贯通接地TWV地GND的数量条件下，本发明多模功率放大器输出级的单位放大单元晶体管大小可以是传统设计中单位放大单元晶体管的一半，并且各个单位放大单元距离地GND的距离相比于传统设计中而言更接近一致，从而减少了各个单位放大单元到地的电感不均衡以及散热不均衡。多模功率放大器不但能保持线性功率放大电路的既有线性度，而且同时降低了半导体晶体管的结温，从而提高了功率放大器的效率。在实际应用中，这种平衡散热的接地方式还能够节省芯片面积，在同等芯片面积上能够排列更多的晶圆贯通接地TWV达到更好的散热目的，同时提高了放大器的效率。
[0051 ]本实施例中，一种多模功率放大器的应用，主要由多模功率放大器与功率模式控制电路构成多模功率放大模块；
[0052]其中的功率模式控制电路分别通过M组偏置电压或偏置电流来相应控制M级级联放大电路;第i组偏置电压或偏置电流包含N1个偏置电压或偏置电流并相应控制化个并联连接的单位放大单元;各级放大电路中各个基本放大单元阵列的偏置电压或是偏置电流由功率模式控制电路分别独立控制。当多模功率放大器处于高功率输出模式时，各级放大电路的各个基本放大单元通过偏置电压或偏置电流均设为导通状态；当多模功率放大器处于中功率或是低功率输出模式时，各级放大电路的部分基本放大单元通过偏置电压或偏置电流设为导通状态，其余部分基本放大单元通过偏置电压或偏置电流均设为关闭状态;从而实现对多模功率放大器的射频增益和不同输出功率的优化。
[0053]这种设计方案能达到在任意功率下对功率放大器的性能通过M组偏置电压或偏置电流来相应控制M级级联放大电路;第i组偏置电压或偏置电流包含N1个偏置电压或偏置电流并相应控制化中全部或是部分的单位放大单元来对射频信号进行相应的放大并进行其它射频放大器性能的优化，从而达到多功率的可调节。
[0054]功率模式控制电路通过偏置电压或偏置电流能对多模功率放大器的功率进行控制，从而实现高中低三种功率的输出模式或是高低两种输出功率的输出模式。
[0055]多模功率放大器的多模切换方法为:
[0056]多模功率放大器中各个级联的放大电路的各个并联连接的单位放大单元的偏置电压或偏置电流是由功率模式控制电路的独立控制来优化在不同线性模式下和/或不同通信制式下的性能。
[0057]本发明提供了一种射频放大器及其模块通路中核心元件均可调节的方案，其中功率放大器的每级均可调节来参与最终输出功率可调，其中输出级放大器电路采用全新的平衡接地的连接方式。其中功率模式控制电路可以由CMOS或是SOI技术的芯片，多级级联功率放大器的设计可以是任何适合放大器的半导体技术，例如可以包括且不局限于CMOS的技术，SOI的技术，GaAs HBT的技术，GaAs pHEMT的技术，GaN HEMT的技术，LDMOS的技术，甚至可以是多种半导体技术的组合，例如放大器的第一级放大电路由CMOS或SOI技术设计，第二级放大电路由GaAs HBT技术设计。其中负载输出匹配电路中的阻抗元件可以是无源分立元件，或者基于半导体集成技术的无源元件，或者是基于基板工艺，但不局限于上述实现方式，也可以是上述的多种技术的组合。
[0058]本发明提供了一种多模且平衡散热高效率的可控功率放大器及包含该放大器及其模块的方案，其主要应用可以在射频终端设备包括并不局限于移动电话，平板电脑，笔记本电脑，车载电子的无线通信设备，物联网的无线通信设备等等。此外本发明的多模放大器及其模块也可以应用在其它无线通信设备之中，包括并不局限于通信基站，卫星无线通信，军用无线通信设备等等。因此本发明所提出的技术方案，可以应用于需要多功率模式且工作带宽可调的任何无线通信终端，并且不受具体通信频段的限制。任何在具体电路或芯片布局实现形式上的变化，都包括在本专利的涵盖范围之内。
【主权项】
1.一种平衡散热的多模功率放大器，其特征是包括:M级级联放大电路和输出匹配电路;所述M级级联放大电路的第i个级联的放大电路中包含化个并联连接的单位放大单元;I<i<MiM >2 ； 射频信号从所述M级级联放大电路的第i个级联的放大电路的输入端进入并经过N1个并联连接的单位放大单元的放大后，再输出至第i+Ι个级联的放大电路的输入端进行放大，直到经过第M个级联的放大电路的放大后，获得级联放大信号并传递给所述输出匹配电路； 所述输出匹配电路对所述级联放大信号进行负载优化匹配后输出至天线。2.根据权利要求1所述的多模功率放大器，其特征是，设置所述多模功率放大器输出级中第M个级联放大电路的Nm个并联连接的单位放大单元为对称排列的两个阵列；每个阵列包含Nm/2个并联连接的单位放大单元，且分别设置在一组地线GND的两侧； 所述一组地线GND是由X个晶圆贯通接地TWV排成一列组成； 每个阵列中的各个单位放大单元分别通过其晶体管的发射极或是栅极与一组地线GND中相对应的地线GND相连； 每个阵列中的各个单位放大单元分别通过其晶体管的集电极或漏级与一组电源线VCC相对应的电源线VCC相连； 所述一组电源线VCC为第M个级联放大电路的输出线，并由J个芯片上焊盘Bond Pad排成一列组成； 所述一组地线与所述一组电源线VCC为平行设置。3.—种多模功率放大器的应用，其特征是，所述多模功率放大器与功率模式控制电路构成多模功率放大模块； 所述功率模式控制电路分别通过M组偏置电压或偏置电流来相应控制M级级联放大电路;第i组偏置电压或偏置电流包含N1个偏置电压或偏置电流并相应控制化个并联连接的单位放大单元，从而实现对所述多模功率放大器的射频增益和不同输出功率的优化。4.根据权利要求3所述的多模功率放大器的应用，其特征是，所述功率模式控制电路通过偏置电压或偏置电流能对所述多模功率放大器的功率进行控制，从而实现高中低三种功率的输出模式或是尚低两种输出功率的输出模式。5.根据权利要求3所述的多模功率放大器的应用，其特征是，所述多模功率放大器的多模切换方法为: 所述多模功率放大器中各个级联的放大电路的各个并联连接的单位放大单元的偏置电压或偏置电流是由所述功率模式控制电路的独立控制来优化在不同线性模式下和/或不同通信制式下的性能。6.一种移动终端，其特征是:所述移动终端具有如权利要求1或2所述的多模功率放大器。
【专利摘要】本发明公开了一种能够平衡散热的多模功率放大器及其应用，该多模功率放大器利用至少两级的放大电路以级联方式连接，通过灵活配置各级放大电路中的各个单位放大单元的偏置电压或偏置电流可以在不同功率输出要求下实现功率放大器的射频增益，线性度以及效率的优化，同时本发明的输出级放大电路的散热接地方式与市场现有的功率放大器产品的输出级放大电路的散热接地方式不同，这种新的平衡散热的接地方式能够降低功率放大器电路中HBT晶体管的结温，并且能够提高功率放大器的效率。
【IPC分类】H03F1/32, H03F1/02, H03F3/193, H03F3/21
【公开号】CN105680801
【申请号】CN201610019044
【发明人】马雷, 彭小滔, 蔡志强
【申请人】合肥雷诚微电子有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月8日