具有共享的共基極偏置的功率放大系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】具有共享的共基極偏置的功率放大系統(tǒng)。一種功率放大系統(tǒng)可包括多個共射共基放大器區(qū)塊。所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個可包括第一晶體管和第二晶體管。所述功率放大器系統(tǒng)可包括多個共射極偏置部件。所述多個共射極偏置部件中的每一個可耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的所述第一晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中所述相應(yīng)的一個的所述第一晶體管。所述功率放大系統(tǒng)可包括共基極偏置部件，其耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管。
【專利說明】具有共享的共基極偏置的功率放大系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請主張2015年2月15日提交的題為“COMMON CASCODE BASE BIASING”的美國臨時申請N0.62/116，497的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容特此通過引用明確地整體合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請總體上涉及功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0004]功率放大系統(tǒng)可包括與多個頻率帶對應(yīng)的多個功率放大器級。偏置(biasing)每個功率放大器級，尤其是在每個級包括多個晶體管時，可能包括重復(fù)的偏置(bias)電路系統(tǒng)、控制電路系統(tǒng)和對應(yīng)的路由。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一些實(shí)施方式，本申請涉及一種功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個共射共基放大器區(qū)塊。所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個包括第一晶體管和第二晶體管。所述功率放大器系統(tǒng)包括多個共射極偏置部件。所述多個共射極偏置部件中的每一個耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的所述第一晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中所述相應(yīng)的一個的所述第一晶體管。所述功率放大系統(tǒng)包括共基極偏置部件，其耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管。
[0006]在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括控制器，所述控制器配置為基于頻帶選擇信號控制所述多個共射極偏置部件。在一些實(shí)施例中，所述控制器可配置為基于所述頻帶選擇信號使能所述多個共射極偏置部件中的一個或多個以提供相應(yīng)的第一偏置信號給所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)的一個或多個的所述第一晶體管的基極。在一些實(shí)施例中，所述控制器可配置為不論所述頻帶選擇信號為何，使能所述共基極偏置部件以提供第二偏置信號給所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的所述第二晶體管的基極。
[0007]在一些實(shí)施例中，所述第一偏置信號可以是基于目標(biāo)輸出功率的。在一些實(shí)施例中，所述第二偏置信號可以是基于目標(biāo)輸出功率的。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述第二偏置信號可以源自耦接到所述共基極偏置部件并且由來自電池的電壓供電的電流源。在一些實(shí)施例中，所述第一偏置信號可以源自耦接到所述多個共射極偏置部件中的所述一個或多個并且由來自電池的電壓供電的相應(yīng)電流源。
[0009]在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括多個RC去耦部件。每個RC去耦部件可包括電阻器和電容器，所述電阻器耦接在所述共基極偏置部件與所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的第二晶體管的基極之間，所述電容器耦接在所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的所述第二晶體管的基極與地電壓之間。
[0010]在一些實(shí)施例中，所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的所述第二晶體管的集電極可以經(jīng)由相應(yīng)的電感器耦接到供電電壓。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的所述第二晶體管的集電極可以經(jīng)由相應(yīng)的輸出匹配和濾波部件耦接到天線開關(guān)部件。在一些實(shí)施例中，所述多個輸出匹配和濾波部件中的每個可對應(yīng)于多個頻率帶中的相應(yīng)一個。在一些實(shí)施例中，所述多個輸出匹配和濾波部件中的每個可配置為用中心位于多個頻率帶中相應(yīng)的一個處的濾波器對輸出RF信號進(jìn)行濾波。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述天線開關(guān)部件可配置為輸出在所述多個輸出匹配和濾波部件中的選定一個處接收到的信號。在一些實(shí)施例中，所述天線開關(guān)部件可配置為組合和輸出在所述多個輸出匹配和濾波部件中的多個處接收到的信號。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括多個輸入匹配部件，其耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的所述第一晶體管的基極，并且配置為匹配多個頻率帶中的相應(yīng)一個處的輸入RF信號。
[0014]在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括多個RC去耦部件。所述RC去耦部件中的每一個可包括電阻器和電容器，所述電阻器耦接在相應(yīng)的共射極偏置部件與所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的所述第一晶體管的基極之間，所述電容器耦接在所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的所述相應(yīng)一個的所述第二晶體管的基極與所述多個輸入匹配部件中的相應(yīng)一個之間。
[0015]在一些實(shí)施方式中，本申請涉及一種射頻RF模塊，其包括配置為容納多個部件的封裝襯底。所述RF模塊包括實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個共射共基放大器區(qū)塊。所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個包括第一晶體管和第二晶體管。所述功率放大系統(tǒng)包括多個共射極偏置部件。所述多個共射極偏置部件中的每一個耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的所述第一晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中所述相應(yīng)的一個的所述第一晶體管。所述功率放大系統(tǒng)包括共基極偏置部件，其耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管。
[0016]在一些實(shí)施例中，所述RF模塊可以是前端模塊FEM。
[0017]在一些實(shí)施方式中，本申請涉及一種無線裝置，包括配置為生成射頻RF信號的收發(fā)機(jī)。所述無線裝置包括與所述收發(fā)機(jī)通信的前端模塊FEM。所述FEM包括配置為容納多個部件的封裝襯底。所述FREM還包括實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個共射共基放大器區(qū)塊。所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個包括第一晶體管和第二晶體管。所述功率放大系統(tǒng)包括多個共射極偏置部件。所述多個共射極偏置部件中的每一個耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的所述第一晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中所述相應(yīng)的一個的所述第一晶體管。所述功率放大系統(tǒng)包括共基極偏置部件，其耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管。所述無線裝置包括與所述FEM通信的天線。所述天線配置為發(fā)射所述RF信號的放大版本。
[0018]出于概述本申請的目的，已經(jīng)在這里描述了本發(fā)明的某些方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的任何具體實(shí)施例，不一定要實(shí)現(xiàn)所有這些優(yōu)點(diǎn)。因而，可以按照實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如在這里教導(dǎo)的一個優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式來實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，而不需要實(shí)現(xiàn)如在這里可以教導(dǎo)或建議的其它優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]圖1示出示例無線系統(tǒng)或架構(gòu)(architecture)。
[0020]圖2示出在一些實(shí)施方式中，放大系統(tǒng)可包括具有一個或多個功率放大器的射頻(RF)放大器組件。
[0021]圖3A-3E示出功率放大器的非限制性示例。
[0022]圖4示出在一些實(shí)施方式中，放大系統(tǒng)可實(shí)施為高電壓(HV)功率放大系統(tǒng)。
[0023]圖5不出在一些實(shí)施例中，功率放大系統(tǒng)可包括多個共射共基(cascode)放大器區(qū)塊(sect1n)。
[0024]圖6示出在一些實(shí)施例中，功率放大系統(tǒng)可具有多個共享的共基極偏置部件(component)。
[0025]圖7示出處理RF信號的方法的流程表示圖。
[0026]圖8示出具有一個或多個這里描述的特征的模塊。
[0027]圖9示出具有一個或多個這里描述的特征的無線裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0028]這里提供的標(biāo)題(如果有的話)僅是為了便利，而不一定影響要求保護(hù)的發(fā)明的范圍和含義。
[0029]參照圖1，本申請的一個或多個特征總體上涉及具有放大系統(tǒng)52的無線系統(tǒng)或架構(gòu)50。在一些實(shí)施例中，放大系統(tǒng)52可實(shí)施為一個或多個器件，這些器件可用于無線系統(tǒng)/架構(gòu)50中。在一些實(shí)施例中，無線系統(tǒng)/架構(gòu)50可實(shí)施在例如便攜式無線裝置中。這樣的無線裝置的示例描述于此。
[0030]圖2示出圖1的放大系統(tǒng)52 —般包括具有一個或多個功率放大器(PA)的射頻(RF)放大器組件54。在圖2的示例中，三個PA 60a-60c示為形成RF放大器組件54。將理解，亦可實(shí)施其他數(shù)量的PA。還將理解，本申請的一個或多個特征也可實(shí)施在具有其他類型的RF放大器的RF放大器組件中。
[0031]在一些實(shí)施例中，RF放大器組件54可實(shí)施在一個或多個半導(dǎo)體晶片(die)上，這樣的晶片可包括在諸如功率放大器模塊(PAM)或前端模塊(FEM)之類的封裝模塊中。這樣的封裝模塊一般安裝在與例如便攜式無線裝置相關(guān)聯(lián)的電路板上。
[0032]放大系統(tǒng)52中的PA(例如60a_60c) —般由偏置系統(tǒng)56偏置。此外，用于PA的供電電壓一般由供電系統(tǒng)58提供。在一些實(shí)施例中，偏置系統(tǒng)56和供電系統(tǒng)58中的任一個或兩者可包括在具有RF放大器組件54的前述封裝模塊中。
[0033]在一些實(shí)施例中，放大系統(tǒng)52可包括匹配網(wǎng)絡(luò)62。這樣的匹配網(wǎng)絡(luò)可配置為向RF放大器組件54提供輸入匹配和/或輸出匹配功能。
[0034]為了說明，將理解，圖2的每個PA^O)能以多種方式實(shí)施。圖3A-3E示出可如何配置這樣的PA的非限制性示例。圖3A示出具有放大晶體管64的示例PA，其中輸入RF信號(RF_in)被提供給晶體管64的基極，放大后的RF信號(RF_out)通過晶體管64的集電極輸出。
[0035]圖3B示出具有分級布置的多個放大晶體管(例如64a、64b)的示例PA。輸入RF信號(RF_in)被提供給第一晶體管64a的基極，來自第一晶體管64a的放大后的RF信號通過其集電極輸出。來自第一晶體管64a的放大后的RF信號被提供給第二晶體管64b的基極，來自第二晶體管64b的放大后的RF信號通過其集電極輸出，由此產(chǎn)生PA的輸出RF信號(RF_out)ο
[0036]在一些實(shí)施例中，圖3B的前述示例PA配置可被描繪為圖3C所示的兩級或更多級。第一級64a可配置為例如驅(qū)動級，第二級64b可配置為例如輸出級。
[0037]圖3D示出在一些實(shí)施例中，PA可配置為多爾蒂(Doherty)PA。這樣的多爾蒂PA可包括放大晶體管64a、64b，配置為提供輸入RF信號(RF_in)的載波放大和峰值放大以產(chǎn)生放大輸出RF信號(RF_out)。輸入RF信號可由分離器(splitter)分離為載波部分和峰值部分。放大后的載波和峰值信號可由組合器(combiner)組合以產(chǎn)生輸出RF信號。
[0038]圖3E示出在一些實(shí)施例中，PA可以用共射共基(cascode)配置來實(shí)施。輸入RF信號(RF_in)可被提供給操作為共射極(common emitter)器件的第一放大晶體管64a的基極。第一放大晶體管64a的輸出可通過其集電極提供并且可被提供至操作為共基極(common base)器件的第二放大晶體管64b的發(fā)射極。第二放大晶體管64b的輸出可通過其集電極提供，從而產(chǎn)生PA的放大輸出RF信號(RF_out)。
[0039]在圖3A-3E的各種示例中，放大晶體管描述為諸如異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)之類的雙極結(jié)晶體管(BJT)。將理解，本申請的一個或多個特征也可實(shí)施在其他類型的晶體管諸如場效應(yīng)晶體管(FET)中或者用其來實(shí)施。
[0040]圖4示出在一些實(shí)施例中，圖2的放大系統(tǒng)52可實(shí)施為高電壓(HV)功率放大系統(tǒng)70。這樣的系統(tǒng)可包括HV功率放大器組件54，其配置為包括一些或全部PA (例如60a-60c)的HV放大操作。如這里描述的那樣，這樣的PA可被偏置系統(tǒng)56偏置。在一些實(shí)施例中，前述HV放大操作可由HV供電系統(tǒng)58促成。在一些實(shí)施例中，可實(shí)施接口系統(tǒng)72以提供HV功率放大器組件54與偏置系統(tǒng)56和HV供電系統(tǒng)58中的任一個或兩者之間的接口功能。
[0041]并行放大器鏈(chain)，例如與多個頻率帶對應(yīng)的多個功率放大子系統(tǒng)，可針對鏈的每個信號路徑采用獨(dú)立的偏置控制。這樣的系統(tǒng)可包括支持單個模塊內(nèi)的多個放大器的偏置電路系統(tǒng)(bias circuitry)和多個接口線路的重復(fù)。例如，系統(tǒng)可包括用于多個功率放大子系統(tǒng)區(qū)塊中的每個的單獨(dú)的偏置電流緩沖器和控制接口。
[0042]這里描述的是一種包括多個增益級的功率放大系統(tǒng)，所述多個增益級共享公共偏置線路和偏置電流緩沖器電路以向每個增益級的共基極的共射共基級(common basecascode stage)提供偏置。非激活放大器(或者功率放大子系統(tǒng)區(qū)塊)通過消除用于所述非激活放大器的相應(yīng)共射極的共射共基級的基準(zhǔn)電流而被禁止(disable)(或者未被使能(enable))，即使所述共基極的共射共基級保持為被偏置。如下面進(jìn)一步描述的那樣，所述功率放大系統(tǒng)還可包括在每個放大器處的RC去耦(decoupling)以提供共享放大器區(qū)塊的隔離。
[0043]圖5示出在一些實(shí)施例中，功率放大系統(tǒng)500可包括多個共射共基放大器區(qū)塊。雖然圖5示出三個共射共基放大器區(qū)塊，但是將理解，功率放大系統(tǒng)500可包括任何數(shù)量的共射共基放大器區(qū)塊，諸如兩個、三個、四個或更多共射共基放大器區(qū)塊。每個共射共基放大器區(qū)塊包括具有第一晶體管552a-552c的共射極級(common emitter stage)和具有第二晶體管 551a_551c 的共基極級(common base stage)。
[0044]每個第一晶體管552a_552c的基極經(jīng)由RC去耦部件耦接到相應(yīng)的共射極偏置部件520a-520c和相應(yīng)的輸入匹配部件530a_530c。在一些實(shí)施方式中，每個輸入匹配部件530a-530c配置為匹配多個頻率帶中的相應(yīng)頻率帶處的輸入RF信號(或輸入信號頻率分量)。特別地，每個RC去耦部件包括耦接在第一晶體管552a-552c的基極與共射極偏置部件520a-520c之間的電阻器544a_544c，并且還包括耦接在第一晶體管552a_552c的基極與輸入匹配部件530a-530c之間的電容器545a_545c。每個第一晶體管552a_552c的漏極耦接到地電勢。
[0045]每個第二晶體管551a_551c的基極經(jīng)由RC去耦部件耦接到共享的共基極偏置部件510和地電勢。特別地，每個RC去耦部件包括耦接在第二晶體管551a-551c的基極與共基極偏置部件510之間的電阻器542a-542c，并且還包括耦接在第二晶體管551a_551c的基極與地電勢之間的電容器543a-543c。
[0046]每個第二晶體管551a_551c的集電極經(jīng)由相應(yīng)的電感器541a_541c耦接到供電電壓(Vcc)。在一些實(shí)施方式中，供電電壓源自電池電壓(Vbatt)，并且可以大于或小于電池電壓。供電電壓可以由功率管理系統(tǒng)(如下面關(guān)于圖9和10描述的)提供。每個第二晶體管551a-551c的集電極還經(jīng)由相應(yīng)的輸出匹配和濾波部件560a_560c耦接到天線開關(guān)部件570。在一些實(shí)施方式中，每個輸出匹配和濾波部件560a-560c對應(yīng)于多個頻率帶中相應(yīng)的一個。在一些實(shí)施方式中，每個輸出匹配和濾波部件560a-560c配置為用中心位于所述多個頻率帶中相應(yīng)的一個處的濾波器對輸出RF信號進(jìn)行濾波。
[0047]在一些實(shí)施方式中，對于單頻帶發(fā)射，天線開關(guān)部件570配置為輸出(例如向天線580輸出)在多個輸出匹配和濾波部件560a-560c中選定的一個處接收到的信號，例如，如頻帶選擇信號所指示的那樣。在一些實(shí)施方式中，對于多頻帶發(fā)射(例如載波聚合(carrier aggregat1n))，天線選擇開關(guān)570配置為組合和輸出(例如向天線580輸出)在輸出匹配和濾波部件560a-560c中的多個處接收到的信號，例如，如頻帶選擇信號所指示的那樣。
[0048]共射極偏置部件520a_520c中的每個是可控的，以偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的第一晶體管552a-552c。共基極偏置部件510是可控的，以偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的第二晶體管551a-551c。為此，功率放大系統(tǒng)500包括控制器590，控制器590配置為控制共射極偏置部件520a-520c和共基極偏置部件510。
[0049]控制器590接收指示將要由功率放大系統(tǒng)500放大的輸入信號的一個或多個頻率帶的頻帶選擇信號(BSS)。作為響應(yīng)，控制器590生成使能相應(yīng)的一個或多個共射共基放大器區(qū)塊(并且不使能其他的共射共基放大器區(qū)塊)的控制信號(CB1、CE1、CE2、CE3)。
[0050]例如，如果頻帶選擇信號指示輸入信號僅包括與包括晶體管551b和552b的第二共射共基放大器區(qū)塊對應(yīng)的第二頻率帶(進(jìn)而，僅包括與RFin2對應(yīng)的一個頻率分量)，則控制器590生成共基極偏置部件控制信號CBl以偏置第二晶體管551a-551c中的每個，并且生成各個共射極偏置部件控制信號CE1-CE3以不偏置第一共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管552a，偏置第二共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管552b，并且不偏置第三共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管552c。
[0051]響應(yīng)于接收到用于偏置第二共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管552b的共射極偏置部件控制信號CE2，第二共射極偏置部件520b生成第一偏置信號并且將第一偏置信號提供給第二共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管552b的基極。第一偏置信號可以是偏置電壓或偏置電流。
[0052]響應(yīng)于接收到用于偏置第二晶體管551a_551c中的每個的共基極偏置部件控制信號CB1，共基極偏置部件510生成第二偏置信號并且將第二偏置信號提供給第二晶體管551a-551c中的每個的基極。該偏置信號可以是偏置電壓或偏置電流。
[0053]第一偏置信號和第二偏置信號可以源自相應(yīng)的電流源512、522a_522c，其由來自電池的電壓(Vbatt)供電并且分別耦接到共基極偏置部件510和共射極偏置部件520a_520c。
[0054]在一些實(shí)施方式中，(多個)第一偏置信號和第二偏置信號是基于目標(biāo)輸出功率的。指示目標(biāo)輸出功率(Pout)的信號可由控制器590接收并且控制信號可控制偏置部件以基于目標(biāo)輸出功率生成偏置信號。
[0055]因此，功率放大系統(tǒng)500包括多個共射共基放大器區(qū)塊，多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個包括第一晶體管552a-552c (或共射極晶體管)和第二晶體管551a_551c (或共基極晶體管)。功率放大系統(tǒng)500還包括多個共射極偏置部件50a-520c，共射極偏置部件520a-520c中的每個耦接到多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的第一晶體管552a-552c的基極，并且是可控的(例如通過控制器590)以偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的第一晶體管552a-552c。所述功率放大系統(tǒng)還包括共基極偏置部件510，其耦接到多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的第二晶體管551a-551c的基極并且是可控的以偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的第二晶體管551a-551c。
[0056]如圖5所示，在一些實(shí)施方式中，功率放大器系統(tǒng)500僅包括單個共基極偏置部件510。因此，緩沖器電路面積和信號路由可有利地減少。此外，由于即使對于非激活的共射共基放大器區(qū)塊，共基極偏置電壓也可以是激活的，所以隔離可得到改善。
[0057]如上所述，功率放大系統(tǒng)500還包括控制器590，控制器590配置為基于頻帶選擇信號控制多個共射極偏置部件520a-520c。例如，控制器590可以配置為基于頻帶選擇信號使能多個共射極偏置部件520a-520c中的一個或多個，以提供相應(yīng)的第一偏置信號給多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個或多個的第一晶體管552a_552c的基極?？刂破鬟€可配置為不論頻帶選擇信號為何，使能共基極偏置部件510以提供第二偏置信號給多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的第二晶體管551a-551c的基極。
[0058]圖6示出在一些實(shí)施例中，功率放大系統(tǒng)600可具有多個共享的共基極偏置部件。雖然圖6示出了兩個共射共基放大器區(qū)塊，但是將理解的是，功率放大系統(tǒng)600可包括任意數(shù)量的共射共基放大器區(qū)塊，諸如兩個、三個、四個或更多共射共基放大器區(qū)塊。此外，雖然圖6將每個共射共基放大器區(qū)塊示為包括三個晶體管，但是將理解的是，每個共射共基放大器區(qū)塊可包括任意數(shù)量的晶體管，諸如兩個、三個、四個或更多晶體管。每個共射共基放大器區(qū)塊包括具有第一晶體管652a-652b的共射極級和具有第二晶體管651a_651b以及第三晶體管653a-653b的共基極級。
[0059]每個第一晶體管652a_652b的基極經(jīng)由RC去耦部件耦接到相應(yīng)的共射極偏置部件620a-620b和相應(yīng)的輸入匹配部件630a_630b。特別地，每個RC去耦部件包括耦接在第一晶體管652a-652b的基極和共射極偏置部件620a_620b之間的電阻器644a_644b，并且還包括耦接在第一晶體管652a-652b的基極與輸入匹配部件630a_630b之間的電容器645a-645b0每個第一晶體管52a_652b的漏極耦接到地電勢。
[0060]每個第二晶體管651a_651b的基極經(jīng)由RC去耦部件耦接到第一共享共基極偏置部件610和地電勢。特別地，每個RC去耦部件包括耦接在第二晶體管651a-651b的基極與第一共基極偏置部件610之間的電阻器642a-642b，并且還包括耦接在第二晶體管651a-651b的基極與地電勢之間的電容器643a_643b。
[0061]每個第二晶體管651a-651b的集電極經(jīng)由相應(yīng)的電感器641a_641b耦接到供電電壓(Vcc)。每個第二晶體管651a-651b的集電極還經(jīng)由相應(yīng)的輸出匹配和濾波部件660a-660b耦接到天線開關(guān)部件670。
[0062]第三晶體管653a_653b的基極經(jīng)由RC去耦部件耦接到第二共享共基極偏置部件616和地電勢。特別地，每個RC去耦部件包括耦接在第三晶體管653a-653b的基極和第二共基極偏置部件616之間的電阻器646a-646b，并且還包括耦接在第三晶體管653a_653b的基極與地電勢之間的電容器647a-647b。
[0063]共射極偏置部件620a_620b是可控的以偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的第一晶體管652a-652b。第一共基極偏置部件610是可控的以偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的第二晶體管651a-651b。第二共基極偏置部件616是可控的以偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的第三晶體管653a-653b。為此，功率放大系統(tǒng)600包括控制器690，控制器690配置為控制共射極偏置部件620a-620b和共基極偏置部件610、616。
[0064]控制器690接收指示將要由功率放大系統(tǒng)600放大的輸入信號的一個或多個頻率帶的頻帶選擇信號(BSS)。作為響應(yīng)，控制器690生成控制信號(CB1、CB2、CE1、CE2)以使能相應(yīng)的一個或多個共射共基放大器區(qū)塊(并且不使能其他的共射共基放大器區(qū)塊)。
[0065]例如，如果頻帶選擇信號指示輸入信號僅包括與包括晶體管651b、652b和653b的第二共射共基放大器區(qū)塊對應(yīng)的第二頻率帶(進(jìn)而，僅包括與RFin2對應(yīng)的一個頻率分量)，則控制器690生成第一共基極偏置部件控制信號CBl來偏置每個第二晶體管65la-65Ib，生成第二共基極偏置部件控制信號CB2來偏置每個第三晶體管653a_653b，并且生成相應(yīng)的共射極偏置部件控制信號CE1-CE2以不偏置第一共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管652a而偏置第二共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管652b。
[0066]響應(yīng)于接收到用于偏置第二共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管652b的共射極偏置部件控制信號CE2，第二共射極偏置部件620b生成第一偏置信號并且將第一偏置信號提供給第二共射共基放大器區(qū)塊的第一晶體管652b的基極。第一偏置信號可以是偏置電壓或偏置電流。
[0067]響應(yīng)于接收到用于偏置每個第二晶體管651a_651b的第二共基極偏置部件控制信號CB1，第一共基極偏置部件610生成第二偏置信號并且將第二偏置信號提供給每個第二晶體管651a_651b的基極。該偏置信號可以是偏置電壓或偏置電流。
[0068]響應(yīng)于接收到用于偏置每個第三晶體管653a_653b的第二共基極偏置部件控制信號CB2，第二共基極偏置部件616生成第三偏置信號并且將第三偏置信號提供給每個第三晶體管653a-653b的基極。該偏置信號可以是偏置電壓或偏置電流。第三偏置信號可以不同于第二偏置信號。特別地，第三偏置信號可以小于第二偏置信號。
[0069]第一偏置信號、第二偏置信號和第三偏置信號可以源自相應(yīng)的電流源612、618、622a-622b，其由來自電池的電壓供電并且分別耦接到第一共基極偏置部件610、第二共基極偏置部件616和共射極偏置部件620a-620b。
[0070]圖7示出處理RF信號的方法的流程表示圖。在一些實(shí)施方式中(并且如下面作為示例詳細(xì)描述的)，方法700至少部分地由控制器執(zhí)行，諸如圖5的控制器590。在一些實(shí)施方式中，方法700至少部分地由處理邏輯器執(zhí)行，包括硬件、固件、軟件或它們的組合。在一些實(shí)施方式中，方法700至少部分地通過處理器執(zhí)行儲存在非暫時性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如存儲器)中的代碼來執(zhí)行。
[0071]方法700始于在塊710處控制器接收指示將要放大和發(fā)射的射頻(RF)輸入信號的一個或多個頻率帶的頻帶選擇信號。
[0072]在塊720處，控制器偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的共基極級。控制器可通過發(fā)送控制信號給耦接到多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的共基極級的共基極偏置部件來偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的共基極級。在一些實(shí)施方式中，控制器接收指示目標(biāo)輸出功率的信號并且基于目標(biāo)輸出功率來偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的共基極級。
[0073]在塊730處，控制器偏置共射共基放大器區(qū)塊的子集的共射極級，共射共基放大器區(qū)塊的子集中的每個對應(yīng)于一個或多個頻率帶中由頻帶選擇信號指示的一個。在一些實(shí)施方式中，所述子集可包括共射共基放大器區(qū)塊中的單個。在一些實(shí)施方式中，所述子集可包括共射共基放大器區(qū)塊中的全部?？刂破骺赏ㄟ^將相應(yīng)的控制信號發(fā)送到與共射共基放大器區(qū)塊的子集的共射極級耦接的相應(yīng)共射極偏置部件來偏置共射共基放大器區(qū)塊的子集的共射極級。如上所述，在一些實(shí)施方式中，控制器接收指示目標(biāo)輸出功率的信號并且基于目標(biāo)輸出功率來偏置多個共射共基放大器區(qū)塊的子集中的每個的共射極級。
[0074]通過用控制器偏置多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的共基極級和多個共射共基放大器區(qū)塊的子集的共射極級，共射共基放大器區(qū)塊放大輸入RF信號(或其頻率分量)并且產(chǎn)生(其可被組合并且經(jīng)由天線發(fā)射的頻率分量的)輸出RF信號。
[0075]圖8示出在一些實(shí)施例中，功率放大系統(tǒng)(例如圖5所示的)的一些或全部可實(shí)施在模塊中。這樣的模塊可以是例如前端模塊(FEM)。在圖8的示例中，模塊300可包括封裝襯底302，多個部件可安裝在這種封裝襯底上。例如，F(xiàn)E-PMIC部件304、功率放大器組件306、匹配部件308和雙工器組件310可安裝和/或?qū)嵤┰诜庋b襯底302上和/或內(nèi)。功率放大器組件306可包括諸如圖5所示的之類的共射共基系統(tǒng)307。諸如多個SMT器件314和天線開關(guān)模塊(ASM)312之類的其他部件也可以安裝在封裝襯底302上。盡管全部各種部件示為布局在封裝襯底302上，但是將理解，某些部件可實(shí)施在其他部件上方。
[0076]在一些實(shí)施方式中，具有一個或多個這里描述的特征的器件和/或電路可包括在諸如無線裝置之類的RF裝置中。這種器件和/或電路可直接實(shí)施在無線裝置中，實(shí)施成這里描述的模塊形式，或者以其任意組合來實(shí)施。在一些實(shí)施例中，這種無線裝置可包括例如蜂窩電話、智能電話、具有或沒有電話功能的手持無線裝置、無線平板等。
[0077]圖9示出具有一個或多個這里描述的有利特征的示例無線裝置400。在具有一個或多個這里描述的特征的模塊的上下文中，這樣的模塊可一般地由虛線框300示出，并且可實(shí)施為例如前端模塊(FEM)。
[0078]參照圖9，功率放大器(PA) 420可從收發(fā)機(jī)410接收其相應(yīng)的RF信號，收發(fā)機(jī)410可以以已知方式配置和操作以生成待放大和發(fā)射的RF信號，并且處理所接收的信號。收發(fā)機(jī)410示為與基帶子系統(tǒng)408相交互，基帶子系統(tǒng)408配置為提供適于用戶的數(shù)據(jù)和/或話音信號與適于收發(fā)機(jī)410的RF信號之間的轉(zhuǎn)換。收發(fā)機(jī)410還可以與功率管理部件406通信，功率管理部件406配置為管理用于無線裝置400的操作的功率。這樣的功率管理還可控制基帶子系統(tǒng)408和模塊300的操作。
[0079]基帶子系統(tǒng)408示為連接到用戶接口 402以促成提供給和接收自用戶的話音和/或數(shù)據(jù)的各種輸入和輸出。基帶子系統(tǒng)408還可連接到存儲器404，存儲器404配置為儲存用于促成無線裝置的操作的數(shù)據(jù)和/或指令，和/或?yàn)橛脩籼峁┬畔Υ妗?br>[0080]在示例無線裝置400中，PA 420的輸出示為被匹配(經(jīng)由相應(yīng)的匹配電路422)和路由到它們相應(yīng)的雙工器424。功率放大器420可以是諸如圖5所示的之類的共射共基系統(tǒng)307的一部分。這種放大和濾波后的信號可通過天線開關(guān)414路由到天線416以供發(fā)射。在一些實(shí)施例中，雙工器424可允許利用公共天線(例如416)同時進(jìn)行發(fā)射和接收操作。在圖7中，接收信號示為被路由到“Rx”路徑(未示出)，“Rx”路徑可包括例如低噪聲放大器(LNA)。
[0081]多種其他無線裝置配置可利用一個或多個這里描述的特征。例如，無線裝置無需是多頻帶裝置。在另一示例中，無線裝置可包括諸如分集天線之類的附加天線和諸如W1-F1、藍(lán)牙和GPS之類的附加連接特征。
[0082]如這里描述的那樣，當(dāng)實(shí)施在諸如涉及圖9的無線裝置的系統(tǒng)之類的系統(tǒng)中時，本申請的一個或多個特征可提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，可實(shí)施所述特征以減小緩沖器電路面積、控制電路面積和/或復(fù)雜性、以及信號路由。當(dāng)共射共基偏置電壓可保持激活并且改善共射共基放大器區(qū)塊之間的隔離時，可存在附加優(yōu)點(diǎn)。
[0083]雖然上面主要在共射共基放大器區(qū)塊的上下文中進(jìn)行了描述，但是本申請的一個或多個特征可以有利地設(shè)置在其他功率放大系統(tǒng)中。例如在一些實(shí)施方式中，功率放大系統(tǒng)可包括多個包括(例如，驅(qū)動級的)第一晶體管和(例如，輸出級的)第二晶體管的多級功率放大器。功率放大系統(tǒng)可包括用于第一晶體管的單獨(dú)偏置部件和用于第二晶體管的共享偏置部件。
[0084]除非上下文清楚地另有要求，否則貫穿說明書和權(quán)利要求書，要按照與排他性或窮盡性的意義相反的包括性的意義，也就是說，按照“包括但不限于”的意義來闡釋術(shù)語“包括(comprise) ”、“包含(comprising) ”等。如在這里一般使用的術(shù)語“親接”是指可以直接連接的、或者借助于一個或多個中間元件連接的兩個或更多元件。另外，當(dāng)在本申請中使用時，術(shù)語“在這里”、“上面”、“下面”和相似含義的術(shù)語應(yīng)該是指作為整體的本申請，而不是本申請的任何具體部分。在上下文允許時，使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的以上說明書中的術(shù)語也可以分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。提及兩個或更多項(xiàng)目的列表時的術(shù)語“或”，這個術(shù)語涵蓋該術(shù)語的全部以下解釋:列表中的任何項(xiàng)目、列表中的所有項(xiàng)目、和列表中項(xiàng)目的任何組合。
[0085]本發(fā)明實(shí)施例的以上詳細(xì)描述不意欲是窮盡性的，或是將本發(fā)明限于上面所公開的精確形式。盡管上面出于說明性的目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例和用于本發(fā)明的示例，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的，在本發(fā)明范圍內(nèi)的各種等效修改是可能的。例如，盡管按照給定順序呈現(xiàn)了處理或塊，但是替換的實(shí)施例可以執(zhí)行具有不同順序的步驟的處理，或采用具有不同順序的塊的系統(tǒng)，并且一些處理或塊可以被刪除、移動、添加、減去、組合和/或修改?？梢园凑崭鞣N不同的方式來實(shí)現(xiàn)這些處理或塊中的每一個。同樣地，盡管有時將處理或塊示出為串行地執(zhí)行，但是相反地，這些處理或塊也可以并行地執(zhí)行，或者可以在不同時間進(jìn)行執(zhí)行。
[0086]可以將在這里提供的本發(fā)明的教導(dǎo)應(yīng)用于其它系統(tǒng)，而不必是上述的系統(tǒng)?？梢詫ι鲜龅母鱾€實(shí)施例的元素和動作進(jìn)行組合，以提供進(jìn)一步的實(shí)施例。
[0087]盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是已經(jīng)僅僅借助于示例呈現(xiàn)了這些實(shí)施例，并且所述實(shí)施例不意欲限制本申請的范圍。其實(shí)，可以按照多種其它形式來實(shí)施在這里描述的新穎方法和系統(tǒng)；此外，可以做出在這里描述的方法和系統(tǒng)的形式上的各種省略、替換和改變，而沒有脫離本申請的精神。附圖和它們的等效物意欲涵蓋如將落入本公開的范圍和精神內(nèi)的這種形式或修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率放大系統(tǒng)，包括: 多個共射共基放大器區(qū)塊，所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個包括第一晶體管和第二晶體管； 多個共射極偏置部件，所述多個共射極偏置部件中的每一個耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的所述第一晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中所述相應(yīng)的一個的所述第一晶體管；以及 共基極偏置部件，耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管。2.如權(quán)利要求1所述的功率放大系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器配置為基于頻帶選擇信號控制所述多個共射極偏置部件。3.如權(quán)利要求2所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述控制器配置為基于所述頻帶選擇信號使能所述多個共射極偏置部件中的一個或多個以提供相應(yīng)的第一偏置信號給所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)的一個或多個的所述第一晶體管的基極。4.如權(quán)利要求3所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述控制器配置為不論所述頻帶選擇信號為何，使能所述共基極偏置部件以提供第二偏置信號給所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的所述第二晶體管的基極。5.如權(quán)利要求4所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述第一偏置信號是基于目標(biāo)輸出功率的。6.如權(quán)利要求4所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述第二偏置信號是基于目標(biāo)輸出功率的。7.如權(quán)利要求4所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述第二偏置信號源自耦接到所述共基極偏置部件并且由來自電池的電壓供電的電流源。8.如權(quán)利要求4所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述第一偏置信號源自耦接到所述多個共射極偏置部件中的所述一個或多個并且由來自電池的電壓供電的相應(yīng)電流源。9.如權(quán)利要求1所述的功率放大系統(tǒng)，還包括多個RC去耦部件，每個RC去耦部件包括電阻器和電容器，所述電阻器耦接在所述共基極偏置部件與所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的第二晶體管的基極之間，所述電容器耦接在所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的所述第二晶體管的基極與地電壓之間。10.如權(quán)利要求1所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的所述第二晶體管的集電極經(jīng)由相應(yīng)的電感器耦接到供電電壓。11.如權(quán)利要求1所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每個的所述第二晶體管的集電極經(jīng)由相應(yīng)的輸出匹配和濾波部件耦接到天線開關(guān)部件。12.如權(quán)利要求11所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述多個輸出匹配和濾波部件中的每個對應(yīng)于多個頻率帶中的相應(yīng)一個。13.如權(quán)利要求11所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述多個輸出匹配和濾波部件中的每個配置為用中心位于多個頻率帶中相應(yīng)的一個處的濾波器對輸出RF信號進(jìn)行濾波。14.如權(quán)利要求11所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述天線開關(guān)部件配置為輸出在所述多個輸出匹配和濾波部件中的選定一個處接收到的信號。15.如權(quán)利要求11所述的功率放大系統(tǒng)，其中，所述天線開關(guān)部件配置為組合和輸出在所述多個輸出匹配和濾波部件中的多個處接收到的信號。16.如權(quán)利要求1所述的功率放大系統(tǒng)，還包括多個輸入匹配部件，其耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的所述第一晶體管的基極，并且配置為匹配多個頻率帶中的相應(yīng)一個處的輸入RF信號。17.如權(quán)利要求16所述的功率放大系統(tǒng)，還包括多個RC去耦部件，所述RC去耦部件中的每一個包括電阻器和電容器，所述電阻器耦接在相應(yīng)的共射極偏置部件與所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的相應(yīng)一個的所述第一晶體管的基極之間，所述電容器耦接在所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的所述相應(yīng)一個的所述第二晶體管的基極與所述多個輸入匹配部件中的相應(yīng)一個之間。18.一種射頻RF模塊，包括: 封裝襯底，配置為容納多個部件；以及 功率放大系統(tǒng)，實(shí)施在所述封裝襯底上，所述功率放大系統(tǒng)包括:多個共射共基放大器區(qū)塊，所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個包括第一晶體管和第二晶體管；多個共射極偏置部件，所述多個共射極偏置部件中的每一個耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的所述第一晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中所述相應(yīng)的一個的所述第一晶體管；以及共基極偏置部件，耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管。19.如權(quán)利要求18所述的RF模塊，其中，所述RF模塊是前端模塊FEM。20.一種無線裝置，包括: 收發(fā)機(jī)，配置為生成射頻RF信號； 前端模塊FEM，與所述收發(fā)機(jī)通信，所述FEM包括配置為容納多個部件的封裝襯底，所述FREM還包括實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)，所述功率放大系統(tǒng)包括:多個共射共基放大器區(qū)塊，所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個包括第一晶體管和第二晶體管；多個共射極偏置部件，所述多個共射極偏置部件中的每一個耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中相應(yīng)的一個的所述第一晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中所述相應(yīng)的一個的所述第一晶體管；以及共基極偏置部件，耦接到所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管的基極，并且是可控的以偏置所述多個共射共基放大器區(qū)塊中的每一個的所述第二晶體管；以及 天線，與所述FEM通信，所述天線配置為發(fā)射所述RF信號的放大版本。
【文檔編號】H03F3/213GK105897204SQ201510634235
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年9月29日
【發(fā)明人】P·J·萊托拉, D·S·里普利
【申請人】天工方案公司