专利名称：具有反馈桥接器的放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及放大器，特别用于RF应用，包括电路板、具有设置在电路板上的至少一个晶体管封装的至少一个放大器级、以及围绕所述至少一个晶体管封装的反馈路径，所述反馈路径包括具有用于阻止直流电流过直流电流通过反馈路径的至少一个电容元件的反馈元件以及优选地还包括至少一个电感和/或电阻元件。
背景技术：
在放大器中，具体地，在功率放大器中，提供反馈路径，以使增益曲线变平并且确保相对于振荡的操作稳定性。这种反馈路径包括与反馈电路元件(即电阻器、电感器以及电容器)连接的导体形式的反馈线，其中，电阻器、电感器以及电容器的组合形成专用反馈元件。为了阻止晶体管封装的输入和输出之间的直流电流过，在这种反馈路径中使用至少一个电容器是必须的，因为电流会导致晶体管封装的短路。
用于给定应用的合适反馈路径可以实现带宽和增益起伏与频率关系的改进，以及稳定多级放大器的各个级，例如，模块化放大器的前置放大器、驱动放大器、以及特别是当要求较低输出水平时的末级放大器。
上述类型的放大器使用大体积晶体管，即相对于所使用的波长该晶体管相对较大，此后被称为封装晶体管或者晶体管封装，其被用作混合电路布局中的表面安装器件(SMD)或者嵌入式(drop-in)器件，并且需要大量的电路板空间。已知具有充分集成的反馈路径的晶体管封装，即，各个反馈环被集成在晶体管封装中，其中该晶体管封装可被用于构造放大器。通常，当实现这种类型的集成反馈方案时，不可能进行反馈元件的随后修改。
但是，对于大多数应用，仅仅可以获得没有内部反馈路径的封装晶体管。如果对于特定应用需要反馈路径，则该问题仅仅能够通过设计外部实现的反馈路径或者通过开发昂贵的用户特定晶体管来避免。
由于晶体管封装大的尺寸，已知的放大器使用包括电路板上的印制反馈线的外部反馈路径，其中所述反馈线相对较长并且这样不太合适用于高频应用，例如GHz范围的RF(射频)应用。反馈路径中的长线对于放大器的性能具有负面影响。因此，应当避免这种线。如果传输线比所使用的RF波长的大约1/10长，则该传输线被称为“长”。长线引起了阻抗变换，并且因此可能导致反馈路径中不希望的不当行为，例如，如果电感元件被用作反馈元件，则因为长线，它可能被转换成电容元件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种放大器，特别用于高频应用，它可以由标准晶体管封装构造，这样避免了使用昂贵的用户设计元件同时确保操作灵活性，并且它不会受到因为长的外部反馈线所引起的性能损失的损害。
该目的通过一种上述类型的放大器来实现，其中，反馈路径由反馈桥接器形成，该反馈桥接器包括从电路板平面引出的两条反馈线和跨接在两条反馈线之间的晶体管封装上方的反馈元件，以及其中反馈路径的长度基本上对应于围绕晶体管封装的最小路径长度。
由此，本发明提供了一种外部反馈路径的实现，它经济上是有利的以及也适合于各种应用，并且它也确保了对于随后可能的修改的高度灵活性。由于本发明的平面外桥接器结构，避免了围绕大体积晶体管封装的过长反馈线，这样减少了由现有技术方案所引起的负面影响。这导致了本发明放大器的增强性能。
优选地，反馈线从晶体管封装的两个接触标志(contact flag)引出，以便对于给定尺寸的晶体管封装最小化反馈路径的总长度，这样最大化地减少了上述长反馈线的不利影响。然而这可能不是一般的情况，根据本发明主题的另一个发展，对于常规的盒状封装，这可以通过提供相对于电路板基本上垂直的方向上引出的反馈线来实现。
在本发明放大器的一个变型中，反馈线被焊接到晶体管封装的接触标志。由此，反馈线得以被容易并且持久地固定住，这不需要任何附加的以及因此可能为昂贵的固定装置。可替换地，可将反馈线夹紧到晶体管封装的接触标志上。这对于反馈桥接器和/或其构成元件以后的修改提供了容易的机会。
在本发明放大器的一个特别优选的变型中，晶体管封装包括，即适用于相对较高电流和功率消耗的晶体管，使得该放大器可以用于在特定应用中控制和切换高电流。
优选地，本发明放大器是多级放大器，其中晶体管封装构成前置级的一部分。在本发明的一个可替换或者附加的发展中，放大器被设计为多级放大器，并且晶体管封装构成驱动放大器级的一部分。特别地，在例如移动终端应用中需要较低输出功率水平的情况下，在本发明的一个附加或者可替换的发展中，晶体管封装构成末级放大器级的一部分。按照这种方式，借助于根据本发明的放大器，可以实现各种放大特性。
为了能够进一步使本发明放大器的放大特性适用于给定的特定应用，反馈元件优选地包括电感、电容和电阻，其中至少电感和电容串联。根据本发明放大器一个可替换和/或者附加的实施例，反馈元件包括串联的电容和电阻。根据本发明放大器的另一个可替换和/或者附加的实施例，反馈元件也可以包括电感、电容和电阻，其中至少电感和电阻并联。
在其它可能的实施例中，用作直流电(DC)阻止器的电容器可以串联到电感器和电阻器，仅仅串联到电阻器，仅仅串联到电感器，或者串联到与电阻器并联的电感器。
通过参考附图的以下优选实施例的说明，可以得到本发明其它特点和特性。根据本发明，可以单独地或者结合地使用上面以及下面所述的特征。所述的实施例不应被理解为穷尽性的列举，而应被理解为关于本发明基本原理的实例。
图1是三级模块化功率放大器的示意性方框图；图2是根据本发明的使用在放大器中的反馈桥接器的侧视图；图3是根据图2的反馈桥接器的顶视图；以及图4是根据本发明的多级放大器中的单级的详细示意图。
具体实施例方式
图1显示了用于高频应用的多级功率放大器1的高度简化方框图，多级功率放大器1例如是用于不同的频带(特别是L和S带)以及各种通信标准的基站或者终端中的发送放大器。放大器1以混合电路技术来实现，并且在用于待放大信号的输入3和用于已放大信号的输出4之间的具有印制导体(参见图4)的电路板2上包括顺序连接的三个放大器级，即前置放大器级5、驱动放大器级6以及末级放大器级7。这种类型的放大器对于本领域技术人员来说是公知的。因此，为了表示简单起见，省略了放大器1的所有其它典型特征。
在实践中，为了改进放大器1关于稳定性或增益特性方面的性能，必须在前置放大器级5和/或驱动放大器级6以及在低要求输出功率水平值(例如用于移动终端应用)的情况下也在末级放大器级7中的特定晶体管周围提供反馈环/路径，其中这些放大器级包括没有任何集成反馈路径的大体积(即相对于所使用的波长相对较大)标准晶体管封装8(见图2)。为了避免晶体管封装8周围长的印刷反馈线，本发明的放大器1包括在所述晶体管封装8之一上方的至少一个外部反馈桥接器9，如图2所示。
图2显示了具有设置在平坦电路板2上的接触标志10、11的晶体管封装8。通过由两条短反馈线13、14形成的反馈路径12，在电路板2的平面外跨接晶体管封装8，所述两条反馈线13、14在基本上垂直于电路板平面的方向上引出，并且它们的上端13a、14a由反馈元件15连接。反馈元件15可以包括电阻元件R、电感元件L或者电容元件C的任何组合，根据放大器1的特定操作的需要以及如图2示意性地描述，这些元件串联或者并联，只要可以确保电容元件C被设置为使得阻止直流电流过反馈路径12(例如通过将一个电容器C串联到其它元件)。在反馈线13、14的下端13b、14b，反馈桥接器9设置有接触垫16、17，其中所述接触垫借助于合适的焊接层18、19焊接到晶体管封装8的接触标志10、11上。在所示的实施例中，垂直反馈线13、14与接触垫16、17之间的角度α、β基本上为直角，即α＝β≈90°，以便最小化跨接晶体管封装8所需要的反馈路径12的总长度。但是，在本发明范围内的不同实施例中，α和β可以取任何其它合适的值。而且，α和β没有必要是相等的值，例如，当附加的导电元件(没有示出)将被包括在接触垫16、17之一和相应的接触标志10、11之间的焊接层18、19之一中，这样升高了对应的接触垫16、17时。
图3显示了上述反馈桥接器9的顶视图。根据该图，接触垫16、17以及反馈线13、14具有共同的宽度W1，而反馈元件15可以具有较小的宽度W2。接触垫16、17和相应的反馈线13、14优选地被设计作为整体部分，其被弯曲以形成角度α、β，反馈元件15借助于现有技术中任何合适的手段连接到所述整体部分。
最后，图4更详细地显示了根据本发明的放大器1的单个放大器级，例如前置放大器级5。在电路板2上提供用于电接触放大器1的各个构成块的印刷导体20，放大器1的各个构成块其中之一是采用晶体管封装8形式的功率晶体管。后者被设置为与相应印刷导体20上它的接触标志(未示出)电接触。而且，正如参考图2和3详细描述的，通过反馈桥接器9跨接晶体管封装8。除了焊接和/或作为对焊接的替换，也可以借助于夹具21将反馈桥接器固定到电路板2上，这利用图4的虚线绘出。夹具21为整体平坦的矩形，并且设置有中心孔22，中心孔22的尺寸被设置为围绕盒装晶体管封装8，同时夹具21覆盖反馈桥接器9的接触垫16、17，以便分别将它们牢固地保持在电路板2以及相应的导体20上。夹具21通过任何合适的固定装置固定到电路板2上，该固定装置例如是与电路板中的螺孔(没有示出)相结合的螺钉23。
这样，本发明提供了一种适用于高频应用的放大器，它可以由标准的晶体管封装构成，这样避免了使用昂贵的用户设计元件，同时确保了操作和修改的灵活性，并且它不会受到由于过长外部反馈线所引起的性能损失的损害。
应该理解，本发明也可以有利地使用来跨接RF应用中的其它元件，所述元件具有这样的尺寸，即从电路板平面引出的反馈桥接器产生与板上反馈路径相比较短的反馈路径。这特别是当接触标志与待跨接元件的高度之间的距离与其在板上横向尺寸相比小得多的情况。
权利要求
1.一种放大器，特别用于RF应用，包括电路板、具有设置在所述电路板上的至少一个晶体管封装的至少一个放大器级、以及围绕所述至少一个晶体管封装的反馈路径，所述反馈路径包括具有用于阻止直流电流流过所述反馈路径的至少一个电容元件的反馈元件，以及优选地还包括至少一个电感元件和/或电阻元件，其中，所述反馈路径由反馈桥接器形成，所述反馈桥接器包括从所述电路板的平面引出的两条反馈线以及跨接在所述两条反馈线之间的所述晶体管封装上方的所述反馈元件，以及所述反馈路径的长度基本上对应于围绕所述晶体管封装的最小路径长度。
2.根据权利要求1的放大器，其中，所述反馈线从所述晶体管封装的两个接触标志引出。
3.根据权利要求1的放大器，其中，所述反馈线在相对于所述电路板基本上垂直的方向上引出。
4.根据权利要求1的放大器，其中，所述反馈线被焊接到所述晶体管封装的接触标志。
5.根据权利要求1的放大器，其中，所述反馈线被夹紧到所述晶体管封装的接触标志上。
6.根据权利要求1的放大器，其中，所述晶体管封装包括功率晶体管。
7.根据权利要求1的放大器，其中，它是多级放大器，并且所述晶体管封装构成前置放大器级、驱动放大器级和/或末级放大器级的一部分。
8.根据权利要求1的放大器，其中，所述反馈元件包括电感、电容和电阻，其中至少所述电感和所述电容串联。
9.根据权利要求1的放大器，其中，反馈元件包括串联的电容和电阻。
10.根据权利要求1的放大器，其中，所述反馈元件包括电感、电容和电阻，其中至少所述电感和所述电阻并联。
全文摘要
一种放大器，特别用于RF应用，包括电路板(2)、具有设置在电路板(2)上的至少一个晶体管封装(8)的至少一个放大器级、以及围绕至少一个晶体管封装(8)的反馈路径(12)，所述反馈路径(12)包括具有用于阻止直流电流过反馈路径(12)的至少一个电容元件(C)的反馈元件(15)，以及优选地还包括至少一个电感元件(L)和/或电阻元件(R)。为了减少由于长印制反馈线对放大器性能的负面影响，在根据本发明的放大器中的反馈路径由反馈桥接器(9)形成，所述反馈桥接器(9)包括在晶体管封装(8)的两个接触标志(10、11)处从电路板(2)平面引出的两条反馈线(13、14)以及跨接在两条反馈线(13、14)之间的所述晶体管封装上方的反馈元件(15)。
文档编号H03F1/34GK1897458SQ200610092289
公开日2007年1月17日 申请日期2006年6月16日 优先权日2005年7月12日
发明者迪尔克·维格纳, 托马斯·默克 申请人:阿尔卡特公司