具有共享的共基极偏置的功率放大系统的制作方法
【专利摘要】具有共享的共基极偏置的功率放大系统。一种功率放大系统可包括多个共射共基放大器区块。所述多个共射共基放大器区块中的每一个可包括第一晶体管和第二晶体管。所述功率放大器系统可包括多个共射极偏置部件。所述多个共射极偏置部件中的每一个可耦接到所述多个共射共基放大器区块中相应的一个的所述第一晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中所述相应的一个的所述第一晶体管。所述功率放大系统可包括共基极偏置部件，其耦接到所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管。
【专利说明】具有共享的共基极偏置的功率放大系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2015年2月15日提交的题为“COMMON CASCODE BASE BIASING”的美国临时申请N0.62/116，497的优先权，其公开内容特此通过引用明确地整体合并于此。
技术领域
[0003]本申请总体上涉及功率放大器。
【背景技术】
[0004]功率放大系统可包括与多个频率带对应的多个功率放大器级。偏置(biasing)每个功率放大器级，尤其是在每个级包括多个晶体管时，可能包括重复的偏置(bias)电路系统、控制电路系统和对应的路由。
【发明内容】
[0005]根据一些实施方式，本申请涉及一种功率放大系统。所述功率放大系统包括多个共射共基放大器区块。所述多个共射共基放大器区块中的每一个包括第一晶体管和第二晶体管。所述功率放大器系统包括多个共射极偏置部件。所述多个共射极偏置部件中的每一个耦接到所述多个共射共基放大器区块中相应的一个的所述第一晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中所述相应的一个的所述第一晶体管。所述功率放大系统包括共基极偏置部件，其耦接到所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管。
[0006]在一些实施例中，所述功率放大系统还可包括控制器，所述控制器配置为基于频带选择信号控制所述多个共射极偏置部件。在一些实施例中，所述控制器可配置为基于所述频带选择信号使能所述多个共射极偏置部件中的一个或多个以提供相应的第一偏置信号给所述多个共射共基放大器区块中的相应的一个或多个的所述第一晶体管的基极。在一些实施例中，所述控制器可配置为不论所述频带选择信号为何，使能所述共基极偏置部件以提供第二偏置信号给所述多个共射共基放大器区块中的每个的所述第二晶体管的基极。
[0007]在一些实施例中，所述第一偏置信号可以是基于目标输出功率的。在一些实施例中，所述第二偏置信号可以是基于目标输出功率的。
[0008]在一些实施例中，所述第二偏置信号可以源自耦接到所述共基极偏置部件并且由来自电池的电压供电的电流源。在一些实施例中，所述第一偏置信号可以源自耦接到所述多个共射极偏置部件中的所述一个或多个并且由来自电池的电压供电的相应电流源。
[0009]在一些实施例中，所述功率放大系统还可包括多个RC去耦部件。每个RC去耦部件可包括电阻器和电容器，所述电阻器耦接在所述共基极偏置部件与所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的第二晶体管的基极之间，所述电容器耦接在所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的所述第二晶体管的基极与地电压之间。
[0010]在一些实施例中，所述多个共射共基放大器区块中的每个的所述第二晶体管的集电极可以经由相应的电感器耦接到供电电压。
[0011]在一些实施例中，所述多个共射共基放大器区块中的每个的所述第二晶体管的集电极可以经由相应的输出匹配和滤波部件耦接到天线开关部件。在一些实施例中，所述多个输出匹配和滤波部件中的每个可对应于多个频率带中的相应一个。在一些实施例中，所述多个输出匹配和滤波部件中的每个可配置为用中心位于多个频率带中相应的一个处的滤波器对输出RF信号进行滤波。
[0012]在一些实施例中，所述天线开关部件可配置为输出在所述多个输出匹配和滤波部件中的选定一个处接收到的信号。在一些实施例中，所述天线开关部件可配置为组合和输出在所述多个输出匹配和滤波部件中的多个处接收到的信号。
[0013]在一些实施例中，所述功率放大系统还可包括多个输入匹配部件，其耦接到所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的所述第一晶体管的基极，并且配置为匹配多个频率带中的相应一个处的输入RF信号。
[0014]在一些实施例中，所述功率放大系统还可包括多个RC去耦部件。所述RC去耦部件中的每一个可包括电阻器和电容器，所述电阻器耦接在相应的共射极偏置部件与所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的所述第一晶体管的基极之间，所述电容器耦接在所述多个共射共基放大器区块中的所述相应一个的所述第二晶体管的基极与所述多个输入匹配部件中的相应一个之间。
[0015]在一些实施方式中，本申请涉及一种射频RF模块，其包括配置为容纳多个部件的封装衬底。所述RF模块包括实施在所述封装衬底上的功率放大系统。所述功率放大系统包括多个共射共基放大器区块。所述多个共射共基放大器区块中的每一个包括第一晶体管和第二晶体管。所述功率放大系统包括多个共射极偏置部件。所述多个共射极偏置部件中的每一个耦接到所述多个共射共基放大器区块中相应的一个的所述第一晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中所述相应的一个的所述第一晶体管。所述功率放大系统包括共基极偏置部件，其耦接到所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管。
[0016]在一些实施例中，所述RF模块可以是前端模块FEM。
[0017]在一些实施方式中，本申请涉及一种无线装置，包括配置为生成射频RF信号的收发机。所述无线装置包括与所述收发机通信的前端模块FEM。所述FEM包括配置为容纳多个部件的封装衬底。所述FREM还包括实施在所述封装衬底上的功率放大系统。所述功率放大系统包括多个共射共基放大器区块。所述多个共射共基放大器区块中的每一个包括第一晶体管和第二晶体管。所述功率放大系统包括多个共射极偏置部件。所述多个共射极偏置部件中的每一个耦接到所述多个共射共基放大器区块中相应的一个的所述第一晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中所述相应的一个的所述第一晶体管。所述功率放大系统包括共基极偏置部件，其耦接到所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管。所述无线装置包括与所述FEM通信的天线。所述天线配置为发射所述RF信号的放大版本。
[0018]出于概述本申请的目的，已经在这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应该理解，根据本发明的任何具体实施例，不一定要实现所有这些优点。因而，可以按照实现或优化如在这里教导的一个优点或一组优点的方式来实施或实现本发明，而不需要实现如在这里可以教导或建议的其它优点。
【附图说明】
[0019]图1示出示例无线系统或架构(architecture)。
[0020]图2示出在一些实施方式中，放大系统可包括具有一个或多个功率放大器的射频(RF)放大器组件。
[0021]图3A-3E示出功率放大器的非限制性示例。
[0022]图4示出在一些实施方式中，放大系统可实施为高电压(HV)功率放大系统。
[0023]图5不出在一些实施例中，功率放大系统可包括多个共射共基(cascode)放大器区块(sect1n)。
[0024]图6示出在一些实施例中，功率放大系统可具有多个共享的共基极偏置部件(component)。
[0025]图7示出处理RF信号的方法的流程表示图。
[0026]图8示出具有一个或多个这里描述的特征的模块。
[0027]图9示出具有一个或多个这里描述的特征的无线装置。
【具体实施方式】
[0028]这里提供的标题(如果有的话)仅是为了便利，而不一定影响要求保护的发明的范围和含义。
[0029]参照图1，本申请的一个或多个特征总体上涉及具有放大系统52的无线系统或架构50。在一些实施例中，放大系统52可实施为一个或多个器件，这些器件可用于无线系统/架构50中。在一些实施例中，无线系统/架构50可实施在例如便携式无线装置中。这样的无线装置的示例描述于此。
[0030]图2示出图1的放大系统52 —般包括具有一个或多个功率放大器(PA)的射频(RF)放大器组件54。在图2的示例中，三个PA 60a-60c示为形成RF放大器组件54。将理解，亦可实施其他数量的PA。还将理解，本申请的一个或多个特征也可实施在具有其他类型的RF放大器的RF放大器组件中。
[0031]在一些实施例中，RF放大器组件54可实施在一个或多个半导体晶片(die)上，这样的晶片可包括在诸如功率放大器模块(PAM)或前端模块(FEM)之类的封装模块中。这样的封装模块一般安装在与例如便携式无线装置相关联的电路板上。
[0032]放大系统52中的PA(例如60a_60c) —般由偏置系统56偏置。此外，用于PA的供电电压一般由供电系统58提供。在一些实施例中，偏置系统56和供电系统58中的任一个或两者可包括在具有RF放大器组件54的前述封装模块中。
[0033]在一些实施例中，放大系统52可包括匹配网络62。这样的匹配网络可配置为向RF放大器组件54提供输入匹配和/或输出匹配功能。
[0034]为了说明，将理解，图2的每个PA^O)能以多种方式实施。图3A-3E示出可如何配置这样的PA的非限制性示例。图3A示出具有放大晶体管64的示例PA，其中输入RF信号(RF_in)被提供给晶体管64的基极，放大后的RF信号(RF_out)通过晶体管64的集电极输出。
[0035]图3B示出具有分级布置的多个放大晶体管(例如64a、64b)的示例PA。输入RF信号(RF_in)被提供给第一晶体管64a的基极，来自第一晶体管64a的放大后的RF信号通过其集电极输出。来自第一晶体管64a的放大后的RF信号被提供给第二晶体管64b的基极，来自第二晶体管64b的放大后的RF信号通过其集电极输出，由此产生PA的输出RF信号(RF_out)ο
[0036]在一些实施例中，图3B的前述示例PA配置可被描绘为图3C所示的两级或更多级。第一级64a可配置为例如驱动级，第二级64b可配置为例如输出级。
[0037]图3D示出在一些实施例中，PA可配置为多尔蒂(Doherty)PA。这样的多尔蒂PA可包括放大晶体管64a、64b，配置为提供输入RF信号(RF_in)的载波放大和峰值放大以产生放大输出RF信号(RF_out)。输入RF信号可由分离器(splitter)分离为载波部分和峰值部分。放大后的载波和峰值信号可由组合器(combiner)组合以产生输出RF信号。
[0038]图3E示出在一些实施例中，PA可以用共射共基(cascode)配置来实施。输入RF信号(RF_in)可被提供给操作为共射极(common emitter)器件的第一放大晶体管64a的基极。第一放大晶体管64a的输出可通过其集电极提供并且可被提供至操作为共基极(common base)器件的第二放大晶体管64b的发射极。第二放大晶体管64b的输出可通过其集电极提供，从而产生PA的放大输出RF信号(RF_out)。
[0039]在图3A-3E的各种示例中，放大晶体管描述为诸如异质结双极晶体管(HBT)之类的双极结晶体管(BJT)。将理解，本申请的一个或多个特征也可实施在其他类型的晶体管诸如场效应晶体管(FET)中或者用其来实施。
[0040]图4示出在一些实施例中，图2的放大系统52可实施为高电压(HV)功率放大系统70。这样的系统可包括HV功率放大器组件54，其配置为包括一些或全部PA (例如60a-60c)的HV放大操作。如这里描述的那样，这样的PA可被偏置系统56偏置。在一些实施例中，前述HV放大操作可由HV供电系统58促成。在一些实施例中，可实施接口系统72以提供HV功率放大器组件54与偏置系统56和HV供电系统58中的任一个或两者之间的接口功能。
[0041]并行放大器链(chain)，例如与多个频率带对应的多个功率放大子系统，可针对链的每个信号路径采用独立的偏置控制。这样的系统可包括支持单个模块内的多个放大器的偏置电路系统(bias circuitry)和多个接口线路的重复。例如，系统可包括用于多个功率放大子系统区块中的每个的单独的偏置电流缓冲器和控制接口。
[0042]这里描述的是一种包括多个增益级的功率放大系统，所述多个增益级共享公共偏置线路和偏置电流缓冲器电路以向每个增益级的共基极的共射共基级(common basecascode stage)提供偏置。非激活放大器(或者功率放大子系统区块)通过消除用于所述非激活放大器的相应共射极的共射共基级的基准电流而被禁止(disable)(或者未被使能(enable))，即使所述共基极的共射共基级保持为被偏置。如下面进一步描述的那样，所述功率放大系统还可包括在每个放大器处的RC去耦(decoupling)以提供共享放大器区块的隔离。
[0043]图5示出在一些实施例中，功率放大系统500可包括多个共射共基放大器区块。虽然图5示出三个共射共基放大器区块，但是将理解，功率放大系统500可包括任何数量的共射共基放大器区块，诸如两个、三个、四个或更多共射共基放大器区块。每个共射共基放大器区块包括具有第一晶体管552a-552c的共射极级(common emitter stage)和具有第二晶体管 551a_551c 的共基极级(common base stage)。
[0044]每个第一晶体管552a_552c的基极经由RC去耦部件耦接到相应的共射极偏置部件520a-520c和相应的输入匹配部件530a_530c。在一些实施方式中，每个输入匹配部件530a-530c配置为匹配多个频率带中的相应频率带处的输入RF信号(或输入信号频率分量)。特别地，每个RC去耦部件包括耦接在第一晶体管552a-552c的基极与共射极偏置部件520a-520c之间的电阻器544a_544c，并且还包括耦接在第一晶体管552a_552c的基极与输入匹配部件530a-530c之间的电容器545a_545c。每个第一晶体管552a_552c的漏极耦接到地电势。
[0045]每个第二晶体管551a_551c的基极经由RC去耦部件耦接到共享的共基极偏置部件510和地电势。特别地，每个RC去耦部件包括耦接在第二晶体管551a-551c的基极与共基极偏置部件510之间的电阻器542a-542c，并且还包括耦接在第二晶体管551a_551c的基极与地电势之间的电容器543a-543c。
[0046]每个第二晶体管551a_551c的集电极经由相应的电感器541a_541c耦接到供电电压(Vcc)。在一些实施方式中，供电电压源自电池电压(Vbatt)，并且可以大于或小于电池电压。供电电压可以由功率管理系统(如下面关于图9和10描述的)提供。每个第二晶体管551a-551c的集电极还经由相应的输出匹配和滤波部件560a_560c耦接到天线开关部件570。在一些实施方式中，每个输出匹配和滤波部件560a-560c对应于多个频率带中相应的一个。在一些实施方式中，每个输出匹配和滤波部件560a-560c配置为用中心位于所述多个频率带中相应的一个处的滤波器对输出RF信号进行滤波。
[0047]在一些实施方式中，对于单频带发射，天线开关部件570配置为输出(例如向天线580输出)在多个输出匹配和滤波部件560a-560c中选定的一个处接收到的信号，例如，如频带选择信号所指示的那样。在一些实施方式中，对于多频带发射(例如载波聚合(carrier aggregat1n))，天线选择开关570配置为组合和输出(例如向天线580输出)在输出匹配和滤波部件560a-560c中的多个处接收到的信号，例如，如频带选择信号所指示的那样。
[0048]共射极偏置部件520a_520c中的每个是可控的，以偏置多个共射共基放大器区块中相应的一个的第一晶体管552a-552c。共基极偏置部件510是可控的，以偏置多个共射共基放大器区块中的每个的第二晶体管551a-551c。为此，功率放大系统500包括控制器590，控制器590配置为控制共射极偏置部件520a-520c和共基极偏置部件510。
[0049]控制器590接收指示将要由功率放大系统500放大的输入信号的一个或多个频率带的频带选择信号(BSS)。作为响应，控制器590生成使能相应的一个或多个共射共基放大器区块(并且不使能其他的共射共基放大器区块)的控制信号(CB1、CE1、CE2、CE3)。
[0050]例如，如果频带选择信号指示输入信号仅包括与包括晶体管551b和552b的第二共射共基放大器区块对应的第二频率带(进而，仅包括与RFin2对应的一个频率分量)，则控制器590生成共基极偏置部件控制信号CBl以偏置第二晶体管551a-551c中的每个，并且生成各个共射极偏置部件控制信号CE1-CE3以不偏置第一共射共基放大器区块的第一晶体管552a，偏置第二共射共基放大器区块的第一晶体管552b，并且不偏置第三共射共基放大器区块的第一晶体管552c。
[0051]响应于接收到用于偏置第二共射共基放大器区块的第一晶体管552b的共射极偏置部件控制信号CE2，第二共射极偏置部件520b生成第一偏置信号并且将第一偏置信号提供给第二共射共基放大器区块的第一晶体管552b的基极。第一偏置信号可以是偏置电压或偏置电流。
[0052]响应于接收到用于偏置第二晶体管551a_551c中的每个的共基极偏置部件控制信号CB1，共基极偏置部件510生成第二偏置信号并且将第二偏置信号提供给第二晶体管551a-551c中的每个的基极。该偏置信号可以是偏置电压或偏置电流。
[0053]第一偏置信号和第二偏置信号可以源自相应的电流源512、522a_522c，其由来自电池的电压(Vbatt)供电并且分别耦接到共基极偏置部件510和共射极偏置部件520a_520c。
[0054]在一些实施方式中，(多个)第一偏置信号和第二偏置信号是基于目标输出功率的。指示目标输出功率(Pout)的信号可由控制器590接收并且控制信号可控制偏置部件以基于目标输出功率生成偏置信号。
[0055]因此，功率放大系统500包括多个共射共基放大器区块，多个共射共基放大器区块中的每个包括第一晶体管552a-552c (或共射极晶体管)和第二晶体管551a_551c (或共基极晶体管)。功率放大系统500还包括多个共射极偏置部件50a-520c，共射极偏置部件520a-520c中的每个耦接到多个共射共基放大器区块中的相应一个的第一晶体管552a-552c的基极，并且是可控的(例如通过控制器590)以偏置多个共射共基放大器区块中的相应一个的第一晶体管552a-552c。所述功率放大系统还包括共基极偏置部件510，其耦接到多个共射共基放大器区块中的每个的第二晶体管551a-551c的基极并且是可控的以偏置多个共射共基放大器区块中的每个的第二晶体管551a-551c。
[0056]如图5所示，在一些实施方式中，功率放大器系统500仅包括单个共基极偏置部件510。因此，缓冲器电路面积和信号路由可有利地减少。此外，由于即使对于非激活的共射共基放大器区块，共基极偏置电压也可以是激活的，所以隔离可得到改善。
[0057]如上所述，功率放大系统500还包括控制器590，控制器590配置为基于频带选择信号控制多个共射极偏置部件520a-520c。例如，控制器590可以配置为基于频带选择信号使能多个共射极偏置部件520a-520c中的一个或多个，以提供相应的第一偏置信号给多个共射共基放大器区块中相应的一个或多个的第一晶体管552a_552c的基极。控制器还可配置为不论频带选择信号为何，使能共基极偏置部件510以提供第二偏置信号给多个共射共基放大器区块中的每个的第二晶体管551a-551c的基极。
[0058]图6示出在一些实施例中，功率放大系统600可具有多个共享的共基极偏置部件。虽然图6示出了两个共射共基放大器区块，但是将理解的是，功率放大系统600可包括任意数量的共射共基放大器区块，诸如两个、三个、四个或更多共射共基放大器区块。此外，虽然图6将每个共射共基放大器区块示为包括三个晶体管，但是将理解的是，每个共射共基放大器区块可包括任意数量的晶体管，诸如两个、三个、四个或更多晶体管。每个共射共基放大器区块包括具有第一晶体管652a-652b的共射极级和具有第二晶体管651a_651b以及第三晶体管653a-653b的共基极级。
[0059]每个第一晶体管652a_652b的基极经由RC去耦部件耦接到相应的共射极偏置部件620a-620b和相应的输入匹配部件630a_630b。特别地，每个RC去耦部件包括耦接在第一晶体管652a-652b的基极和共射极偏置部件620a_620b之间的电阻器644a_644b，并且还包括耦接在第一晶体管652a-652b的基极与输入匹配部件630a_630b之间的电容器645a-645b0每个第一晶体管52a_652b的漏极耦接到地电势。
[0060]每个第二晶体管651a_651b的基极经由RC去耦部件耦接到第一共享共基极偏置部件610和地电势。特别地，每个RC去耦部件包括耦接在第二晶体管651a-651b的基极与第一共基极偏置部件610之间的电阻器642a-642b，并且还包括耦接在第二晶体管651a-651b的基极与地电势之间的电容器643a_643b。
[0061]每个第二晶体管651a-651b的集电极经由相应的电感器641a_641b耦接到供电电压(Vcc)。每个第二晶体管651a-651b的集电极还经由相应的输出匹配和滤波部件660a-660b耦接到天线开关部件670。
[0062]第三晶体管653a_653b的基极经由RC去耦部件耦接到第二共享共基极偏置部件616和地电势。特别地，每个RC去耦部件包括耦接在第三晶体管653a-653b的基极和第二共基极偏置部件616之间的电阻器646a-646b，并且还包括耦接在第三晶体管653a_653b的基极与地电势之间的电容器647a-647b。
[0063]共射极偏置部件620a_620b是可控的以偏置多个共射共基放大器区块中的相应一个的第一晶体管652a-652b。第一共基极偏置部件610是可控的以偏置多个共射共基放大器区块中的每个的第二晶体管651a-651b。第二共基极偏置部件616是可控的以偏置多个共射共基放大器区块中的每个的第三晶体管653a-653b。为此，功率放大系统600包括控制器690，控制器690配置为控制共射极偏置部件620a-620b和共基极偏置部件610、616。
[0064]控制器690接收指示将要由功率放大系统600放大的输入信号的一个或多个频率带的频带选择信号(BSS)。作为响应，控制器690生成控制信号(CB1、CB2、CE1、CE2)以使能相应的一个或多个共射共基放大器区块(并且不使能其他的共射共基放大器区块)。
[0065]例如，如果频带选择信号指示输入信号仅包括与包括晶体管651b、652b和653b的第二共射共基放大器区块对应的第二频率带(进而，仅包括与RFin2对应的一个频率分量)，则控制器690生成第一共基极偏置部件控制信号CBl来偏置每个第二晶体管65la-65Ib，生成第二共基极偏置部件控制信号CB2来偏置每个第三晶体管653a_653b，并且生成相应的共射极偏置部件控制信号CE1-CE2以不偏置第一共射共基放大器区块的第一晶体管652a而偏置第二共射共基放大器区块的第一晶体管652b。
[0066]响应于接收到用于偏置第二共射共基放大器区块的第一晶体管652b的共射极偏置部件控制信号CE2，第二共射极偏置部件620b生成第一偏置信号并且将第一偏置信号提供给第二共射共基放大器区块的第一晶体管652b的基极。第一偏置信号可以是偏置电压或偏置电流。
[0067]响应于接收到用于偏置每个第二晶体管651a_651b的第二共基极偏置部件控制信号CB1，第一共基极偏置部件610生成第二偏置信号并且将第二偏置信号提供给每个第二晶体管651a_651b的基极。该偏置信号可以是偏置电压或偏置电流。
[0068]响应于接收到用于偏置每个第三晶体管653a_653b的第二共基极偏置部件控制信号CB2，第二共基极偏置部件616生成第三偏置信号并且将第三偏置信号提供给每个第三晶体管653a-653b的基极。该偏置信号可以是偏置电压或偏置电流。第三偏置信号可以不同于第二偏置信号。特别地，第三偏置信号可以小于第二偏置信号。
[0069]第一偏置信号、第二偏置信号和第三偏置信号可以源自相应的电流源612、618、622a-622b，其由来自电池的电压供电并且分别耦接到第一共基极偏置部件610、第二共基极偏置部件616和共射极偏置部件620a-620b。
[0070]图7示出处理RF信号的方法的流程表示图。在一些实施方式中(并且如下面作为示例详细描述的)，方法700至少部分地由控制器执行，诸如图5的控制器590。在一些实施方式中，方法700至少部分地由处理逻辑器执行，包括硬件、固件、软件或它们的组合。在一些实施方式中，方法700至少部分地通过处理器执行储存在非暂时性计算机可读介质(例如存储器)中的代码来执行。
[0071]方法700始于在块710处控制器接收指示将要放大和发射的射频(RF)输入信号的一个或多个频率带的频带选择信号。
[0072]在块720处，控制器偏置多个共射共基放大器区块中的每个的共基极级。控制器可通过发送控制信号给耦接到多个共射共基放大器区块中的每个的共基极级的共基极偏置部件来偏置多个共射共基放大器区块中的每个的共基极级。在一些实施方式中，控制器接收指示目标输出功率的信号并且基于目标输出功率来偏置多个共射共基放大器区块中的每个的共基极级。
[0073]在块730处，控制器偏置共射共基放大器区块的子集的共射极级，共射共基放大器区块的子集中的每个对应于一个或多个频率带中由频带选择信号指示的一个。在一些实施方式中，所述子集可包括共射共基放大器区块中的单个。在一些实施方式中，所述子集可包括共射共基放大器区块中的全部。控制器可通过将相应的控制信号发送到与共射共基放大器区块的子集的共射极级耦接的相应共射极偏置部件来偏置共射共基放大器区块的子集的共射极级。如上所述，在一些实施方式中，控制器接收指示目标输出功率的信号并且基于目标输出功率来偏置多个共射共基放大器区块的子集中的每个的共射极级。
[0074]通过用控制器偏置多个共射共基放大器区块中的每个的共基极级和多个共射共基放大器区块的子集的共射极级，共射共基放大器区块放大输入RF信号(或其频率分量)并且产生(其可被组合并且经由天线发射的频率分量的)输出RF信号。
[0075]图8示出在一些实施例中，功率放大系统(例如图5所示的)的一些或全部可实施在模块中。这样的模块可以是例如前端模块(FEM)。在图8的示例中，模块300可包括封装衬底302，多个部件可安装在这种封装衬底上。例如，FE-PMIC部件304、功率放大器组件306、匹配部件308和双工器组件310可安装和/或实施在封装衬底302上和/或内。功率放大器组件306可包括诸如图5所示的之类的共射共基系统307。诸如多个SMT器件314和天线开关模块(ASM)312之类的其他部件也可以安装在封装衬底302上。尽管全部各种部件示为布局在封装衬底302上，但是将理解，某些部件可实施在其他部件上方。
[0076]在一些实施方式中，具有一个或多个这里描述的特征的器件和/或电路可包括在诸如无线装置之类的RF装置中。这种器件和/或电路可直接实施在无线装置中，实施成这里描述的模块形式，或者以其任意组合来实施。在一些实施例中，这种无线装置可包括例如蜂窝电话、智能电话、具有或没有电话功能的手持无线装置、无线平板等。
[0077]图9示出具有一个或多个这里描述的有利特征的示例无线装置400。在具有一个或多个这里描述的特征的模块的上下文中，这样的模块可一般地由虚线框300示出，并且可实施为例如前端模块(FEM)。
[0078]参照图9，功率放大器(PA) 420可从收发机410接收其相应的RF信号，收发机410可以以已知方式配置和操作以生成待放大和发射的RF信号，并且处理所接收的信号。收发机410示为与基带子系统408相交互，基带子系统408配置为提供适于用户的数据和/或话音信号与适于收发机410的RF信号之间的转换。收发机410还可以与功率管理部件406通信，功率管理部件406配置为管理用于无线装置400的操作的功率。这样的功率管理还可控制基带子系统408和模块300的操作。
[0079]基带子系统408示为连接到用户接口 402以促成提供给和接收自用户的话音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统408还可连接到存储器404，存储器404配置为储存用于促成无线装置的操作的数据和/或指令，和/或为用户提供信息储存。
[0080]在示例无线装置400中，PA 420的输出示为被匹配(经由相应的匹配电路422)和路由到它们相应的双工器424。功率放大器420可以是诸如图5所示的之类的共射共基系统307的一部分。这种放大和滤波后的信号可通过天线开关414路由到天线416以供发射。在一些实施例中，双工器424可允许利用公共天线(例如416)同时进行发射和接收操作。在图7中，接收信号示为被路由到“Rx”路径(未示出)，“Rx”路径可包括例如低噪声放大器(LNA)。
[0081]多种其他无线装置配置可利用一个或多个这里描述的特征。例如，无线装置无需是多频带装置。在另一示例中，无线装置可包括诸如分集天线之类的附加天线和诸如W1-F1、蓝牙和GPS之类的附加连接特征。
[0082]如这里描述的那样，当实施在诸如涉及图9的无线装置的系统之类的系统中时，本申请的一个或多个特征可提供许多优点。例如，可实施所述特征以减小缓冲器电路面积、控制电路面积和/或复杂性、以及信号路由。当共射共基偏置电压可保持激活并且改善共射共基放大器区块之间的隔离时，可存在附加优点。
[0083]虽然上面主要在共射共基放大器区块的上下文中进行了描述，但是本申请的一个或多个特征可以有利地设置在其他功率放大系统中。例如在一些实施方式中，功率放大系统可包括多个包括(例如，驱动级的)第一晶体管和(例如，输出级的)第二晶体管的多级功率放大器。功率放大系统可包括用于第一晶体管的单独偏置部件和用于第二晶体管的共享偏置部件。
[0084]除非上下文清楚地另有要求，否则贯穿说明书和权利要求书，要按照与排他性或穷尽性的意义相反的包括性的意义，也就是说，按照“包括但不限于”的意义来阐释术语“包括(comprise) ”、“包含(comprising) ”等。如在这里一般使用的术语“親接”是指可以直接连接的、或者借助于一个或多个中间元件连接的两个或更多元件。另外，当在本申请中使用时，术语“在这里”、“上面”、“下面”和相似含义的术语应该是指作为整体的本申请，而不是本申请的任何具体部分。在上下文允许时，使用单数或复数的以上说明书中的术语也可以分别包括复数或单数。提及两个或更多项目的列表时的术语“或”，这个术语涵盖该术语的全部以下解释:列表中的任何项目、列表中的所有项目、和列表中项目的任何组合。
[0085]本发明实施例的以上详细描述不意欲是穷尽性的，或是将本发明限于上面所公开的精确形式。尽管上面出于说明性的目的描述了本发明的具体实施例和用于本发明的示例，但是如本领域技术人员将认识到的，在本发明范围内的各种等效修改是可能的。例如，尽管按照给定顺序呈现了处理或块，但是替换的实施例可以执行具有不同顺序的步骤的处理，或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些处理或块可以被删除、移动、添加、减去、组合和/或修改。可以按照各种不同的方式来实现这些处理或块中的每一个。同样地，尽管有时将处理或块示出为串行地执行，但是相反地，这些处理或块也可以并行地执行，或者可以在不同时间进行执行。
[0086]可以将在这里提供的本发明的教导应用于其它系统，而不必是上述的系统。可以对上述的各个实施例的元素和动作进行组合，以提供进一步的实施例。
[0087]尽管已经描述了本发明的一些实施例，但是已经仅仅借助于示例呈现了这些实施例，并且所述实施例不意欲限制本申请的范围。其实，可以按照多种其它形式来实施在这里描述的新颖方法和系统；此外，可以做出在这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替换和改变，而没有脱离本申请的精神。附图和它们的等效物意欲涵盖如将落入本公开的范围和精神内的这种形式或修改。
【主权项】
1.一种功率放大系统，包括: 多个共射共基放大器区块，所述多个共射共基放大器区块中的每一个包括第一晶体管和第二晶体管； 多个共射极偏置部件，所述多个共射极偏置部件中的每一个耦接到所述多个共射共基放大器区块中相应的一个的所述第一晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中所述相应的一个的所述第一晶体管；以及 共基极偏置部件，耦接到所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管。2.如权利要求1所述的功率放大系统，还包括控制器，所述控制器配置为基于频带选择信号控制所述多个共射极偏置部件。3.如权利要求2所述的功率放大系统，其中，所述控制器配置为基于所述频带选择信号使能所述多个共射极偏置部件中的一个或多个以提供相应的第一偏置信号给所述多个共射共基放大器区块中的相应的一个或多个的所述第一晶体管的基极。4.如权利要求3所述的功率放大系统，其中，所述控制器配置为不论所述频带选择信号为何，使能所述共基极偏置部件以提供第二偏置信号给所述多个共射共基放大器区块中的每个的所述第二晶体管的基极。5.如权利要求4所述的功率放大系统，其中，所述第一偏置信号是基于目标输出功率的。6.如权利要求4所述的功率放大系统，其中，所述第二偏置信号是基于目标输出功率的。7.如权利要求4所述的功率放大系统，其中，所述第二偏置信号源自耦接到所述共基极偏置部件并且由来自电池的电压供电的电流源。8.如权利要求4所述的功率放大系统，其中，所述第一偏置信号源自耦接到所述多个共射极偏置部件中的所述一个或多个并且由来自电池的电压供电的相应电流源。9.如权利要求1所述的功率放大系统，还包括多个RC去耦部件，每个RC去耦部件包括电阻器和电容器，所述电阻器耦接在所述共基极偏置部件与所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的第二晶体管的基极之间，所述电容器耦接在所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的所述第二晶体管的基极与地电压之间。10.如权利要求1所述的功率放大系统，其中，所述多个共射共基放大器区块中的每个的所述第二晶体管的集电极经由相应的电感器耦接到供电电压。11.如权利要求1所述的功率放大系统，其中，所述多个共射共基放大器区块中的每个的所述第二晶体管的集电极经由相应的输出匹配和滤波部件耦接到天线开关部件。12.如权利要求11所述的功率放大系统，其中，所述多个输出匹配和滤波部件中的每个对应于多个频率带中的相应一个。13.如权利要求11所述的功率放大系统，其中，所述多个输出匹配和滤波部件中的每个配置为用中心位于多个频率带中相应的一个处的滤波器对输出RF信号进行滤波。14.如权利要求11所述的功率放大系统，其中，所述天线开关部件配置为输出在所述多个输出匹配和滤波部件中的选定一个处接收到的信号。15.如权利要求11所述的功率放大系统，其中，所述天线开关部件配置为组合和输出在所述多个输出匹配和滤波部件中的多个处接收到的信号。16.如权利要求1所述的功率放大系统，还包括多个输入匹配部件，其耦接到所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的所述第一晶体管的基极，并且配置为匹配多个频率带中的相应一个处的输入RF信号。17.如权利要求16所述的功率放大系统，还包括多个RC去耦部件，所述RC去耦部件中的每一个包括电阻器和电容器，所述电阻器耦接在相应的共射极偏置部件与所述多个共射共基放大器区块中的相应一个的所述第一晶体管的基极之间，所述电容器耦接在所述多个共射共基放大器区块中的所述相应一个的所述第二晶体管的基极与所述多个输入匹配部件中的相应一个之间。18.一种射频RF模块，包括: 封装衬底，配置为容纳多个部件；以及 功率放大系统，实施在所述封装衬底上，所述功率放大系统包括:多个共射共基放大器区块，所述多个共射共基放大器区块中的每一个包括第一晶体管和第二晶体管；多个共射极偏置部件，所述多个共射极偏置部件中的每一个耦接到所述多个共射共基放大器区块中相应的一个的所述第一晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中所述相应的一个的所述第一晶体管；以及共基极偏置部件，耦接到所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管。19.如权利要求18所述的RF模块，其中，所述RF模块是前端模块FEM。20.一种无线装置，包括: 收发机，配置为生成射频RF信号； 前端模块FEM，与所述收发机通信，所述FEM包括配置为容纳多个部件的封装衬底，所述FREM还包括实施在所述封装衬底上的功率放大系统，所述功率放大系统包括:多个共射共基放大器区块，所述多个共射共基放大器区块中的每一个包括第一晶体管和第二晶体管；多个共射极偏置部件，所述多个共射极偏置部件中的每一个耦接到所述多个共射共基放大器区块中相应的一个的所述第一晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中所述相应的一个的所述第一晶体管；以及共基极偏置部件，耦接到所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管的基极，并且是可控的以偏置所述多个共射共基放大器区块中的每一个的所述第二晶体管；以及 天线，与所述FEM通信，所述天线配置为发射所述RF信号的放大版本。
【文档编号】H03F3/213GK105897204SQ201510634235
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年9月29日
【发明人】P·J·莱托拉, D·S·里普利
【申请人】天工方案公司