功率放大電路的制作方法
【專利摘要】能提高功率放大電路的線性和功率效率。該功率放大電路包括：第1晶體管，該第1晶體管將輸入至基極的信號(hào)放大并從集電極輸出；以及第1電容，該第1電容設(shè)置在第1晶體管的基極和集電極之間，具有與第1晶體管的基極-集電極之間的寄生電容相比電壓依賴性較低的靜電電容。
【專利說明】功率放大電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率放大電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在移動(dòng)電話等移動(dòng)通信設(shè)備中，為提高向基站發(fā)送的信號(hào)的功率而使用功率放大電路(power amplifier)。近年來,在移動(dòng)電話中，采用的高速數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)有HSUPA (HighSpeed Uplink Packet Access:高速下行分組接入)、LTE(Long Term Evolut1n:長(zhǎng)期演進(jìn))、LTE-Advanced等調(diào)制方式。像這樣的通信標(biāo)準(zhǔn)中，為使通信速度提高，減小相位或振幅的偏差非常重要。即，功率放大電路要求高度的線性。此外，像這樣的通信標(biāo)準(zhǔn)中，為使通信速度提高，大多情況下，信號(hào)振幅的變化范圍(動(dòng)態(tài)范圍)變廣。并且，動(dòng)態(tài)范圍較大的情況中，為提高線性而需要較高的電源電壓，因此，功率放大電路的功耗出現(xiàn)增大的傾向。
[0003]另一方面，移動(dòng)電話中，為使可通話或可通信的時(shí)間增長(zhǎng)，需要降低功耗。例如專利文獻(xiàn)I中揭示了一種包絡(luò)跟蹤方式，通過根據(jù)所輸入的調(diào)制信號(hào)的振幅電平來控制功率放大電路的電源電壓，從而提高功率效率。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2012-4821號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005]為在功率放大電路中實(shí)現(xiàn)較高線性，控制增益不受信號(hào)振幅電平影響而保持一定較為重要。這與采用包絡(luò)跟蹤方式的情況是相同的。
[0006]圖17A-圖17C是用于說明功率放大電路所使用的晶體管的特性的圖。圖17A是示出晶體管的增益特性的一例的圖。如圖17A所示，一般的晶體管的增益在輸出功率到達(dá)某一值為止為恒定值(小信號(hào)增益)，之后開始下降。由此，例如在使晶體管在A點(diǎn)上工作時(shí)，功率效率變高，相位失真變小。另一方面，例如在使晶體管在B點(diǎn)上工作時(shí)，相位失真則變大。
[0007]例如，如圖17B所示，在電源電壓從V1變化到V3的情況中，小信號(hào)增益的值若能不受電源電壓電平的影響地保持一定(Gc)，則包絡(luò)跟蹤方式中的增益Get與小信號(hào)增益Gc —致即可。
[0008]然而實(shí)際上，例如圖17C所示，小信號(hào)增益的值隨電源電壓的電平而變化。此處，例如若使包絡(luò)跟蹤方式中的增益Get與電源電壓V1下的小信號(hào)增益G1 —致，則電源電壓V1下的功率效率提高，相位失真減小，然而電源電壓V2、V3時(shí)相位失真增大。另外,例如若將包絡(luò)跟蹤方式中的增益Get與電源電壓V2下的小信號(hào)增益G2相一致，則雖然電源電壓V2下的相位失真得到改善，但由于電源電壓無法下降到V1而使功率效率有所下降。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述情況而獲得的，其目的在于提高功率放大電路的線性以及功率效率。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的功率放大電路，包括:第I晶體管，該第I晶體管將輸入至基極的信號(hào)放大并從集電極輸出；以及第I電容，該第I電容設(shè)置在第I晶體管的基極和集電極之間，具有與第I晶體管的基極-集電極之間的寄生電容相比電壓依賴性較低的靜電電容。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]根據(jù)本發(fā)明，功率放大電路中的線性和功率效率能得到提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是示出了包含本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的功率放大電路的發(fā)送單元的結(jié)構(gòu)例的圖。
圖2是示出了 RF部的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖3是示出了使用固定的電源電壓進(jìn)行功率放大時(shí)的功耗的一例的圖。
圖4是示出了采用通過包絡(luò)跟蹤來進(jìn)行改變的電源電壓來進(jìn)行功率放大時(shí)的功耗的一例的圖。
圖5是示出了功率放大電路的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖6是示出了 HBT中電源電壓和增益的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。
圖7是示出了基極-集電極之間的電容的變化率和增益差之間的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果O
圖8是示出了基極-集電極之間的電容的關(guān)系的一例的圖。
圖9是示出了 HBT的剖面結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖10是示出了 HBT的剖面結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖1lA是示出了增益差和功率效率以及增益差和相位失真之間的關(guān)系的一例的圖。
圖1lB是示出了增益差和功率效率以及增益差和相位失真之間的關(guān)系的一例的圖。
圖12是示出了輸出功率和鄰道泄漏比之間的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。
圖13是示出了輸出功率和功率附加效率之間的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。
圖14是示出了增益差、PAE和電源電壓的工作范圍之間的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。
圖15是示出了兩段的功率放大電路的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖16是示出了兩段的功率放大電路的結(jié)構(gòu)的其他示例的圖。
圖17A是用于說明功率放大電路所使用的晶體管的特性的圖。
圖17B是用于說明功率放大電路所使用的晶體管的特性的圖。
圖17C是用于說明功率放大電路所使用的晶體管的特性的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是示出了包含本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的功率放大電路在內(nèi)的發(fā)送單元的結(jié)構(gòu)例的圖。發(fā)送單元10例如在移動(dòng)電話等移動(dòng)通信設(shè)備中，用于將語音或數(shù)據(jù)等各種信號(hào)發(fā)送至基站。另外，移動(dòng)通信設(shè)備也包括用于從基站接收信號(hào)的接收單元，在這里省略其說明。
[0014]如圖1所示，發(fā)送單元10包括:基帶部20、高頻(RF:Rad1 Frequency)部22、電源部24、功率放大電路26、前端部28以及天線30。
[0015]基帶部20基于HSUPA或LTE等調(diào)制方式，將語音或數(shù)據(jù)等輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并輸出調(diào)制信號(hào)。本實(shí)施方式中，從基帶部20輸出的調(diào)制信號(hào)作為在IQ平面上表示振幅和相位的IQ信號(hào)(I信號(hào)和Q信號(hào))被輸出。IQ信號(hào)的頻率例如為數(shù)MHz至數(shù)1MHz左右。
[0016]RF部22根據(jù)從基帶部20輸出的IQ信號(hào)，生成用于無線發(fā)送的高頻(RF)信號(hào)。RF信號(hào)例如為數(shù)百M(fèi)Hz至數(shù)GHz左右。另外，RF部22基于IQ信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)的振幅電平，為使施加于功率放大電路26的電源電壓Vkk的電平對(duì)應(yīng)于RF信號(hào)的振幅電平，該RF部對(duì)電源部24輸出電源控制信號(hào)。S卩，RF部22為實(shí)施包絡(luò)跟蹤而輸出電源控制信號(hào)。
[0017]此外，在RF部22中也可以不直接根據(jù)IQ信號(hào)來轉(zhuǎn)換成RF信號(hào)，而是將IQ信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻(IF Jntermediate Frequency)信號(hào)，并根據(jù)IF信號(hào)生成RF信號(hào)。
[0018]電源部24生成電源電壓Vkk，向功率放大電路26提供，其中，該電源電壓Vkk的電平與從RF部22輸出的電源控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。電源部24例如可由DC-DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，該DC-DC轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入電壓生成電源電壓V.，該電源電壓V.的電平與電源控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
[0019]功率放大電路26將從RF部22輸出的RF信號(hào)的功率放大到向基站發(fā)送所需要的電平為止，并輸出放大信號(hào)。
[0020]前端部28對(duì)放大信號(hào)進(jìn)行濾波，或?qū)幕窘邮盏慕邮招盘?hào)進(jìn)行開關(guān)等。從前端部28輸出的放大信號(hào)通過天線30發(fā)送至基站。
[0021]圖2是示出了 RF部22的結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖2所示，RF部22包括:延時(shí)電路40,42, RF調(diào)制部44、振幅電平檢出部46、失真補(bǔ)償部48和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC =Digital toAnalog Converter)50。
[0022]為使RF信號(hào)輸入至功率放大電路26的時(shí)刻、與對(duì)應(yīng)RF信號(hào)的振幅電平的電源電壓Vkk提供至功率放大電路26的時(shí)刻相一致，延時(shí)電路40、42將IQ信號(hào)延遲特定時(shí)間。
[0023]RF調(diào)制部44根據(jù)IQ信號(hào)生成RF信號(hào)并輸出。具體而言，例如，RF調(diào)制部44通過乘法器將I信號(hào)和載波信號(hào)進(jìn)行合成，并通過乘法器將Q信號(hào)和相位偏移90度后的載波信號(hào)進(jìn)行合成，將這些合成信號(hào)通過減法器進(jìn)行合成，從而能得到RF信號(hào)。
[0024]振幅電平檢測(cè)部46基于IQ信號(hào)檢測(cè)調(diào)制信號(hào)的振幅電平。這樣被檢測(cè)到的振幅電平與從RF調(diào)制部輸出的RF信號(hào)的振幅電平相對(duì)應(yīng)。
[0025]失真補(bǔ)償部48對(duì)電源電壓V.的電平進(jìn)行調(diào)整，以使得在進(jìn)行包絡(luò)跟蹤時(shí)放大信號(hào)不發(fā)生振幅畸變。如圖17所示，功率放大電路26中使用的晶體管根據(jù)電源電壓V.增益特性發(fā)生變化。為此，為保持功率放大電路26中的線性，需要控制電源電壓V.使增益保持在一定值。例如，失真補(bǔ)償部48能儲(chǔ)存基于晶體管的增益特性的、表示調(diào)制信號(hào)的振幅電平和電源電壓Vkk的電平的對(duì)應(yīng)關(guān)系的表格。并且，失真補(bǔ)償部48可基于該表格輸出用于使電源電壓V.的電平對(duì)應(yīng)于調(diào)制信號(hào)的振幅電平的電源控制信號(hào)。
[0026]DAC50將失真補(bǔ)償部48輸出的電源控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。
[0027]參照?qǐng)D3和圖4，對(duì)通過包絡(luò)跟蹤進(jìn)行電源電壓控制的一例進(jìn)行說明。圖3示出了使用固定的電源電壓進(jìn)行功率放大時(shí)的功耗的一例。如圖3所示，若在RF信號(hào)的振幅電平變化較大的情況下，采用與RF信號(hào)的振幅的最大電平相一致的固定的電源電壓，則RF信號(hào)的振幅電平較小的區(qū)間中功耗較大。
[0028]圖4中示出了在采用通過包絡(luò)跟蹤方式進(jìn)行改變的電源電壓來進(jìn)行功率放大時(shí)的功耗的一例。如圖4所示，通過根據(jù)RF信號(hào)的振幅電平來使電源電壓發(fā)生變動(dòng)，從而能降低功耗。
[0029]本實(shí)施方式中，電源部24基于RF部22輸出的電源控制信號(hào)，將提供給功率放大電路26的電源電壓Vkk，控制為與RF信號(hào)的振幅相對(duì)應(yīng)的電平。
[0030]圖5是示出了功率放大電路26的結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖5所示，功率放大電路26包括:匹配電路 60a、60b、HBT (Heterojunct1n Bipolar Transistor:異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)芯片62、和電感64。功率放大電路26將輸入的RF信號(hào)的功率放大，從而生成放大信號(hào)。偏置電壓Vbias、固定的電源電壓V。。、可變的電源電壓V.被提供至功率放大電路26。
[0031]匹配電路60a、60b用于使阻抗匹配。具體而言，匹配電路60a將RF部22的輸出阻抗和HBT芯片62的輸入阻抗進(jìn)行匹配。另外，匹配電路60b將HBT芯片62的輸出阻抗與前端部28的輸入阻抗進(jìn)行匹配。
[0032]HBT芯片62為包含功率放大用的晶體管的集成電路。如圖5所示，HBT芯片62包括 HBT70、72、電容 74a、74b、76 和阻抗 78。
[0033]電容74a、74b為稱合電容,可例如由MIM(Metal Insulat1n Metal:金屬-絕緣體-金屬)的結(jié)構(gòu)形成。電容74a將RF信號(hào)的交流分量向后級(jí)輸出。另外，電容74b將放大信號(hào)的交流分量向后級(jí)輸出。
[0034]HBT70和阻抗78為偏置電路，以用于使電容74a輸出的RF信號(hào)的電壓電平向HBT72的工作范圍偏移。HBT70的集電極施加有電源電壓Vrc，HBT70的基極上施加有偏置電壓Vbias。HBT70和阻抗78構(gòu)成射極跟隨電路，通過電源電壓Vbias,對(duì)HBT72的基極上施加的偏置電壓的電平進(jìn)行控制。
[0035]HBT72是將輸入到基極的RF信號(hào)放大的晶體管。HBT72的集電極上，通過電感64，施加有對(duì)應(yīng)RF信號(hào)的振幅電平而受到控制的電源電壓VKEe。HBT72由共發(fā)射極電路構(gòu)成，該共發(fā)射極電路使用電源電壓V.將被輸入至基極的RF信號(hào)放大。
[0036]電容76被設(shè)置在HBT72的基極和集電極之間。電容76的靜電電容的電壓依賴性與HBT72的基極-集電極之間的寄生電容Cbe相比較低。該電容76是為抑制HBT72的小信號(hào)增益對(duì)應(yīng)于電源電壓V.產(chǎn)生變動(dòng)而被設(shè)置。
[0037]這里針對(duì)HBT的一般特性進(jìn)行說明。圖6示出了 HBT中電源電壓和增益的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。另外，仿真中HBT的基極-集電極之間未設(shè)置電容76。另外，當(dāng)電源電壓為3.4V，HBT的單位發(fā)射極面積上的基極-集電極之間的寄生電容Cbe被設(shè)定為等于HBT72的單位發(fā)射極面積上的基極-集電極之間的電容(電容76的靜電電容和寄生電容Cb。的總和)。如圖6所示，電源電壓的增加帶動(dòng)了 HBT的增益的增加。如圖6的示例中，電源電壓為0.8V和電源電壓為3.4V之間，產(chǎn)生了 2.4dB的增益差。
[0038]圖7示出了基極-集電極之間電容的變化率和增益差的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。橫軸示出了將電源電壓為3.4V的基極-集電極之間電容設(shè)為I時(shí)、電源電壓為0.8V的基極-集電極之間電容的比例?？v軸示出了電源電壓為3.4V時(shí)的增益和電源電壓為0.8V時(shí)的增益的差。圖6示出的仿真中，HBT的基極-集電極之間的電容即寄生電容C；。的變化率約為1.9，增益差約為2.4dB。如圖7所示仿真可知，在基極-集電極之間的電容的變化率降低的情況下，增益差縮小。
[0039]因此，本實(shí)施方式中，功率放大電路26中，通過在HBT72的基極-集電極之間設(shè)置電容76，從而將電容76的靜電電容和HBT72的寄生電容Cbe合成后得到的基極-集電極之間的電容的變化率降低。另外，HBT的基極-集電極之間的電容(每單位發(fā)射極面積)為決定例如對(duì)于高頻信號(hào)的響應(yīng)特性等、HBT特性的重要參數(shù)之一。
[0040]圖8是示出了基極-集電極之間的電容的關(guān)系的一例的圖。本實(shí)施方式中，在特定電平的電源電壓(例如3.4V)下，確定電容76的靜電電容和寄生電容Cb。，以使得采用未設(shè)置電容76的一般結(jié)構(gòu)的HBT時(shí)的基極-集電極之間的電容(每單位發(fā)射極面積)、與設(shè)有電容76的HBT72的基極-集電極之間的電容(每單位發(fā)射極面積)相等。如上所述，電容76的靜電電容與寄生電容Cb。相比，對(duì)于電源電壓的依賴性較低。因此，通過設(shè)置電容76，與未設(shè)置電容76的情況相比，能夠降低基極-集電極之間的電容的電源電壓依賴性。另夕卜，即使追加電容76，由于單位發(fā)射極面積的基極-集電極之間的電容被維持，因此與相對(duì)于高頻信號(hào)的響應(yīng)特征等也能得到維持。
[0041]圖9是示出了 HBT70的剖面結(jié)構(gòu)的一例的圖。如圖9所示，在基板100上，按順序形成集電極層102、基極層104、發(fā)射極層106、和罩層108。并且，形成有收集極電極110、基極電極112、和發(fā)射極電極114。另外，基極層104和集電極層102的接合面上，生成與該接合面積對(duì)應(yīng)的寄生電容Cb。。
[0042]圖10是示出了 HBT72的剖面結(jié)構(gòu)的一例的圖。與HBT70相同，在基板100上，按順序形成有集電極層200、基極層202、發(fā)射極層204、和蓋帽層206。并且，形成有收集極電極210、基極電極212、和發(fā)射極電極214。另外，基極層202和集電極層200的接合面上，生成與該接合面積對(duì)應(yīng)的寄生電容Cb。。
[0043]這里，在圖9和圖10示出的HBT的結(jié)構(gòu)中，對(duì)基極-發(fā)射極的接合面積與基極-集電極的接合面積的關(guān)系進(jìn)行說明。如圖10所示，HBT72中，基極層202上發(fā)射極層204占有的比例比HBT70的情況要大。由此，HBT72中每單位發(fā)射極面積的基極_集電極的接合面積比HBT70要小。由此，HBT72中每單位發(fā)射極面積的基極-集電極之間的寄生電容Cbc與HBT70中每單位發(fā)射極面積的基極-集電極之間的寄生電容Cbe相比較小。
[0044]由此，在本實(shí)施方式中，通過使HBT72采用例如圖10所示的結(jié)構(gòu)，從而HBT72中的每單位發(fā)射極面積的寄生電容Cb。變小。并且，確定電容76的靜電電容，以使得電源電壓在一定電平(例如3.4V)時(shí)的基極-集電極之間的電容與采用例如圖9所示的結(jié)構(gòu)時(shí)相等。
[0045]由此，能在一定電平的電源電壓(例如3.4V)下基極-集電極之間的電容維持不變的狀態(tài)下，降低基極-集電極之間的電容的電源電壓依賴性。因此，如圖7所示，由于基極-集電極之間的電容的電源電壓依賴性被降低，因此能縮小HBT72上產(chǎn)生的增益差。
[0046]圖1lA和圖1lB是不出了增益差和功率效率以及增益差和相位失真的關(guān)系的一例的圖。如圖1lA所示，增益差較大的情況下，調(diào)制信號(hào)的振幅電平較大的情況下，相位失真變大，調(diào)制信號(hào)的振幅電平較小的情況下，功率效率下降。與此相對(duì)，如圖1lB所示，通過減小增益差，從而調(diào)制信號(hào)的振幅電平較大時(shí)的相位失真得到改善，并且調(diào)制信號(hào)的振幅電平較小時(shí)的功率效率也得到改善。即，功率放大電路中的線性和功率效率能得到提高。
[0047]圖12 不出了輸出功率和鄰道泄漏比(ACLR:Adjacent Channel Leakage powerRat1)的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。另外，仿真中以HSUPA的調(diào)制信號(hào)作為放大對(duì)象。線A?D示出了在通過包絡(luò)跟蹤使電源電壓變化的情況下，輸出功率和ACLR的關(guān)系。另外，線A、B、C、D中，電源電壓從0.8V變化到3.4V時(shí)產(chǎn)生的增益差分別為0.7dB、l.38dB、l.81dB、2.41dB。另外，線E示出了在電源電壓固定為3.4V時(shí)，輸出功率和ACLR的關(guān)系。圖12中示出的仿真結(jié)果中，輸出功率25.6dBm的附近，各條件下的ACLR大致相同(約為-46dBc)。
[0048]圖13是輸出功率和附加功率效率(PAE =Power Added Efficiency)的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。另外，仿真的條件與圖12示出的情況相同。如圖12所示，輸出功率25.6dBm的附近，ACLR大致相同。因此，觀察輸出功率25.6dBm附近的PAE可知，增益差越小PAE越聞。
[0049]圖14示出了輸出功率為25.6dBm時(shí)，增益差、PAE、和電源電壓的工作范圍的關(guān)系的一例的仿真結(jié)果。如圖14所示，增益差越小，包絡(luò)跟蹤時(shí)的電源電壓的工作范圍越寬。更具體而言，增益差越小，越能使電源電壓變化至更低電平為止。由此如圖14所示，包絡(luò)跟蹤時(shí)增益差越小則PAE越高。
[0050]由此，從圖12?圖14所示的仿真結(jié)果可知，通過減小構(gòu)成功率放大電路的晶體管的基極-集電極之間的電容的電源電壓依賴性，以減小增益差，從而功率效率得到改善。
[0051]另外，圖5中的功率放大電路采用單級(jí)結(jié)構(gòu)，但功率放大電路也可為多級(jí)結(jié)構(gòu)。以下就采用多級(jí)結(jié)構(gòu)的功率放大電路的一例進(jìn)行說明。
[0052]圖15是示出了兩級(jí)的功率放大電路的結(jié)構(gòu)的一例的圖。功率放大電路300包括:匹配電路310a、310b、HBT芯片320、和電感330a、330b。功率放大電路300是兩級(jí)放大電路，可代替圖5示出的功率放大電路26使用。
[0053]匹配電路310a、31b與功率放大電路26中的匹配電路60a、60b相同，用于使輸入輸出的阻抗匹配。
[0054]HBT 芯片 320 包括:HBT350a、350b、352a、352b、電容 354a、354b、354c、356、阻抗358a、358b、以及匹配電路360。
[0055]電容354a、354b、354c為耦合電容。電容354a將RF信號(hào)的交流分量輸出至第一級(jí)的HBT352a。電容354b將第一級(jí)的輸出的交流分量輸出至第二級(jí)的HBT352b。電容354c將第二級(jí)的輸出的交流分量輸出至后段。
[0056]HBT350a和阻抗358a為偏置電路，以用于使電容354a輸出的RF信號(hào)的電壓電平向第一級(jí)的HBT352a的工作范圍偏移。同樣的，HBT350b和阻抗358b為偏置電路，以用于使電容354b輸出的RF信號(hào)的電壓電平向第二級(jí)的HBT352b的工作范圍偏移。
[0057]HBT352a構(gòu)成實(shí)施第一級(jí)放大的共發(fā)射極電路。HBT352a的集電極上通過電感330a施加有固定的電源電壓Vrc。即，第一級(jí)的HBT352a上不進(jìn)行包絡(luò)跟蹤，而是通過固定的電源電壓進(jìn)行功率放大。HBT352a能采用與例如圖9所示的HBT70相等同的結(jié)構(gòu)。
[0058]HBT352b構(gòu)成實(shí)施第二級(jí)放大的共發(fā)射極電路。HBT352b的集電極上通過電感330b施加有對(duì)應(yīng)RF信號(hào)的振幅電平而被控制的電源電壓VKEe。HBT352b能采用與例如圖10所示的HBT72相等同的結(jié)構(gòu)。
[0059]電容356被設(shè)置在HBT352b的基極和集電極之間。該電容356和功率放大電路26中的電容76相同，用于降低HBT352b的基極-集電極之間的電容的電壓依賴性而設(shè)置。
[0060]匹配電路360用于使第一級(jí)和第二級(jí)之間的阻抗匹配。
[0061]功率放大電路300中，第一級(jí)的HBT352a的集電極上施加有固定的電源電壓Vcc。因此，不需要考慮HBT352a上由于電源電壓的變動(dòng)而使基極-集電極之間的電容發(fā)生變動(dòng)。因此，HBT352a的基極-集電極之間不設(shè)置電容。
[0062]另一方面，第二級(jí)的HBT352b的集電極上，施加有與RF信號(hào)的振幅電平對(duì)應(yīng)的可變的電源電壓V.。由此，需要考慮HBT352b上由于電源電壓的變動(dòng)而使基極-集電極之間的電容發(fā)生變動(dòng)。因此，HBT352b的基極-集電極之間設(shè)有電容356。
[0063]由此，即使在利用固定的電源電壓進(jìn)行放大并利用可變的電源電壓進(jìn)行放大的多級(jí)功率放大電路中，通過在施加有可變的電源電壓的HBT的基極-集電極之間設(shè)置電容，仍能提高功率放大電路中的線性和功率效率。
[0064]圖16是示出了兩級(jí)的功率放大電路的結(jié)構(gòu)的另一例的圖。圖16中示出的功率放大電路400將圖15所示的功率放大電路300中的HBT芯片320置換為HBT芯片340。
[0065]HBT芯片340中，將HBT芯片320中的第一級(jí)的HBT352a置換為HBT352c，在HBT352C的基極-集電極之間設(shè)置有電容370。HBT352c可采用與例如圖10所示的HBT72相等的結(jié)構(gòu)。另外，電容370和電容356相同，為降低HBT352C的基極-集電極之間的電容的電壓依賴性而設(shè)置。
[0066]功率放大電路400中，在HBT352C的集電極上通過電感330a施加有與RF信號(hào)的振幅電平對(duì)應(yīng)的可變的電源電SVkki。另外，在HBT352b的集電極上通過電感330b施加有與RF信號(hào)的振幅電平對(duì)應(yīng)的可變的電源電壓Vkk2。即，功率放大電路400中，在第一級(jí)和第二級(jí)均實(shí)施包絡(luò)跟蹤。
[0067]由此，即使在多級(jí)中進(jìn)行包絡(luò)跟蹤的情況下，通過在施加有可變的電源電壓的HBT的基極-集電極之間設(shè)置電容，從而能提高功率放大電路中的線性和功率效率。
[0068]另外，為了易于理解本發(fā)明，本實(shí)施方式并非用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定性解釋。本發(fā)明在不脫離其技術(shù)思想的情況下可以進(jìn)行變更/改進(jìn)，并且本發(fā)明還包含其等同方案。
[0069]例如本實(shí)施方式中，作為晶體管的一例示出了 HBT，但晶體管并不限于HBT，可使用任意的雙極型晶體管。
[0070]另外，例如本實(shí)施方式中，基極-集電極之間設(shè)置的電容被設(shè)置在芯片內(nèi)，該基極-集電極之間設(shè)置的電容也可設(shè)置在芯片外部。
[0071]另外，例如本實(shí)施方式中，作為多級(jí)結(jié)構(gòu)的功率放大電路示出了兩級(jí)的功率放大電路，但功率放大電路的級(jí)數(shù)也可為三級(jí)以上。
標(biāo)號(hào)說明
[0072]10發(fā)送單元 20基帶部
22 RF 部 24電源部 26功率放大電路 28前端部 30天線 40,42延時(shí)電路 44 RF調(diào)制部 46振幅電平檢測(cè)部48失真補(bǔ)償部50 DAC
60a,60b匹配電路
62 HBT芯片
64 電感
70、72 HBT
74a、74b、76 電容
78阻抗
100基板
102,200集電極層
104、204基極層
106、204發(fā)射極層
108,206 罩層
110、210集電極電極
112,212基極電極
114,214發(fā)射極電極
300、400功率放大電路
310a,310b,360 匹配電路
320、340 HBT 芯片
330a、330b 電感
350a、350b、352a、352b、352c HBT
354a、354b、354c、356、370 電容
358a、358b 阻抗
【權(quán)利要求】
1.一種功率放大電路，包括: 第I晶體管，該第I晶體管將輸入至基極的信號(hào)放大并從集電極輸出；以及第I電容，該第I電容設(shè)置在所述第I晶體管的基極和集電極之間，具有與所述第I晶體管的基極-集電極之間的寄生電容相比電壓依賴性較低的靜電電容。
2.如權(quán)利要求1所述的功率放大電路，其特征在于: 在所述第I晶體管的集電極上，施加有對(duì)應(yīng)所述信號(hào)的振幅而變動(dòng)的電源電壓。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率放大電路，其特征在于: 還包括第2晶體管， 所述第I晶體管的每單位發(fā)射極面積上的所述寄生電容比所述第2晶體管的每單位發(fā)射極面積上的基極-集電極之間的寄生電容要小。
4.如權(quán)利要求3所述的功率放大電路，其特征在于: 所述第2晶體管是向所述第I晶體管提供偏壓的晶體管。
5.如權(quán)利要求3所述的功率放大電路，其特征在于: 所述第2晶體管將所述信號(hào)放大并向所述第I晶體管的基極輸出。
6.如權(quán)利要求1或2所述的功率放大電路，其特征在于，還包括: 第3晶體管，該第3晶體管將所述信號(hào)放大并向所述第I晶體管的基極輸出；以及第2電容，該第2電容設(shè)置在所述第3晶體管的基極和集電極之間，與所述第3晶體管的基極-集電極之間的寄生電容相比，其靜電電容的電壓依賴性較低。
7.如權(quán)利要求6所述的功率放大電路，其特征在于: 所述第3晶體管的集電極上施加有對(duì)應(yīng)所述信號(hào)的振幅而變動(dòng)的電源電壓。
【文檔編號(hào)】H03F3/24GK104380598SQ201380027069
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月25日
【發(fā)明者】伊藤雅廣, 竹中干一郎, 田中聰, 松本秀俊 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所