專利名稱：用于手機的射頻功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率放大器，尤其涉及一種用于手機的射頻功率放大器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在手機射頻芯片尤其以功率放大器為主，主要采用GaAs技術(shù)。GaAs技術(shù)有幾個特點使其成為高頻率應(yīng)用的首選。GaAs是由良好的砷化鎵形成的，這種材料被射頻行業(yè)認為是制造電路板的首選材料。其中原因很簡單，I)砷化鎵電子遷移率大約是硅的6倍以上，而娃又是 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)器件的襯底。2)GaAs 襯底是半絕緣體，而CMOS的襯底則是一個導體。這種高電子的遷移率使得它可以更好的應(yīng)用在高頻率的電路上。砷化鎵集成電路，可以用來產(chǎn)生毫米級微波帶的功率。CMOS唯一可以用在頻率性能的方法就是減低柵極長度，這將導致非理想狀態(tài)下工作的特性，而這又不適合功率放大器。另外半絕緣的GaAs襯底將在芯片上提供更好的信號分離和降低一些被動元件的損失， 例如傳輸線、電感、變壓器等。但是如果襯底導電的話，這種優(yōu)勢就沒有了。因此有必要對現(xiàn)有的用于手機的射頻功率放大器進行改進，在保證性能參數(shù)的前提下，有效降低成本并進一步提聞穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于手機的射頻功率放大器，在保證性能參數(shù)的前提下，能夠有效降低成本并進一步提高穩(wěn)定性。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種用于手機的射頻功率放大器，包括輸入匹配單元、晶體管放大器和輸出匹配單元，其中，所述晶體管放大器由多個CMOS晶體管級聯(lián)而成，所述CMOS晶體管之間設(shè)有中間端匹配單元。上述的用于手機的射頻功率放大器，其中，所述輸入匹配單元由電感Lei，電阻R1, 電容C1組成，所述電阻R1和電容C1并聯(lián)后再和電感Lei串接相連，所述輸出匹配單元由并聯(lián)在一起的電感Lo,電容Co組成。上述的用于手機的射頻功率放大器，其中，所述中間端匹配單元為由電容，電感和電阻組成的T型匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗。上述的用于手機的射頻功率放大器，其中，所述CMOS晶體管的最小溝道長度為45 納米。上述的用于手機的射頻功率放大器，其中，所述晶體管放大器由兩個CMOS晶體管級聯(lián)而成，輸出功率為27dBm。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的用于手機的射頻功率放大器，通過采用多個CMOS晶體管級聯(lián)，每一級增加一些功率，降低了對每個晶體管上分擔的電壓要求，從而在保證性能參數(shù)的前提下，采用廉價的CM0S，有效降低成本并進一步提高穩(wěn)定性。


圖I為現(xiàn)有的用于手機的單級射頻功率放大器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明用于手機的多級射頻功率放大器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明用于手機的射頻功率放大器電路示意圖。圖中I輸入匹配單元2晶體管放大器3輸出匹配單元4中間端匹配單元
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。圖2為本發(fā)明用于手機的多級射頻功率放大器結(jié)構(gòu)示意圖。請參見圖2，本發(fā)明提供的用于手機的射頻功率放大器包括輸入匹配單元I、晶體管放大器2和輸出匹配單元3，其中，晶體管放大器2由多個CMOS晶體管級聯(lián)而成，所述 CMOS晶體管之間設(shè)有中間端匹配單元4。本發(fā)明提供的用于手機的射頻功率放大器，采用兩級或者是多級的功率放大器的結(jié)構(gòu)，即每一級增加一些功率，這樣可以在最后增加最后輸出功率和功率的增益，而如果采用單級的功大器設(shè)計結(jié)構(gòu)，如圖I所示，不能產(chǎn)生更大的輸出功率，另外還需要一個很大的晶體管寬度。這樣會造成很大的功率損耗。因此采用2級或者多級的功率放大器結(jié)構(gòu)會增加最后的輸出功率和增益。采用Cascade的設(shè)計結(jié)構(gòu)，即多個晶體管串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，可以增加輸入端電壓，而在每個晶體管上面分擔的電壓卻減少了，從而增加輸出的功率和功率增益。本發(fā)明提供的用于手機的射頻功率放大器，輸入匹配單元輸入匹配單元I和輸出匹配單元3可由電感，電阻和電容組成，電阻一般可以選用50歐姆的匹配電阻。當采用多級型功率放大器的設(shè)計結(jié)構(gòu)時，不單要確保輸入端還有輸出端之間的匹配問題，同時還要做好各個級別的匹配問題，確保功率的最大傳輸，使輸出端可以獲得最大的功率，中間端匹配單元4可以采用由電容，電感和電阻組成的T型匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗。Cascade功率放大器降低了對每個晶體管上分擔的電壓要求，從而在保證性能參數(shù)的前提下，晶體管可以選用45納米的CMOS晶體管，如TSMC(臺積電)公司生產(chǎn)的45納米的CMOS晶體管。下面以兩級晶體管放大器為例，每級都是一個單獨的Class-AB功率放大器，具體電路如圖3所示其中電感Lei，電阻R1，電容C1組成了輸入端的阻抗，所述電阻R1 和電容C1并聯(lián)后再和電感Lei串接相連，用于產(chǎn)生輸入信號，信號經(jīng)過晶體管Ml進行第一次放大后傳輸?shù)降诙壸鳛榫w管M2的輸入信號，而電容Cil，電感Li，電容Ci2，電容C2，電阻R2,電感Le2組成了 T型匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗，經(jīng)過精確的計算，之后通過晶體管M2，M3后信號再次放大，用于產(chǎn)生最終的輸出端的信號，并聯(lián)在一起的電感Lo,電容Co組成了輸出端的匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗，用于匹配前段網(wǎng)絡(luò)，從而使整個電路處于最佳狀態(tài)。信號經(jīng)過兩次放大后最后輸出，這樣可以產(chǎn)生更大的輸出功率。功率放大器工作在5. 2GHz。由于在高輸入功率的情況下，晶體管M3晶體管的電壓可以達到輸入電壓的2倍，所以采用Cascade的結(jié)構(gòu)來獲得更大的輸出電壓。輸入端的RLC組件提供了一個輸入端在50歐姆的匹配。而T型匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗在第一級和第二級之間用來提供匹配和增加輸入的功率，而在射頻信號端，電阻Rl和R2用來增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。整個電路處于高線形狀態(tài)，可以達到輸出功率為27dbm，而效率可以達到57%。這一個參數(shù)已經(jīng)可以達到采用GaAs材料所得出來的參數(shù)，但是CMOS的成本確會低很多，可以節(jié)約50%以上的成本。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權(quán)利要求書所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種用于手機的射頻功率放大器，包括輸入匹配單元(I)、晶體管放大器(2)和輸出匹配單元(3)，其特征在于，所述晶體管放大器(2)由多個CMOS晶體管級聯(lián)而成，所述CMOS 晶體管之間設(shè)有中間端匹配單元(4)。
2.如權(quán)利要求I所述的用于手機的射頻功率放大器，其特征在于，所述輸入匹配單元(I)由電感Lei，電阻R1,電容C1組成，所述電阻R1和電容C1并聯(lián)后再和電感Lei串接相連， 所述輸出匹配單元(3)由并聯(lián)在一起的電感Lo，電容Co組成。
3.如權(quán)利要求I所述的用于手機的射頻功率放大器，其特征在于，所述中間端匹配單元⑷為由電容，電感和電阻組成的T型匹配網(wǎng)絡(luò)阻抗。
4.如權(quán)利要求I 3任一項所述的用于手機的射頻功率放大器，其特征在于，所述 CMOS晶體管的最小溝道長度為45納米。
5.如權(quán)利要求I 3任一項所述的用于手機的射頻功率放大器，其特征在于，所述晶體管放大器(2)由兩個CMOS晶體管級聯(lián)而成，輸出功率為27dBm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于手機的射頻功率放大器，包括輸入匹配單元、晶體管放大器和輸出匹配單元，其中，所述晶體管放大器由多個CMOS晶體管級聯(lián)而成，所述CMOS晶體管之間設(shè)有中間端匹配單元。本發(fā)明提供的用于手機的射頻功率放大器，通過采用多個CMOS晶體管級聯(lián)，每一級增加一些功率，降低了對每個晶體管上分擔的電壓要求，從而在保證性能參數(shù)的前提下，能夠有效降低成本并進一步提高穩(wěn)定性。
文檔編號H03F3/20GK102594269SQ20121002955
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者馬駿 申請人:無錫木港科技有限公司