功率放大电路的制作方法

专利2022-05-09  61


本实用新型涉及功率放大电路。



背景技术:

在搭载于无线通信终端装置的功率放大电路中,要求消耗功率的抑制。作为实现消耗功率的抑制的1个方式,有根据高频信号的振幅电平(amplitudelevel)来控制功率放大电路的电源电位的包络线跟踪(envelopetracking)方式。

在下述的专利文献1中,记载了在被多级连接的功率放大器的每一个中,抑制高频信号的相位与电源电位的相位之差的技术。详细地,在专利文献1中,记载了使被多级连接的功率放大器中的后级的功率放大器的电源电位的相位延迟的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-37839号公报

非专利文献

非专利文献1:ji-seonpaek,另外13名,“15.1an88%-efficiencysupplymodulatorachieving1.08μs/vfasttransitionand100mhzenvelope-trackingbandwidthfor5gnewradiorfpoweramplifier”,2019ieeeinternationalsolid-statecircuitsconferencedigestoftechnicalpapers,2019年2月19日,p.238-p.239。

目前,运用了第4代移动通信系统(4g,例如lte(longtermevolution,长期演进)、高级lte(lte-advanced))。进而,要将第5代移动通信系统(5g)实用化。

在4g中,包络线跟踪调制信号(电源电位)的频带为10mhz程度至20mhz程度,最大也只是30mhz程度至40mhz程度。另一方面,在5g中,电源电位的频带如上述的非专利文献1所记载的那样,要求100mhz程度甚至其以上。

像这样,在5g中,由于电源电位的频带与4g相比较宽,因而可认为通过专利文献1记载的技术,变得难以应对。详细地,在被多级连接的功率放大器中的前级的功率放大器中,有电源电位的相位比高频信号的相位靠前的可能性。其结果是,有在高频信号中产生失真的可能性。



技术实现要素:

实用新型要解决的课题

本实用新型是鉴于上述而完成的,目的在于,抑制在高频信号中产生失真的可能性。

用于解决课题的手级

本实用新型的一个方面的功率放大电路包括:多个功率放大器,被多级连接,对高频输入信号进行放大,并输出放大后的高频输出信号;第1电源端子,与多个功率放大器中的第1功率放大器电连接;第2电源端子,与多个功率放大器中的比第1功率放大器更靠后级的第2功率放大器电连接;第1外部电源布线,将输出与高频输入信号的振幅电平相应的电源电位的电源电路和第1电源端子之间电连接;和第2外部电源布线,将电源电路和第2电源端子之间电连接,第1外部电源布线的电感值大于第2外部电源布线的电感值。

本实用新型的一个方面的功率放大电路包括:多个功率放大器,被多级连接,对高频输入信号进行放大,并输出放大后的高频输出信号;电源端子,输入与高频输入信号的振幅电平相应的电源电位;第1内部电源布线,将多个功率放大器中的第1功率放大器和电源端子之间电连接;和第2内部电源布线,将多个功率放大器中的比第1功率放大器更靠后级的第2功率放大器和电源端子之间电连接,第1内部电源布线的电感值大于第2内部电源布线的电感值。

本实用新型的一个方面的功率放大电路包括:多个功率放大器,被多级连接,对高频输入信号进行放大,并输出放大后的高频输出信号;第2电源端子,输入与高频输入信号的振幅电平相应的电源电位;第2内部电源布线,一端与第2电源端子电连接,另一端与多个功率放大器中的第2功率放大器电连接;和第1内部电源布线,一端与第2内部电源布线的另一端电连接,另一端与多个功率放大器中的比第2功率放大器更靠前级的第1功率放大器电连接。

实用新型效果

根据本实用新型,能够抑制在高频信号中产生失真的可能性。

附图说明

图1是示出包括比较例的功率放大电路的发送电路的结构的图。

图2是示出比较例的功率放大电路的电路结构的图。

图3是示出比较例的功率放大电路的功率放大器的电路结构的图。

图4是示出比较例的功率放大电路的图。

图5是示出比较例的功率放大电路的等效电路的图。

图6是示出比较例的功率放大电路的等效电路的电路模拟结果的图。

图7是示出比较例的功率放大电路的等效电路的电路模拟结果的图。

图8是示出第1实施方式的功率放大电路的电路结构的图。

图9是示出第1实施方式的功率放大电路的图。

图10是示出第1实施方式的功率放大电路的等效电路的电路模拟结果的图。

图11是示出第1实施方式的功率放大电路的等效电路的电路模拟结果的图。

图12是示出第2实施方式的功率放大电路的电路结构的图。

图13是示出第2实施方式的功率放大电路的第1内部电源布线的一个例子的图。

图14是示出插入于第2实施方式的功率放大电路的第1内部电源布线的电感器的图。

图15是示出第3实施方式的功率放大电路的电路结构的图。

图16是示出第3实施方式的功率放大电路的等效电路的图。

附图标记说明

1、2、3、104:功率放大电路

11:第1功率放大器

12:第2功率放大器

13、17、51:第1内部电源布线

14、18、52:第2内部电源布线

15、16、53、112、c1、c2、c3:电容器

23:第1电源端子

24:第2电源端子

31、32、121:外部电源布线

31b、121b:第1外部电源布线

31c、121c:第2外部电源布线

41、113、l1、l2:电感器

100:发送电路

101:基带电路

102:rf电路

103:电源电路

105:前端电路

106:天线

111:晶体管

131:基板

r1、r2:电阻。

具体实施方式

以下,基于附图详细地对本实用新型的功率放大电路的实施方式进行说明。另外,本实用新型并不受该实施方式限定。各实施方式是例示,能够进行不同的实施方式中示出的结构的部分置换或组合,这是不言而喻的。在第2实施方式之后,省略对与第1实施方式共同的事项的描述,仅对不同的点进行说明。特别地,对于同样的结构所带来的同样的作用效果,不在每个实施方式逐次提及。

<第1实施方式>

以下,对第1实施方式进行说明,但为了使第1实施方式的理解容易,首先对比较例进行说明。

(比较例)

图1是示出包括比较例的功率放大电路的发送电路的结构的图。发送电路100例如在便携式电话装置等无线通信终端装置中,为了向基站发送声音、数据等各种信号而使用。另外,无线通信终端装置还具备用于从基站接收信号的接收单元,但在此省略说明。

如图1所示,发送电路100包括基带电路101、rf电路102、电源电路103、功率放大电路104、前端电路105和天线106。

基带电路101基于hsupa(highspeeduplinkpacketaccess,高速上行链路分组接入)、lte等调制方式,对声音、数据等输入信号sin进行调制,并输出调制信号siq。调制信号siq是将振幅以及相位表示在iq平面上的iq信号(i信号以及q信号)。

rf电路102基于从基带电路101输出的调制信号siq,输出高频输入信号rfin。此外,rf电路102基于调制信号siq对调制信号siq的振幅电平进行检测。然后,rf电路102向电源电路103输出控制信号sctrl,该控制信号sctrl对电源电路103进行控制,使得供给到功率放大电路104的电源电位vcc成为与高频输入信号rfin的振幅电平相应的电平。详细地,rf电路102向电源电路103输出控制信号sctrl,该输出控制信号sctrl对电源电路103进行控制,使得电源电位vcc成为与高频输入信号rfin的包络线相应的电平。即,rf电路102向电源电路103输出用于进行包络线跟踪的控制信号sctrl。

另外,在rf电路102中,也可以是,不进行从调制信号sio向高频输入信号rfin的直接变换,而将调制信号siq变换为中频(if:intermediatefrequency)信号,并根据if信号生成高频输入信号rfin。

电源电路103是包络线跟踪电源电路,该包络线跟踪电源电路生成与从rf电路102输出的控制信号sctrl相应的电平、即与高频输入信号rfin的包络线相应的电平的电源电位vcc,并向功率放大电路104输出。电源电路103例如可以包括根据输入电压来生成与控制信号sctrl相应的电平的电源电位vcc的dc-dc转换器。

功率放大电路104将从rf电路102输出的高频输入信号rfin的功率放大到为了向基站发送所需要的电平。然后,功率放大电路104向前端电路105输出放大后的高频输出信号rfout。

前端电路105进行针对高频输出信号rfout的滤波、与从基站接收的接收信号的切换等。从前端电路105输出的高频输出信号rfout经由天线106向基站发送。

图2是示出比较例的功率放大电路的电路结构的图。功率放大电路104包括初级的第1功率放大器11和最终级的第2功率放大器12。功率放大电路104可以利用在1个基板上安装了多个部件(半导体集成电路等)的混合ic(也可以称为模块)实现,但本公开不限定于此。

此外,功率放大电路104设为包括第1功率放大器11以及第2功率放大器12这样的2级的功率放大器,但本公开不限定于此。功率放大电路104也可以包括3级以上的功率放大器。例如,功率放大电路104也可以进一步包括插入在第1功率放大器11与第2功率放大器12之间的1个或多个功率放大器。

第1功率放大器11也可以称为初级或驱动级。第2功率放大器12也可以称为最终级或功率级。

图3是示出比较例的功率放大电路中的功率放大器的电路结构的图。第1功率放大器11包括晶体管111、电容器112和电感器113。

在本公开中,晶体管设为双极晶体管,但本公开不限定于此。关于双极晶体管,例示了异质结双极晶体管(heterojunctionbipolartransistor:hbt),但本公开不限定于此。晶体管例如也可以是场效应晶体管(fieldeffecttransistor:fet)。晶体管也可以是将多个单位晶体管(也称为指(finger))电并联连接的多指晶体管。所谓单位晶体管,是指构成晶体管的最小限度的结构。

晶体管111的发射极与基准电位电连接。关于基准电位,例示了接地电位,但本公开不限定于此。

晶体管111的集电极与电感器113的一端电连接。在电感器113的另一端,输入电源电位vcc。电感器113将电源电位vcc的功率供给到晶体管111的集电极。集电极电流从电源电位vcc经由电感器113流向晶体管111的集电极。

电感器113具有对于高频输入信号rfin的频带而言足够高的阻抗。即,电感器113的阻抗在考虑高频输入信号rfin的频带时,能够忽视。此外,电感器113抑制高频输入信号rfin向电源电路103的耦合。即,电感器113发挥扼流电感器的作用。

高频输入信号rfin经由电容器112输入到晶体管111的基极。此外,偏置电流ibias被输入到晶体管111的基极。

晶体管111通过偏置电流ibias,设定电偏置状态。晶体管111从集电极向第2功率放大器12输出对高频输入信号rfin进行了功率放大的高频信号rfm。

第2功率放大器12的电路结构与第1功率放大器11的电路结构同样,因而省略图示以及说明。

如果再次参照图2,则高频输入信号rfin经由高频信号输入端子21输入到第1功率放大器11。第1内部电源布线13的一端与第1电源端子23电连接。第1内部电源布线13的另一端与第1功率放大器11(电感器113(参照图3)的另一端)电连接。电源电位vcc经由第1电源端子23以及第1内部电源布线13输入到第1功率放大器11。电容器15的一端与第1功率放大器11(电感器113的另一端)电连接。电容器15的另一端与基准电位电连接。第1功率放大器11向第2功率放大器12输出放大后的高频信号rfm。

高频信号rfm从第1功率放大器11输入到第2功率放大器12。第2内部电源布线14的一端与第2电源端子24电连接。第2内部电源布线14的另一端与第2功率放大器12电连接。电源电位vcc经由第2电源端子24以及第2内部电源布线14输入到第2功率放大器12。电容器16的一端与第2功率放大器12电连接。电容器16的另一端与基准电位电连接。第2功率放大器12经由高频信号输出端子22向前端电路105输出放大后的高频输出信号rfout。

电源电路103和第1电源端子23以及第2电源端子24之间通过外部电源布线121电连接。外部电源布线121的一端与电源电路103电连接。外部电源布线121的另一端侧在分支部121a处分支为第1外部电源布线121b和第2外部电源布线121c。第1外部电源布线121b的末端部与第1电源端子23电连接。第2外部电源布线121c的末端部与第2电源端子24电连接。

另外,在本公开中,设为第1外部电源布线121b和第2外部电源布线121c一体地形成,但本公开不限定于此。第1外部电源布线121b和第2外部电源布线121c也可以分体地形成,并被连接。此外,第1外部电源布线121b和第2外部电源布线121c也可以不被连接。即,第1外部电源布线121b的另一端部以及第2外部电源布线121c的另一端部各自也可以与电源电路103直接连接。

图4是示出比较例的功率放大电路的图。详细地,是对作为在基板131上安装的半导体集成电路(ic)的功率放大电路104进行俯视而观察到的图。

在基板131上形成有外部电源布线121。外部电源布线121在分支部121a处分支为第1外部电源布线121b和第2外部电源布线121c。

在功率放大电路104的下表面(与基板131对置的面)设置有第1电源端子23以及第2电源端子24。第1电源端子23与第1外部电源布线121b电连接。第2电源端子24与第2外部电源布线121c电连接。

第1外部电源布线121b的宽度和第2外部电源布线121c的宽度大致相同。此外,第1外部电源布线12lb的长度和第2外部电源布线121c的长度大致相同。因此,第1外部电源布线121b的电感值和第2外部电源布线121c的电感值大致相同。

另外,在图4中,第1电源端子23以及第2电源端子24设置在作为半导体集成电路的功率放大电路104的边角部,但本公开不限定于此。第1电源端子23以及第2电源端子24也可以设置在功率放大电路104的边角部以外的地方(例如,边的中央部等)。此外,第1电源端子23和第2电源端子24并排地设置,但本公开不限定于此。在第1电源端子23与第2电源端子24之间,也可以设置其他端子(例如,接地端子等)。

图5是示出比较例的功率放大电路的等效电路的图。功率放大电路104的等效电路包括电感器l1以及l2、电阻r1以及r2、电容器c1以及c2。

电感器l1相当于第1外部电源布线121b的电感分量。电阻r1相当于从电源电路103侧观察的晶体管111(参照图3)的电阻分量(相当于动作中的集电极-发射极间的电阻分量,且是集电极供给电压除以集电极消耗电流而得到的值)。电容器c1相当于电容器15。

电感器l2相当于第2外部电源布线121c的电感分量。电阻r2相当于从电源电路103侧观察的第2功率放大器12中的晶体管的电阻分量(相当于动作中的集电极-发射极间的电阻分量,且是集电极供给电压除以集电极消耗电流而得到的值)。电容器c2相当于电容器16。

如之前使用图4说明的那样,第1外部电源布线121b的电感值和第2外部电源布线121c的电感值大致相同。即,电感器l1的电感值和电感器l2的电感值大致相同。电感器l1的电感值以及电感器l2的电感值各自可例示2nh(毫微亨(nanohenry)),但本公开不限定于此。

一般地,在被多级连接的功率放大器中,后级的功率放大器的尺寸大于前级的功率放大器。即,后级的第2功率放大器12的指数比前级的第1功率放大器多。因此,电阻r1的电阻值大于电阻r2的电阻值。电阻r1的电阻值可例示20ω(欧姆),但本公开不限定于此。电阻r2的电阻值可例示4ω,但本公开不限定于此。在此,电阻r1的电阻值是电阻r2的电阻值的5倍。

电容器c1的阻抗值设定为与电阻r1的电阻值相应的值。同样地,电容器c2的阻抗值设定为与电阻r2的电阻值相应的值。因此,电容器c1的阻抗值大于电容器c2的阻抗值。即,电容器c1的静电电容值小于电容器c2的静电电容值。由于电阻r1的电阻值是电阻r2的电阻值的5倍,因而电容器c1的阻抗值可例示电容器c2的阻抗值的5倍。即,电容器c1的静电电容值可例示电容器c2的静电电容值的5分之1。例如,电容器c1的静电电容值可例示12pf(皮法)。电容器c2的静电电容值可例示60pf。

图6以及图7是示出比较例的功率放大电路的等效电路的电路模拟结果的图。详细地,图6是示出电源电位vcc的频率(mhz(兆赫))和第1功率放大器11以及第2功率放大器12各自的集电极电位的振幅(db(分贝))的关系的图。图7是示出电源电位vcc的频率(mhz)和第1功率放大器11以及第2功率放大器12各自的集电极电位的相位(度(degree))的关系的图。

在图6中,波形141是示出第1功率放大器11的集电极电位的振幅的波形。波形142是示出第2功率放大器12的集电极电位的振幅的波形。利用波形141示出的振幅从100mhz程度起上升,相对于此,利用波形142示出的振幅从100mhz程度起下降。

在图7中,波形143是示出第1功率放大器11的集电极电位的相位的波形。波形144是示出第2功率放大器12的集电极电位的相位的波形。利用波形143示出的相位每100mhz延迟4度程度,相对于此,利用波形144示出的相位每100mhz延迟20度程度。即,第1功率放大器11的集电极电位的相位比第2功率放大器12的集电极电位的相位靠前。

像这样,在电源电位vcc的频率为5g所要求的100mhz程度或其以上的范围内,第1功率放大器11的集电极电位的相位与第2功率放大器12的集电极电位的相位之间的相位差变大。

如果第1功率放大器11的集电极电位的相位和第2功率放大器12的集电极电位的相位不一致,则会在高频输出信号rfout中产生失真。

对如下情况进行探讨,例如电源电路103控制电源电位vcc的相位,使得高频输入信号rfin的相位和第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位一致。在该情况下,由于第1功率放大器11中的晶体管111的基极电位的相位和集电极电位的相位一致,因而在高频信号rfm中不产生失真。然而,高频信号rfm的相位和第2功率放大器12中的晶体管的集电极电位的相位不一致。即,由于第2功率放大器12中的晶体管的基极电位的相位和集电极电位的相位不一致,因而在高频输出信号rfout中产生失真。

此外对如下情况进行探讨,例如电源电路103控制电源电位vcc的相位,使得高频信号rfm的相位和第2功率放大器12中的晶体管的集电极电位的相位一致。在该情况下,高频输入信号rfin的相位和第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位不一致。即,由于第1功率放大器11中的晶体管111的基极电位的相位和集电极电位的相位不一致,因而在高频信号rfm中产生失真,进而在高频输出信号rfout中产生失真。

(第1实施方式)

图8是示出第1实施方式的功率放大电路的电路结构的图。

对于功率放大电路1的构成要素中的与比较例的功率放大电路104相同的构成要素,赋予相同的参照符号,并省略说明。功率放大电路1也可以利用在1个基板上安装了多个部件(半导体集成电路等)的混合ic(也可以称为模块)实现,但本公开不限定于此。

功率放大电路1设为包括第1功率放大器11以及第2功率放大器12这样的2级的功率放大器,但本公开不限定于此。功率放大电路1也可以包括3级以上的功率放大器。例如,功率放大电路1也可以进一步地包括插入在第1功率放大器11与第2功率放大器12之间的1个或多个功率放大器。

电源电路103和第1电源端子23以及第2电源端子24之间通过外部电源布线31电连接。外部电源布线31的一端与电源电路103电连接。外部电源布线31在分支部31a处分支为第1外部电源布线31b和第2外部电源布线31c。第1外部电源布线31b的末端部与第1电源端子23电连接。第2外部电源布线31c的末端部与第2电源端子24电连接。

另外,在本实施方式中,设为第1外部电源布线31b和第2外部电源布线31c一体地形成,但本公开不限定于此。也可以是,第1外部电源布线31b和第2外部电源布线31c分体地形成,并被连接。此外,第1外部电源布线31b和第2外部电源布线31c也可以不被连接。即,第1外部电源布线31b的另一端部以及第2外部电源布线31c的另一端部各自也可以与电源电路103直接连接。

图9是示出第1实施方式的功率放大电路的图。详细地,是对作为安装在基板131上的半导体集成电路(ic)的功率放大电路1进行俯视而观察到的图。

在基板131上,形成有外部电源布线31。外部电源布线31在分支部31a处分支为第1外部电源布线31b和第2外部电源布线31c。

在功率放大电路1的下表面(与基板131对置的面)设置有第1电源端子23以及第2电源端子24。第1电源端子23与第1外部电源布线31b电连接。第2电源端子24与第2外部电源布线31c电连接。

第1外部电源布线31b的宽度比第2外部电源布线31c的宽度窄。此外,第1外部电源布线31b的长度比第2外部电源布线31c的长度短。因此,第1外部电源布线31b的电感值大于第2外部电源布线31c的电感值。

一般地,在被多级连接的功率放大器中,后级的功率放大器的尺寸大于前级的功率放大器。即,后级的第2功率放大器12的集电极电流与前级的第1功率放大器11相比较大。因此,为了抑制第2功率放大器12中的功率损耗,优选尽可能地减小第2外部电源布线31c的电感值。即,优选尽可能地扩大第2外部电源布线31c的宽度,并优选尽可能地缩短第2外部电源布线31c的长度。

功率放大电路1的等效电路与功率放大电路104的等效电路(参照图5)相同。不过,电感器l1的电感值与功率放大电路104不同。

电感器l1的电感值设定为大于电感器l2的电感值的值。虽然可例示电感器l1的电感值根据电阻r1的电阻值相对于电阻r2的电阻值之比和电感器l2的电感值来设定,但本公开不限定于此。例如,可例示,电感器l1的电感值被设定为电阻r1的电阻值相对于电阻r2的电阻值之比和电感器l2的电感值的乘积。在此,电阻r1的电阻值相对于电阻r2的电阻值之比为5倍。因此,可例示,电感器l1的电感值设定为电感器l2的电感值的5倍。例如,可例示,在电感器l2的电感值为2nh的情况下,电感器l1的电感值设定为10nh。

图10以及图11是示出第1实施方式的功率放大电路的等效电路的电路模拟结果的图。详细地,图10是示出电源电位vcc的频率(mhz)和第1功率放大器11以及第2功率放大器12各自的集电极电位的振幅(db)的关系的图。图11是示出电源电位vcc的频率(mhz)和第1功率放大器11以及第2功率放大器12各自的集电极电位的相位(度(degree))的关系的图。

在图10中,波形151是示出第1功率放大器11的集电极电位的振幅的波形。波形152是示出第2功率放大器12的集电极电位的振幅的波形。波形142、波形151和波形152大致重叠。

在图11中,波形153是示出第1功率放大器11的集电极电位的相位的波形。波形154是示出第2功率放大器12的集电极电位的相位的波形。波形144、波形153和波形154大致重叠。即,第1功率放大器11的集电极电位的相位与第2功率放大器12的集电极电位的相位之间的相位差被抑制为大约零。

(总结)

功率放大电路1能够抑制第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位与第2功率放大器12中的晶体管的集电极电位的相位之间的相位差。由此,功率放大电路1能够抑制在高频输出信号rfout中产生失真的可能性。

对如下情况进行探讨,例如电源电路103控制电源电位vcc的相位,使得高频输入信号rfin的相位和第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位一致。在该情况下,由于第1功率放大器11中的晶体管111的基极电位的相位和集电极电位的相位一致,因而在高频信号rfm中产生失真的可能性得到抑制。进一步地,高频信号rfm的相位和第2功率放大器12中的晶体管的集电极电位的相位一致。即,由于第2功率放大器12中的晶体管的基极电位的相位和集电极电位的相位一致,因而在高频输出信号rfout中产生失真的可能性得到抑制。

<第2实施方式>

图12是示出第2实施方式的功率放大电路的电路结构的图。

对于功率放大电路2的构成要素中的与第1实施方式的功率放大电路1或比较例的功率放大电路104相同的构成要素,赋予相同的参照符号,并省略说明。功率放大电路2也可以利用在1个基板上安装了多个部件(半导体集成电路等)的混合ic(也可以称为模块)实现,但本公开不限定于此。

电源电路103和电源端子25之间通过外部电源布线32电连接。

第1内部电源布线17的一端与电源端子25电连接。第1内部电源布线17的另一端与第1功率放大器11(电感器113(参照图3)的另一端)电连接。第2内部电源布线18的一端与电源端子25电连接。第2内部电源布线18的另一端与第2功率放大器12电连接。

功率放大电路2的等效电路与功率放大电路104的等效电路(参照图5)相同。

一般地,在被多级连接的功率放大器中,后级的功率放大器的尺寸大于前级的功率放大器。即,最终级的第2功率放大器12的集电极电流与初级的第1功率放大器11相比较大。因此,为了抑制第2功率放大器12中的功率损耗,优选尽可能地减小第2内部电源布线18的电感值。即,优选尽可能地扩大第2内部电源布线18的宽度,且优选尽可能地缩短第2内部电源布线18的长度。

第1内部电源布线17的电感值设定为大于第2内部电源布线18的电感值的值。可例示,第1内部电源布线17的电感值根据电阻r1的电阻值相对于电阻r2的电阻值之比和第2内部电源布线18的电感值而设定,但本公开不限定于此。例如,可例示,第1内部电源布线17的电感值设定为电阻r1的电阻值相对于电阻r2的电阻值之比与第2内部电源布线18的电感值的乘积。在此,电阻r1的电阻值相对于电阻r2的电阻值之比为5倍。因此,可例示,第1内部电源布线17的电感值设定为第2内部电源布线18的电感值的5倍。例如,可例示在第2内部电源布线18的电感值为2nh的情况下,第1内部电源布线17的电感值设定为10nh。

可考虑用于将第1内部电源布线17的电感值设定为大于第2内部电源布线18的电感值的值的各种安装方式。例如,可考虑使第1内部电源布线17的宽度与第2内部电源布线18相比较窄。此外,可考虑使第1内部电源布线17的长度与第2内部电源布线18相比较长。

图13是示出第2实施方式的功率放大电路的第1内部电源布线的一个例子的图。如图13所示,第1内部电源布线17也可以旋涡状地卷绕。由此,由于即使在区域被限定的状态下也能够延长第1内部电源布线17的长度,因而能够增大第1内部电源布线17的电感值。

此外,也可以将电感器(部件)插入于第1内部电源布线17。

图14是示出插入于第2实施方式的功率放大电路的第1内部电源布线的电感器的图。也可以将图14所示的作为表面安装部件(surfacemountdevice:smd)的电感器41插入于第1内部电源布线17。由此,能够增大第1内部电源布线17的电感值。

第2实施方式的功率放大电路2实现与第1实施方式的功率放大电路1同样的效果。

<第3实施方式>

图15是示出第3实施方式的功率放大电路的电路结构的图。

对于功率放大电路3的构成要素中的与第1实施方式的功率放大电路1、第2实施方式的功率放大电路2或比较例的功率放大电路104相同的构成要素,赋予相同的参照符号,并省略说明。功率放大电路3也可以通过在1个基板上安装了多个部件(半导体集成电路等)的混合ic(也可以称为模块)实现,但本公开不限定于此。

电源电路103和第1电源端子23以及第2电源端子24之间通过外部电源布线121电连接。外部电源布线121的一端与电源电路103电连接。外部电源布线121的另一端侧在分支部121a处分支为第1外部电源布线121b和第2外部电源布线121c。第1外部电源布线121b的末端部与第1电源端子23电连接。第2外部电源布线121c的末端部与第2电源端子24电连接。

第2内部电源布线52的一端与第2电源端子24电连接。第2内部电源布线52的另一端与第2功率放大器12电连接。电容器16的一端与第2功率放大器12电连接。

一般地,在被多级连接的功率放大器中,后级的功率放大器的尺寸大于前级的功率放大器。即,后级的第2功率放大器12的集电极电流与前级的第1功率放大器11相比较大。因此,为了抑制第2功率放大器12中的功率损耗,优选尽可能地减小第2内部电源布线52的电感值。即,优选尽可能地扩大第2内部电源布线52的宽度,并优选尽可能地缩短第2内部电源布线52的长度。

第1内部电源布线51的一端与第2内部电源布线52的另一端电连接。第1内部电源布线51的另一端与第1功率放大器11(电感器113(参照图3)的另一端)电连接。电容器15的一端与第1功率放大器11(电感器113的另一端)电连接。

可例示,第1内部电源布线51的电感值设定为使得产生与图7中示出的波形143与波形144之间的相位差相当的延迟的值。由此,功率放大电路3能够使第1功率放大器11的集电极电位的相位和第2功率放大器12的集电极电位的相位一致。

另外,实际上,可能存在如下可能性,即,第1内部电源布线51的电感值与设计值(设定值)相比变得过大,从而第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位与第2功率放大器12中的晶体管的集电极电位的相位相比,反而延迟。因此,功率放大电路3优选在第1功率放大器11(电感器113(参照图3)的另一端)与第1电源端子23之间还包括电容器53。电容器53作为前馈电容而起作用,发挥对第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位的延迟进行补偿(推进相位)的作用。

图16是示出第3实施方式的功率放大电路的等效电路的图。功率放大电路3的等效电路包括电感器l1以及l2、电阻r1以及r2和电容器c1、c2以及c3。

电感器l2相当于第2内部电源布线52的电感分量。电感器l1相当于第1内部电源布线51的电感分量。电容器c3相当于电容器53。

电源电位vcc经由电感器l2以及l1传递到电阻r1(相当于第1功率放大器11),并且经由电容器c3传递到电阻r1(被前馈)。

功率放大电路3的第1内部电源布线51的一端与第2内部电源布线52的另一端电连接,由此能够抑制第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位与第2功率放大器12中的晶体管的集电极电位的相位之间的相位差。因此,功率放大电路3能够抑制在高频输出信号rfout中产生失真的可能性。

功率放大电路3还具备电容器c3,由此能够对第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位进行调整。由此,功率放大电路3能够进一步抑制第1功率放大器11中的晶体管111的集电极电位的相位与第2功率放大器12中的晶体管的集电极电位的相位之间的相位差。因此,功率放大电路3能够进一步抑制在高频输出信号rfout中产生失真的可能性。

另外,上述的实施方式用于使本实用新型的理解容易,并不用于限定和解释本实用新型。本实用新型能够不脱离其主旨地被变更/改良,并且其等效物也包含于本实用新型。


技术特征:

1.一种功率放大电路,其特征在于,包括:

多个功率放大器,被多级连接,对高频输入信号进行放大,并输出放大后的高频输出信号;

第1电源端子,与所述多个功率放大器中的第1功率放大器电连接;

第2电源端子,与所述多个功率放大器中的比所述第1功率放大器更靠后级的第2功率放大器电连接;

第1外部电源布线,将输出与所述高频输入信号的振幅电平相应的电源电位的电源电路和所述第1电源端子之间电连接;和

第2外部电源布线,将所述电源电路和所述第2电源端子之间电连接,

所述第1外部电源布线的电感值大于所述第2外部电源布线的电感值。

2.根据权利要求1所述的功率放大电路,其特征在于,

所述第1外部电源布线的宽度比所述第2外部电源布线的宽度窄。

3.根据权利要求1或2所述的功率放大电路,其特征在于,

所述第1外部电源布线的长度比所述第2外部电源布线的长度长。

4.一种功率放大电路,其特征在于,包括:

多个功率放大器,被多级连接,对高频输入信号进行放大,并输出放大后的高频输出信号;

电源端子,输入与所述高频输入信号的振幅电平相应的电源电位;

第1内部电源布线,将所述多个功率放大器中的第1功率放大器和所述电源端子之间电连接;和

第2内部电源布线,将所述多个功率放大器中的比所述第1功率放大器更靠后级的第2功率放大器和所述电源端子之间电连接,

所述第1内部电源布线的电感值大于所述第2内部电源布线的电感值。

5.根据权利要求4所述的功率放大电路,其特征在于,

所述第1内部电源布线的宽度比所述第2内部电源布线的宽度窄。

6.根据权利要求4或5所述的功率放大电路,其特征在于,

所述第1内部电源布线的长度比所述第2内部电源布线的长度长。

7.根据权利要求4或5所述的功率放大电路,其特征在于,

所述功率放大电路还包括:

插入于所述第1内部电源布线的电感器。

8.一种功率放大电路,其特征在于,包括:

多个功率放大器,被多级连接,对高频输入信号进行放大,并输出放大后的高频输出信号;

第2电源端子,输入与所述高频输入信号的振幅电平相应的电源电位;

第2内部电源布线,一端与所述第2电源端子电连接,另一端与所述多个功率放大器中的第2功率放大器电连接;和

第1内部电源布线,一端与所述第2内部电源布线的另一端电连接,另一端与所述多个功率放大器中的比所述第2功率放大器更靠前级的第1功率放大器电连接。

9.根据权利要求8所述的功率放大电路,其特征在于,

所述功率放大电路还包括:

第1电源端子,输入所述电源电位;和

电容器,电连接在所述第1电源端子与所述第1内部电源布线的另一端之间。

技术总结
本实用新型提供一种抑制在高频信号中产生失真的可能性的功率放大电路。包括:多个功率放大器,被多级连接,对高频输入信号进行放大,并输出放大后的高频输出信号;第1电源端子,与多个功率放大器中的第1功率放大器电连接;第2电源端子,与多个功率放大器中的比第1功率放大器更靠后级的第2功率放大器电连接;第1外部电源布线,将输出与高频输入信号的振幅电平相应的电源电位的电源电路和第1电源端子之间电连接;和第2外部电源布线,将电源电路和第2电源端子之间电连接,第1外部电源布线的电感值大于第2外部电源布线的电感值。

技术研发人员:田中聪;荒屋敷聪;向井谦治
受保护的技术使用者:株式会社村田制作所
技术研发日:2020.10.28
技术公布日:2021.06.29

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