以下內(nèi)容中進(jìn)行描述，其將構(gòu)成本公開的權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，所公開的構(gòu)思及具體實(shí)施例可以很容易地被用作修改或設(shè)計(jì)與本公開具有相同目的其他結(jié)構(gòu)或過程的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該理解的是，這些等同構(gòu)造均不脫離所附權(quán)利要求給出的本公開的精神與范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]對于本公開更加完整的理解可結(jié)合附圖參考具體的描述及權(quán)利要求書獲得，其中，所有附圖中相似的附圖標(biāo)記表征相似元素，以及:
[0011]圖1為單柵極偏壓電源設(shè)計(jì)的示意圖；
[0012]圖2為用于放大射頻信號(hào)的射頻級(jí)聯(lián)框圖；
[0013]圖3為根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的射頻信號(hào)放大器的示意圖；
[0014]圖4為圖3所示的射頻信號(hào)放大器的相應(yīng)電路圖；
[0015]圖5為根據(jù)本公開另一實(shí)施例的射頻信號(hào)放大器的示意圖；
[0016]圖6為圖5所示的射頻信號(hào)放大器的相應(yīng)電路圖；
[0017]圖7為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖 8 至圖 10 為針對同 一 LDMOS FET (Lateral DiffusionMetal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor,橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)放大器的不同柵極偏壓供應(yīng)配置下關(guān)于柵極匹配性的VBW測量；
[0019]圖11為通過CW (Continuous Wave,連續(xù)波形)雙音測試的下側(cè)IMD3測量；
[0020]圖12為通過CW雙音測試的上側(cè)MD3測量；
[0021]圖13到圖15為由圖3所示的射頻信號(hào)放大器10執(zhí)行的關(guān)于對稱IMD的WCDMAACLR (Adjacent Channel Leakage Rate,鄰道泄漏比)測量和單音性能。
[0022]圖16到圖18為由圖5所示的射頻信號(hào)放大器60執(zhí)行的關(guān)于對稱IMD的WCDMAACLR測量和單音性能。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下述結(jié)合附圖對本公開進(jìn)行描述，附圖并入說明書中而構(gòu)成其一部分，附圖示例了本公開實(shí)施例的，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。此外，下述實(shí)施例可以被適當(dāng)?shù)亟M合為另一個(gè)完整的實(shí)施例。
[0024]所述的“ 一個(gè)實(shí)施例”、“示范性實(shí)施例”、“其他實(shí)施例”及“另一個(gè)實(shí)施例”等，表示所描述的本公開的實(shí)施例可包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性，但是并不是每個(gè)實(shí)施例必須包括特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性。進(jìn)一步地，反復(fù)使用的短語“在實(shí)施例中”并非必然指代相同的實(shí)施例，雖然是有可能的。
[0025]本公開是關(guān)于一種使用同軸電纜將柵極偏壓供應(yīng)到晶體管控制端的射頻信號(hào)放大器以及放大系統(tǒng)。在下面的描述中，將提供細(xì)節(jié)步驟及結(jié)構(gòu)，從而完整全面地理解本公開。很明顯地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，本公開的實(shí)施方式并不局限于特定的細(xì)節(jié)。此外，對于已知的結(jié)構(gòu)及步驟并沒有進(jìn)行詳細(xì)的描述，以免不必要地限制本公開。下面將詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。然而，除了詳細(xì)的描述之外，本公開也可能在其他實(shí)施例中被廣泛地實(shí)施。本公開的范圍并不局限于這些詳細(xì)的描述，而是由權(quán)利要求書來界定。
[0026]支持寬帶或多載波(MCPA)的新一代的射頻功率放大器為了提高射頻功率要求飽和功率更高的晶體管。為了提供高射頻功率從而應(yīng)用于2.1GHz (千兆赫)頻段，LDMOS FET裝置結(jié)合了更多的晶體管陣列或芯片，導(dǎo)致非常寬的橫向尺寸。例如，Pltffi (IdB壓縮點(diǎn))為320W (瓦)的裝置在其橫向尺寸上約為30mm (毫米)，其內(nèi)部結(jié)合了 2到4個(gè)芯片。LDMOSFET裝置外圍的FET芯片與功率源之間的距離不同于LDMOS FET裝置中心的FET芯片與功率源之間的距離。該距離上的差異將引起FET芯片的時(shí)間響應(yīng)偏移和延遲，其限制了用于單個(gè)柵極偏壓電源的調(diào)制帶寬，于柵極單邊的匹配模式，如圖1所示。當(dāng)寬調(diào)制率信號(hào)輸入到LDMOS FET裝置時(shí)，該寬的橫向尺寸將導(dǎo)致高頻率下FET芯片的非同步操作。
[0027]結(jié)合陣列或者芯片由于寬橫向尺寸而造成的另一影響為形成柵極上非常低的阻抗。對于晶體管柵極上的觸發(fā)頻率，該阻抗的實(shí)部將低于50hms (歐姆)。一些LDMOS FET結(jié)合2或3個(gè)芯片從而產(chǎn)生更高的功率；然而，柵極輸入響應(yīng)阻抗的實(shí)部將低于30hms。更精確地，LDM0SFET需要使用具有非常低阻抗值的電阻器去提供柵極偏壓，從而獲得具有平坦的MD響應(yīng)與增益的更寬的VBW。此外，銅匹配襯墊的左右陣列之間的差異將引起每一個(gè)陣列的阻抗增長。然而，如果不同的柵極偏壓被應(yīng)用于不同的FET陣列，則放大器的VBW將降低。
[0028]圖2為一個(gè)用于放大射頻信號(hào)的射頻級(jí)聯(lián)框圖。對于放大器模塊的射頻級(jí)聯(lián)，射頻功率被前級(jí)或者驅(qū)動(dòng)級(jí)放大，以推動(dòng)更高的功率至最后一級(jí)，用于大功率輸出。每個(gè)放大級(jí)的FET晶體管使用漏極電壓電源去供應(yīng)該FET的電流源，以及使用柵極電壓去控制在變換的相位及放大幅度下它的FET工作狀況。每一級(jí)可用于平衡組合的AB類、多爾蒂設(shè)計(jì)(Doherty designs)或者通過結(jié)合更多晶體管而獲得更高的輸出功率。根據(jù)3G或者4G波形特性以及3G或者4G標(biāo)準(zhǔn)需求，無線蜂窩基站將每個(gè)載波的天線輻射功率提升至20W到25W之間,這些載波在CFR (Crest Factor Reduction,波峰因子衰減)波形下具有6到8dB的 PAR (Peak-to-Average Power Ratio,峰均功率比)，或者在非 CFR (non-CFR)波形下具有更高的PAR。對于單載波而言，放大器大約輸出高于45dBm (毫瓦分貝)的功率，包括天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)及電纜的損耗在內(nèi)。考慮到能獲得更好線性度及裕量的波形PAR與回退功率，單載波功率放大器(Single Carrier Power Amplifier, SCPA)需要至少53dBm的飽和功率。而對于具有三個(gè)或更多載波的多載波功率放大器(Mult1-Carrier Power Amplifier,MCPA)，為了獲得合適的余量從而適用于DH)增益擴(kuò)展及良好線性度，許多MCPA設(shè)計(jì)需要具有處理高達(dá)58dBm或更高的非常高的飽和功率的能力。為FET晶體管制造所帶來的挑戰(zhàn)則是在一個(gè)封裝體中生產(chǎn)大型的晶體管，以及有效地提高功率密度從而盡可能地降低熱阻。此外，LDMOS或者GaN (氮化鎵)裝置可以在700MHz到2.1GHz頻段內(nèi)在一個(gè)封裝體中獲得300W到400W的射頻峰值功率性能，以及在VHF (Very High Frequency，甚高頻)頻段獲得600W的裝置。該裝置在內(nèi)部包括幾個(gè)芯片陣列并產(chǎn)生寬的橫向尺寸。
[0029]圖3是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例提供的射頻信號(hào)放大器10的示意圖，以及圖4是該射頻信號(hào)放大器10的相應(yīng)電路圖。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，該射頻信號(hào)放大器10包括:晶體管20，連接于輸入端11與輸出端13之間；第一同軸電纜30，配置為耦接一偏壓31到該晶體管20的控制端21 ;饋線33，例如四分之一波長的饋線，連接于該偏壓31與該第一同軸電纜30之間；以及第二同軸電纜40，連接于開路短截線(例如四分之一波長的短截線)與該晶體管20的控制端21之間。
[0030]在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，晶體管20為場效應(yīng)晶體管，其具有控制端(柵極端)21及傳導(dǎo)端(漏極端)23 ;輸入端11通過控制匹配襯墊15和輸入耦合電容器IlA連接于晶體管20的柵極21，以及輸出端13經(jīng)由傳導(dǎo)匹配襯墊17和輸出耦合電容器17A連接于晶體管20的漏極23。在本公開的一個(gè)示范性實(shí)施例中，晶體管為由飛思卡爾半導(dǎo)體公司(Freescale Semiconductor, Inc.)生產(chǎn)的 MRF8S19260H。
[0031]在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，射頻信號(hào)放大器10進(jìn)一步包括第一偏壓電阻器51,該偏壓電阻器51的一端連接于第一同軸電纜30和第二同軸電纜40。在本公開的一個(gè)不范性實(shí)施例中，射頻信號(hào)放大器10包括連接于晶體管20的控制端21的控制匹配襯墊15，第一偏壓電阻器51把第一同軸電纜30和第二同軸電纜40實(shí)質(zhì)連接于控制匹配襯墊15的中間位置，從而通過控制匹配襯墊15將偏壓31應(yīng)用于晶體管20的控制端21。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，第一同軸電纜30與第二同軸電纜40以對稱形式相對于控制匹配襯墊15的中間位置排布。
[0032]在一個(gè)不范性實(shí)施例中，第一同軸電纜30與第二同軸電纜40以對稱形式連接于控制匹配襯墊15 ;第一同軸電纜30與第二同軸電纜40的核心導(dǎo)體用于傳導(dǎo)偏壓31 ;以及第一同軸電纜30與第二同軸電纜40的屏蔽導(dǎo)體通過焊接方式被結(jié)合于控制匹配襯墊15。
[0033]從射頻輸入端11到功率晶體管20，輸入耦合電容器IlA用于耦合射頻信號(hào)以及阻擋功率晶體管20的柵極21的DC (Direct Current,直流)部分。柵極匹配襯墊15及一些H1-Q設(shè)計(jì)的電容器將耦合電容器IlA的輸入阻抗轉(zhuǎn)換為功率晶體管20的柵極21的輸入阻抗，從而平滑地降低VSWR (Voltage Standing Wave Ratio,電壓駐波比)以饋給射頻信號(hào)到功率晶體管20。此外，功率晶體管20的柵極21需要應(yīng)用耐受電壓去為柵極21提供超過閾值電壓的偏壓。
[0034]通常地，水平N 溝道功率 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)需要將正的柵極電壓應(yīng)用于FET的柵極金屬以便產(chǎn)生氧化物-硅(反轉(zhuǎn)層)界面的電子遷移。柵極電壓的應(yīng)用對于單FET芯片的晶體管不是問題，但當(dāng)很多FET芯片陣列(例如大型LDM0SFET)被組合在一起時(shí)，將產(chǎn)生問題。鑒于上述內(nèi)容，為了使所有FET陣列保持在相同的偏壓并同時(shí)具有高觸發(fā)頻率，使用如圖2所示的單柵極偏壓電源設(shè)計(jì)將不合適。
[0035]參考圖3與圖4，偏壓31被施加于FET柵極引線(功率晶體管20的控制端21)的中間點(diǎn)。為將偏壓21從柵極引線的中間點(diǎn)延展，以便施加相同的偏壓于所有的內(nèi)部FET陣列，該偏壓通過具有同軸電纜30的偏壓電阻器51施加；該同軸電纜例如是0.034’ ’ 50歐姆的半剛性同軸電纜。同軸電纜40中心的導(dǎo)電線通過使用隔離電容器19連接于具有四分之一波長的開路短截線43的對稱虛擬柵極電源。
[0036]圖5是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例提供的射頻信號(hào)放大器60的示意圖，圖6是該射頻信號(hào)放大器60對應(yīng)的電路圖。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，相較于圖3所示的射頻信號(hào)放大器10，圖5所示的射頻信號(hào)放大器60進(jìn)一步包括連接于饋入線33與控制匹配襯墊15之間的第二偏壓電阻器53及連接于開路短截線43與控制匹配襯墊15之間的第三偏壓電阻器55。
[0037]圖7是根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例提供的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)100的示意圖。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，射頻信號(hào)放大系統(tǒng)100包括并聯(lián)連接于輸入端111與輸出端113之間的載波信號(hào)放大器IlOA與峰值信號(hào)放大器110B。在本公開的一個(gè)示范性實(shí)施例中，載波信號(hào)放大器IlOA實(shí)質(zhì)上可以由圖3所示的射頻信號(hào)放大器10或圖5所示的射頻信號(hào)放大器60來實(shí)施并以第一電壓作為偏壓，而峰值信號(hào)放大器IlOB實(shí)質(zhì)上同樣可以由圖3所示的射頻信號(hào)放大器10或圖5所示的射頻信號(hào)放大器60來實(shí)施但以與第一電壓不同的第二電壓作為偏壓。
[0038]射頻信號(hào)放大系統(tǒng)100使用了多爾蒂放大技術(shù)，該技術(shù)非常普遍地應(yīng)用于3G及4G射頻功率放大器設(shè)計(jì)配置上，因?yàn)槠淇梢酝ㄟ^提供足夠的峰值功率能力以支持高峰值功率信號(hào)來提升放大器效率。負(fù)載調(diào)制放大器的工作頻率帶寬受限于多爾蒂功率組合器，通過四分之一波長變換匹配模式，它同樣也限制其VBW。多爾蒂變換類型可以獲得5%或更高的VBff,但仍然低于AB類平衡組合放大器的VBW。為了將多爾蒂功率放大器保持在一個(gè)較高的VBW，漏極電源與柵極偏壓設(shè)計(jì)將變?yōu)榉浅ｊP(guān)鍵的因數(shù)，并且將大大地影響影響信號(hào)調(diào)制帶寬，尤其是在柵極偏壓饋入上的設(shè)計(jì)。為了將低波峰因素功率部分放大至總的多爾蒂功率輸出的基本上60%，A類或AB類載波放大器需要高效率下的寬的調(diào)制帶寬。此外，40%的高波峰因素功率部分，或者由于DPD引起的擴(kuò)展的增益擴(kuò)大，將被峰值放大器承擔(dān)。相反的，C類峰值放大器以具有高脈沖功率輸出的脈沖式放大器形式工作。該放大器要求更為平坦的增益平穩(wěn)度以及更大的VBW，從而支持用于寬帶寬下的Dro增益擴(kuò)展的合適余量，以及用于Dro校正的寬裕MD再增長。從另一種放大器建模觀點(diǎn)上來看，在放大器設(shè)計(jì)中，窄帶及寬帶的被調(diào)制信號(hào)需要一致的AM-AM及AM-PM響應(yīng)特征。
[0039]圖8至圖10為針對同一 LDMOS FET放大器的不同柵極偏壓供應(yīng)配置下關(guān)于柵極匹配性的VBW測量。圖8示意不具有對稱的開路短截線時(shí)單柵極供應(yīng)技術(shù)的VBW測量，IdBVBff為50MHz，2dB VBff為63MHz，以及3dB VBff為77MHz。圖9示意了圖3所示的射頻信號(hào)放大器 10 的 VBW 測量，IdB VBff 為 92MHz，2dB VBff 為 IllMHz 以及 3dB VBff 為 122MHz，具有VBW擴(kuò)大，其是單柵極供應(yīng)技術(shù)下VBW測量值的約2倍。圖10示意了圖5所示的射頻信號(hào)放大器 60 的 VBW 測量，IdB VBff 為 132MHz，2dB VBff 為 145MHz 以及 3dB VBff 為 160MHz，具有VBW擴(kuò)大，其是單柵極供應(yīng)技術(shù)下VBW測量值的約2.3倍。
[0040]VBW掃頻測試僅示意了柵極匹配及柵極偏壓帶寬。在無源測試中，對于這些設(shè)計(jì)模式無源電路可以獲得高于5%的VBW。測試結(jié)果可以通過結(jié)合晶體管的有源測試及晶體管的有源響應(yīng)獲得。通常地，具有匹配襯墊測試的晶體管利用雙音掃頻去獲取工作VBW的建模及表征。同樣地，雙音測試通過使用MD線性變化中的放大器網(wǎng)絡(luò)結(jié)果來獲得MD3和IMD5結(jié)果。
[0041]圖11為通過CW (連續(xù)波)雙音測試測量下側(cè)IMD3的示意圖，其中頻率分別為1930MHz和1990MHz。雙音的功率為47dBm，以及LDM0SFET的飽和功率(Psat)為56.ldBm。單柵極偏壓饋入技術(shù)具有55MHz的線性MD3帶寬；比較起來，在如圖3所示的射頻信號(hào)放大器10中通過具有開路短截線的同軸電纜實(shí)施中心饋入柵極偏壓，線性MD3帶寬增加到60MHz，而在圖5所示的射頻信號(hào)放大器60中使用三點(diǎn)饋入技術(shù)，則增加到63MHz。
[0042]圖12為通過CW雙音測試測量上側(cè)MD3的示意圖，其中頻率分別為1930MHz和1990MHzο雙音的功率為47dBm，以及LDMOS FET的飽和功率(Psat)為56.ldBm。單柵極偏壓饋入技術(shù)具有53MHz的線性MD3帶寬；比較起來，在如圖3所示的射頻信號(hào)放大器10中通過具有開路短截線的同軸電纜實(shí)施中心饋入柵極偏壓，線性MD3帶寬增加到65MHz，而在圖5所示的射頻信號(hào)放大器60中使用三點(diǎn)饋入技術(shù)，則增加到72MHz。
[0043]雙音測試或者柵極匹配掃頻VBW測試可以說明具有匹配襯墊響應(yīng)的晶體管的建模及基本表征。在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用中，對于新設(shè)計(jì)的入射的多載波WCDMA波形可以獲得一種真實(shí)的響應(yīng)。
[0044]圖13到圖15為關(guān)于對稱MD的WCDMA ACLR測量并由圖3所示的射頻信號(hào)放大器10執(zhí)行。這些測量顯示2個(gè)WCDMA載波的MD在中心頻率為1960MHz時(shí)具有55MHz、30MHz及IOMHz的間隔，其中每個(gè)載波功率為46dBm并具有8.2dB的PAR，以及總功率為49dBm。上側(cè)IMD3在不同的載波頻率間隔及不同的載波功率水平均保持非常一致。在高功率49dBm條件下，下側(cè)MD3隨著載波間隔增寬而降低。如圖11所示，MD3-L上的非線性度通過CW雙音MD3結(jié)果上的寬間隔及高功率區(qū)域進(jìn)行測試。然而，在46dBm條件下，它保持一致。55MHz載波間隔最重要的方面是從1930MHz到1990MHz的傳統(tǒng)PCS帶寬應(yīng)用的限制。上側(cè)IMD3對不同的載波頻率間隔及不同的載波功率水平均保持非常一致。在高功率49dBm條件下，下側(cè)MD3隨著載波間隔增寬而降低。如圖11所示，IMD3-L上的非線性度通過CW雙音MD3結(jié)果上的寬間隔及高功率區(qū)域進(jìn)行測試。然而，在46dBm條件下，它保持一致。MD測試結(jié)果同樣說明對其IMD再增長的單調(diào)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍。
[0045]圖16到圖18為關(guān)于對稱IMD的WCDMA ACLR測量并由圖5所示的射頻信號(hào)放大器60執(zhí)行。測量結(jié)果顯示2個(gè)WCDMA載波的MD具有55MHz、30MHz及IOMHz的間隔。上側(cè)MD3對不同的載波頻率間隔及不同的載波功率水平均保持非常一致。MD5-U與MD5-L相較于圖13到圖15所示的結(jié)果在30MHz時(shí)更為一致。明顯地，使用三柵極偏壓供應(yīng)匹配增大了 VBW。在高功率49dBm條件下，下側(cè)IMD3隨著載波間隔增寬而降低。如圖11所示，在46dBm條件下，IMD3-L上的非線性度通過CW雙音MD3結(jié)果上的寬間隔及高功率區(qū)域進(jìn)行測試。
[0046]本公開實(shí)施例使用的機(jī)制簡單，僅對FET柵極上的柵級(jí)偏壓饋入進(jìn)行了少許修改。然而被本申請實(shí)施例中公開的技術(shù)可以延展至高達(dá)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)VBW的2.3倍的柵極工作VBW，并降低放大器模塊的MD3和MD5中的非線性再增長。柵極電壓饋入通過使用微型同軸電纜來實(shí)施，以防止柵極側(cè)可能的振蕩。使用對稱的開路短截線設(shè)計(jì)可以降低柵極上的基本振蕩的可能性，并為延展VBW向晶體管陣列提供了一種對稱模式。本申請實(shí)施例中公開的向FET的柵級(jí)多點(diǎn)饋入電壓可以在相同工作條件下保持所有FET陣列以相同的電壓水平對晶體管施加偏壓。此外，向FET柵極多點(diǎn)饋入電壓降低了各陣列的定時(shí)差異與非同步供應(yīng)特性。多饋入技術(shù)可用于提供一種具有較寬橫向尺寸的LDMOS功率FET器件的更高功率密度的裝置。
[0047]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本公開及其優(yōu)勢，但是應(yīng)該理解的是，在未脫離所附權(quán)利要求書中限定的本公開的精神與范圍下，可以對其進(jìn)行各種改動(dòng)、替換及變形。例如，上述討論的多種過程可以通過不同的方法實(shí)施，也可以被其他過程或其結(jié)合替換。
[0048]此外，本申請的范圍非受限于說明書中描述的過程、機(jī)械、制造、物質(zhì)的組成、方式、方法以及步驟的特定實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從本發(fā)明的公開中易于理解，目前已有或者后續(xù)開發(fā)出的過程、機(jī)械、制造、物質(zhì)的組成、方式、方法或步驟，如果與本文中描述的相應(yīng)實(shí)施例在實(shí)質(zhì)上具有相同功能或者可以獲得實(shí)質(zhì)上相同效果則可以根據(jù)本公開加以利用。相應(yīng)地，所附權(quán)利要求書意欲涵蓋這些過程、機(jī)械、制造、物質(zhì)的組成、方式、方法或步驟在其范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種射頻信號(hào)放大器，包括: 晶體管，連接于輸入端與輸出端之間； 第一同軸電纜，配置為耦接偏壓到該晶體管的控制端； 饋線，連接于該偏壓與該第一同軸電纜之間；以及， 第二同軸電纜，連接于開路短截線與該晶體管的該控制端之間。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻信號(hào)放大器，進(jìn)一步包括:第一偏壓電阻器，連接于該第一同軸電纜與該第二同軸電纜。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻信號(hào)放大器，進(jìn)一步包括:控制匹配襯墊，連接于該晶體管的該控制端，其中該第一偏壓電阻器把該第一同軸電纜與第二同軸電纜實(shí)質(zhì)連接于該控制匹配襯墊的中間位置。
4.如權(quán)利要求1所述 的射頻信號(hào)放大器，進(jìn)一步包括: 控制匹配襯墊，連接于該晶體管的該控制端； 第二偏壓電阻器，連接于該饋線與該控制匹配襯墊之間；以及， 第三偏壓電阻器，連接于該開路短截線與該控制匹配襯墊之間。
5.如權(quán)利要求4所述的射頻信號(hào)放大器，其中，該第二偏壓電阻器與該第三偏壓電阻器以對稱方式連接于該控制匹配襯墊。
6.如權(quán)利要求4所述的射頻信號(hào)放大器，其中，該第一同軸電纜與該第二同軸電纜以對稱方式連接于該控制匹配襯墊。
7.如權(quán)利要求4所述的射頻信號(hào)放大器，其中，該第一同軸電纜與該第二同軸電纜以對稱形式相對于該控制匹配襯墊的中間位置排布。
8.如權(quán)利要求1所述的射頻信號(hào)放大器，其中，該晶體管為具有柵極與漏極的場效應(yīng)晶體管，該輸入端連接于該晶體管的該柵極，以及該輸出端連接于該晶體管的該漏極。
9.一種射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，包括: 第一晶體管和第二晶體管，并聯(lián)連接于輸入端與輸出端之間； 第一同軸電纜，配置為耦接第一偏壓于該第一晶體管的第一控制端； 第二同軸電纜，配置為耦接第二偏壓于該第二晶體管的第二控制端； 第三同軸電纜，連接于第一開路短截線與該第一晶體管的該第一控制端之間；以及， 第四同軸電纜，連接于第二開路短截線與該第二晶體管的該第二控制端之間。
10.如權(quán)利要求9所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 第一偏壓電阻器，連接于該第一晶體管的該第一控制端；以及， 第二偏壓電阻器，連接于該第二晶體管的該第二控制端。
11.如權(quán)利要求10所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，該第一偏壓電阻器經(jīng)由第一控制匹配襯墊的中間位置把該第一同軸電纜實(shí)質(zhì)連接于該第一晶體管的該第一控制端，并且該第二偏壓電阻器經(jīng)由第二控制匹配襯墊的中間位置把該第二同軸電纜實(shí)質(zhì)連接于該第二晶體管的該第二控制端。
12.如權(quán)利要求9所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 第一饋線，連接于該第一偏壓與該第一同軸電纜之間；以及， 第二饋線，連接于該第二偏壓與該第二同軸電纜之間。
13.如權(quán)利要求12所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，進(jìn)一步包括:第一控制匹配襯墊，連接于該第一晶體管的該第一控制端；以及， 第二控制匹配襯墊，連接于該第二晶體管的該第二控制端。
14.如權(quán)利要求13所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，進(jìn)一步包括: 第一對偏壓電阻器，把該第一饋線與該第一開路短截線連接至該第一控制匹配襯墊；以及， 第二對偏壓電阻器，把該第二饋線與該第二開路短截線連接至該第二控制匹配襯墊。
15.如權(quán)利要求14所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，該第一對偏壓電阻器以對稱方式連接于該第一控制匹配襯墊。
16.如權(quán)利要求14所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，該第二對偏壓電阻器以對稱方式連接于該第二控制匹配襯墊。
17.如權(quán)利要求9所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，該第一同軸電纜與該第三同軸電纜以對稱方式相對于該第一控制匹配襯墊的中間位置排布。
18.如權(quán)利要求9所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，該第二同軸電纜與該第四同軸電纜以對稱方式相對于該第二控制匹配襯墊的中間位置排布。
19.如權(quán)利要 求9所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，該第一晶體管為具有第一柵極與第一漏極的場效應(yīng)晶體管，該第一柵極連接于該輸入端，以及該第一漏極連接于該輸出端。
20.如權(quán)利要求19所述的射頻信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，第二晶體管為具有第二柵極與第二漏極的場效應(yīng)晶體管，該第二柵極連接于該輸入端，以及該第二漏極連接于該輸出端。
【文檔編號(hào)】H03F3/189GK103973238SQ201310675874
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月31日
【發(fā)明者】劉明奇 申請人:臺(tái)揚(yáng)科技股份有限公司