专利名称：功率放大装置及无线射频信号处理方法
技术领域：
本发明是关于一种功率放大装置及无线射频信号处理方法。
背景技术：
行动无线系统越来越微型化及所需弹性的增加，使得必须设计用于一行动无线装置传输路径的功率放大器，作为在尺寸越来越小的半导体主体中的集成电路。除此之外，现代行动无线装置是以能在多个不同的无线行动标准中运作的方式体现，在这些标准中其以不同的频率传输他们的信号。一个例子便是WLAN标准802.11a，b以及802.11g，其频带落在2.4GHz至5.1GHz的范围内，在不同的频率下，可能变成需要为个别的频带提供多个不同的功率放大器。然而，这种解决方案在成本和空间方面并不是那么有利。
另一种针对此点的解决方法便是具有平行配置的多个放大区段的积体功率放大器，每一个别的放大器区段会针对特定的频带最佳化。在此方法中，欲被放大的信号会提供给不同放大区段的输入，放大器的输出藉由适当的装置连接至一共享或是不同的天线，此种功率放大器的一种例子便是忆恒科技公司(Infineon Technologies AG)的PMB8825放大器，此种放大器主要设计用以根据无线LAN行动无线标准放大信号，该标准使用在2.4GHz至2.5GHz范围间以及5.15GHz至5.825GHz范围间自由可用的频带(ISM频带)，PMB 8825功率放大器基于硅-锗技术，且每一个别频带具有专用输入终端及输出分接头。
特别是在无线LAN标准IEEE 802.11a，11b和11g的该两种频带范围内，必须要确保足够的邻接频道互斥，而在具有针对个别频带的多个平行放大器的功率放大器形式方面，其问题在于一信号的谐波频率成分的串音会进入另一个放大器区段，举例来说，串音可能恰好在2.4GHz至2.5GHz和5.15GHz至5.825GHz的频带范围内，尤其是当2.4GHz的输出信号时，串音尤其会受到影响，在2.4GHz的输出信号的第二谐波信号成分会耦合功率放大器的5GHz输出，谐波成分或短谐波表示信号，其频率对应确实使用信号频率的整数倍。
重要的谐波成分是在使用信号频率两倍的第二谐波，以及该频率三倍的第三谐波，谐波成分是由在放大器运作组件中非线性行为所产生，举例来说在功率晶体管中。谐波的串音进入平行配置其它频率范围的放大器区段中迫使芯片内部和外部屏蔽测量更形复杂。
发明内容
本发明目的便在于提供一种功率放大器，其使用简单装置减少串音。除此之外，本发明目的在于提供放大一无线射频信号的方法，其可减少不需要的信号成分。
本目的系藉由本专利的权利要求项的标的达成，本发明具优势的细节部分则在附属项中描述。
根据本发明的原则，一种具有一半导体主体的功率放大器装置形成，且包含一功率放大器形成于该半导体主体内。该装置具有至少一第一输入终端，其位于该半导体主体的一表面，用以输入欲被放大的信号。除此之外，该功率放大装置包含至少一第一输出终端，其位于该半导体主体的该表面，用以输出一第一信号，该第一信号具有一第一中间频率。除此之外，一第二输出分接头及一第三输出分接头于该半导体主体上的该表面提供，且与该第一输出分接头相距一距离。该第二和第三输出分接头系设计以输出一第二信号，该第二信号具有一第二中间频率。除此之外，特征为一感应线圈的一线传(line wire)连接至该第二输出分接头，且亦连接至该第三输出分接头。最后提供一电荷储存，其耦合至该第三输出分接头，其设计以与连接至该第三输出分接头的该线传形成一共振电路，该中间频率为输出使用信号上的频率。
该电荷储存形成具有一传输特征的共振电路，其在该第二和第三输出分接头的输出，其导致抑制不需要的成分，宜歧视输出信号的谐波成分。更详细地说，该装置为在该第二输出信号中不需要的谐波成分，产生一串联共振电路，藉此减少该第一输出分接头谐波成分的串音。
在一较佳的实施细节中，该电荷储存包含一电容器、连接至该第三输出分接头的第一终端、以及连接至一参考电位的第二终端。该电荷储存因此连接至特征为感应线圈的该线传，因此形成一种具有一特定特征的简单共振电路或是高通滤波器。
在本发明的一实施样态上，该电荷储存配置在该半导体主体外部，且较佳地亦在整个外罩的外部。在此实施中，该线传形成介于半导体主体表面上的输出分接头或终端衬垫，与配置在外罩上的针脚间的连接。在本发明的另一实施样态上，在该半导体主体表面上介于第三输出分接头和第一输出分接头间的距离，会大于介于该第二输出分接头和第一输出分接头间的距离。
在另一实施细节中，该电荷储存连接至位于外罩内外罩的一第二输出分接头，因此配置在该外罩内，且如果适当的话，完整地封装在该外罩内。较佳地，两个分接头接着形成一个在第二中间频率的输出信号分接头，以及一个在参考电位的输入分接头。
本发明因此提供一种功率放大器，其具有一第一和至少一平行配置的第二功率放大区段，其每一具有一第一输出分接头，用以输出具一第一中间频率的一第一信号，以及另外两个分接头，用以输出具一第二中间频率的一信号，两个输出具第二中间频率输出分接头其一，耦合至一电荷储存以便形成一共振电路，在输入端出现的信号接着由该功率放大器放大，且在该两个输出分接头输出。包含信号输出谐波信号成分的成分由该共振电路抑制，且这些成分至该第一输出分接头的串音也可减少。
因为串音会受到分接头耦合的影响，根据本发明方法的一实施细节提供该分接头在空间上尽可能延伸有距离地间隔，尤其在一实施样态上，该电荷储存耦合至该输出分接头，其空间上与至少一第一输出分接头做最大程度的间隔配置。
在另一实施细节上，在该放大器制造后，该电荷储存藉由其终端连接至该外罩的该分接头上。
根据本发明，不仅具有可用信号、亦具备干扰信号成分的一个整体放大信号，会输入至一共振电路，其共振频率对应一干扰信号成分的频率。因此该可用信号在该共振电路内会减弱，同时固有地干扰成分会收到共振，如果共振器连接至两输出分接头其一，则该不需要的信号成分便会被抽离该第二输入分接头，使得单纯可用信号可在第二输出分街头上分出。
本发明将于下文中以实施方式参照图式为基础做更详细的解释，其中
图1所示为本发明的一第一实施方式；图2所示为一实施方式，并有一相称的网络连接至其上；以及图3所示为先前技术与根据图1实施方式的测量结果比较。
具体实施例方式
图1所示为根据本发明功率放大器的配置。该功率放大器以两个分离的功率放大器区段形成，为了清楚表示因此图上未示，其作为在一半导体主体2中的一集成电路。为了实现个别放大器区段，因此使用硅-锗技术，该技术原则上具有特别低噪声行为及高电流载送电容的特色，该功率放大器以两个别放大器区段于不同的频带上运作的方式形成。使用多个终端接触作为该半导体主体表面的接触衬垫，某些接触衬垫作为输入一供应电流或是控制信号，其它在表面上的接触则输入欲放大的信号或是自其分离出的放大信号。
在半导体主体2的功率放大器嵌入具有多个终端针脚的外罩中，该外罩包含可完全封装该半导体主体的塑料中，举例来说，其可以液体状或是半固体状提供然后才处理。此确保位于其内的电路的最佳可能保护，然而还是存在着不同的制造程序，在半导体主体2周围以一外罩围绕且保护其不受损伤。
该终端针脚11至19由一电导材料组成，且固定在该外罩上。在该外罩内部，其连接至连结线61至69，并通到在该半导体主体2表面上对应的接触衬垫21至29，因此所有在该半导体主体2表面上的接触衬垫连接对应分派的外罩终端针脚。
具体地说，经由该外罩1的该终端针脚15和19，一供应电压VCC经由该线传65至69(由连结线形成)输入至该终端衬垫25和29，且因此至该功率放大器，该供应电压VCC用以作为在功率放大器运作期间电流和电压的供应。经由该外罩1的终端针脚18和16，信号会经由该连结线68和66通到连接至其上的接触衬垫28和26，在此例中，该终端衬垫26表示该功率放大器区段的信号输入，其区段放大在2.4GHz至2.5GHz范围间的信号，出现在终端针脚16的信号具有在2.4GHz和2.5GHz间的一中间频率。
该接触衬垫28通至该第二功率放大器区段，用以放大具有一中间频率在5.25GHz至5.825GHz内的一信号，为了防止出现在输入端的信号串音，两终端接触衬垫28和26在空间上互相分开，长度越大越好。
该终端衬垫17，其经由该连结线67连接至该接触衬垫27，携带一信号PC以设定根据本发明功率放大器的输出功率，该接触衬垫27内部连接至一逻辑电路(为了清楚的原因所以图上未示)，后者评估一控制信号PC，其决定两放大区段的功率增益，该逻辑电路根据该评估控制在该两个别放大器中的增益。
在输出端，两放大器区段每一包含两接触衬垫，其经由互相平行配置的两连结线连接至外罩1的两输出针脚，为了用以放大在5GHzISM频带中的信号的功率放大区段，便提供两接触衬垫21和22，其经由该连结线61和62连接至该终端针脚11和12，外罩1的两终端针脚13和14经由连结线63和64，连接至在该半导体主体2表面的接触衬垫23和24，两接触衬垫23和24形成在2.4GHz频带放大器区段的输出分接头。
两平行放大器区段的该接触衬垫21、22和23、24，亦以空间上最大间隔的方式配置，此减低了通到终端针脚11、12和13、14的两功率放大器连结线的磁性耦合。在一方便的方法中，每一个别放大器连结线的磁性耦合可用以匹配该功率放大器输出以及连结下链的组件。
当运作进行的同时，通常两放大器区段之一会激活，且放大出现在中断针脚16和18输入端的信号。然而，由于输出连结线61、62和63、64平行配置，尽管在空间上有距离间隔，在输出端信号输出的串音可能会发生分别进入其它信号路径，因此，举例来说，在接触衬垫23和24输出在2.4GHz信号的第二谐波成分的成分，便会由磁性耦合与连结线61和62耦合，这会导致在5GHz范围的信号会在该输出上输出，即便该第一功率放大器区段关闭。
在该第二功率放大器区段中给予一对应增益，在5GHz范围内该第一谐波的振幅，其视为第二谐波，可能超过由使用的行动无线标准所规定的许可限制值，图3的子图A展示在第二放大器路径的放大期间，与连结线61和62耦合信号的信号图。
在此案例中，以dBM表示的输入功率细在横坐标上以点标示，左边的尺度所示为以dBM-表示的输出功率，而在子图A的横坐标右手边所示为以dBM表示的谐波成分的输出功率。出现在输入端具有一输入功率Pi的信号在第二放大区段放大，且经由该连结线63和64输出至终端针脚13和14。由于磁性耦合的关系，一部份的放大信号与连结线61和62耦合，且因此在5GHz路径的终端针脚11和12上输出，以给予的0dBm功率耦合信号S出现在针脚11和12的输入端约为1dBM，且其第三谐波3H则约为-26dBm，然而与具有一中间频率约为2.4GHz耦合的信号S，同时该第三谐波的频率约为7.5GHz。这些频率范围能藉由适当的简单测量方式抑制至一相对大范围，举例来说，藉由连接至该终端针脚11和12的一简单匹配滤波器。
然而关于第二谐波2H的成分方面，情况则完全不同，其同样地以约-25dBm在该终端针脚11和12输出，其输入信号功率给予0dBM，此信号落于第一放大器的频率范围，其因此约为5GHz。
根据本发明，终端针脚14为了抑制的目的连接至一电容器40，该电容器40与具有一电感的连结线64，一起形成一串联共振电路，其具有对应的传输特征。给予适当选择的电容器40，在一频率范围之一共振因此达成，其对应在输出端信号输出的第二谐波，在该第一和第二放大器区段连结线间的磁性耦合，明显地会藉由此装置降低，藉此减少在输出11和12为5GHz的寄生信号。一个理由是归因于该连结线63的电流成分，其携带该第二谐波2H的成分，且其邻接该终端接触21和22以及该针脚11和12。此电流成分会藉由该共振电路减少，且因此导致该第二谐波2H在该输出11和12上明显的抑制。除此之外，较佳地使用该第二功率放大器区段的接触衬垫24，其与该半导体主体2表面上的接触衬垫21和22相距遥远，且因此与其以最大程度分开。最终，M该共振电路的电流路径包含连结线64和电容器40，其产生在第二谐波的主要振幅，空间上与5GHz路径分开的越远越好，且介于此路径和连结线64间的磁性耦合便相对地降低。
图3的子图B展示第二和第三谐波2H、3H及主要信号，在5GHz在终端针脚11和12输出受串音影醒的信号成分，作为出现在第二功率放大器区段输入端的功率，其给予一串联共振出现，其包含连结线64电感和该电荷储存40的电容。
尽管与图3的子图A相比，在2.4GHz串音影响成分及相关第三谐波3H在7.5GHz很难改变，还是可以看到第二谐波2H降低，给予出现在输入端0dBm功率，该第二谐波的信号振幅在终端衬垫11和12减少约20dB。
图2所示为根据本发明功率放大器的一样态。在此例中相同的参考符号的组件具有相同的功能。在此例中，外罩1的两个终端衬垫13和14分别嵌入且在外罩外部并未互相连接。然而，在外罩内部存在有一连接，且尤其是在半导体主体2中，其连接通至一共享输出放大器阶段。该终端针脚14连接至一可调谐的电容器。最终，由线(图上未示)形成在外罩1内该串联共振电路的共振频率，以及该电容器便可调谐，因此为了抑制最佳化设定并可根据欲被输出的信号中间频率执行。
除此之外，为了匹配一外部天线37，该输出针脚13连接至一匹配网络。该匹配网络具有两串联连接的线带，其具有不同长度32和34以匹配一50ohm的特征阻抗。一电容33连接在两线带32和34间，该线带32藉由一终端连接至该输出针脚13。除此之外，一绝缘电容器36提供在该输出37和该第二线带34间，在电容器36和该线带34间更连接一电容器35，该第二终端接地，此匹配网络对连接至该终端37的天线51最佳化，其于所需频率范围2.4GHz至2.5GHz中。再一次选择该电容器40使得其与连结线(图上未示)一起形成一串联共振，从该终端针脚14通至该半导体接触衬垫。
在此出现具有电容器40外部配置的例子，同样地亦可以配置在外罩1内的电容器实现，该电容器接着在该外罩1内连接至该终端针脚14，以及连接至一带有地线电位的终端针脚。此实施方式以电容器40的形式说明，其以虚线表示，该电容器会具有由外罩保护的优势。在此描述的实施方式亦可用在具有超过两个放大器区段的放大器，在此例子中，为了减少一磁性内耦合，该共振电路分别地实现，其必须与连接线间隔越远越好，该连接线连接该第二谐波对应频率的该放大器区段至该终端针脚。
图式符号说明1外罩2半导体主体11、12第一放大器区段的输出针脚13、14第二放大器区段的输出针脚15、19供应装置16、18输入信号的终端针脚17控制信号的终端针脚21至29接触衬垫61至69连结线32、34线带33、34、36电容器51、52天线30、31输入线40共振电路电容器S可用信号2H第二谐波3H第三谐波
权利要求
1.一种功率放大器装置，包含一半导体主体(2)，其具有一表面及多个配置在该半导体主体(2)表面上的分接头；一功率放大器，其具有至少一输入，用以输入欲放大之一信号，以及具有一第一输出，其设计用以输出具有一第一中间频率之一第一信号，以及具有一第二输出，其系设计用以输出具有一第二中间频率之一第二信号；至少一第一输入终端(28)，位在该半导体主体(2)之表面上，连接至该功率放大器之至少一输入；至少一第一输出分接头(21、22)，在该半导体主体之表面上，其连接至该功率放大器之该第一输出；一第二输出分接头(23)及一第三输出分接头(24)，皆位在该半导体主体(2)之表面上，皆连接至该功率放大器之第二输出；具有一线传(63)，连接至该第二输出分接头(23)，以及一线传(64)，连接至该第三输出分接头(24)；以及特征在于一电荷储存(40)，耦合至该第三输出分接头(24)及连接至该第三输出分接头之该线传(64)，以便形成一共振电路。
2.如权利要求1所述的该功率放大器装置，其中该电荷储存(40)包含一电容器；且其第一终端乃耦合至该第三输出分接头(24)、以及其第二终端乃连接至一参考电位之一终端。
3.如权利要求1至2所述的该功率放大器装置，其中该输出分接头(21、22、23、24)乃设计为该半导体主体(2)之表面上之接触衬垫。
4.如权利要求1至3所述的该功率放大器装置，其中该电荷储存(40)乃配置在该半导体主体(2)之外部。
5.如权利要求1至4所述的该功率放大器装置，其中至少一该第一输出分接头(21、22)乃连接至一线传(61、62)。
6.如权利要求1至5所述的该功率放大器装置，其中在该半导体主体(2)表面上之该第三输出分接头(24)与该至少一第一输出分接头(21、22)之距离乃大于该第二输出分接头(23)与该第一输出分接头(21、22)之距离。
7.如权利要求1至6所述的该功率放大器装置，其中该线传(61、62、63、64)设计作为接触连接之连结线，用于使该输出分接头(21、22、23、24)接触连接至一外罩(1)之针脚(11、12、13、14)。
8.如权利要求7所述的该功率放大器装置，其中该电荷储存(40)系配置在该外罩(1)之外部，且连接至该线传(64)所耦合的该终端针脚(14)。
9.如权利要求1至8所述的该功率放大器装置，其中该电荷储存(40)及该线传(64)形成一串联共振电路。
10.如权利要求1至9所述的该功率放大器装置，其中该电荷储存(40)乃设计成具有一激活输入，用以调谐该电荷储存(40)之一电容。
11.如权利要求1至8所述的该功率放大器装置，其中伴随着该线传(64)的该电荷储存(40)具有一拥有一特征的频率传输响应，其适合用于抑制在该第二和第三输出分接头之该第二信号之一谐波成分，该谐波成分具有该第二中间频率之一整数倍数。
12.如权利要求1至8所述的该功率放大器装置，其中伴随着该线传(64)的该电荷储存(40)形成一串联共振电路，可在该输出分接头(23、24)分离出的可用信号具有一谐波信号成分，且该串联共振电路乃设计用以载送该信号成分之电流。
13.一种用以处理一无线射频信号之方法，其步骤包含提供一欲被放大之信号；提供一放大器，其具有一第一和一第二输出分接头；输入该欲被放大之信号至该放大器；藉由该放大器放大该信号，产生具有一第一中间频率之一第一信号成分，以及具有一第二中间频率之一第二、不需要之信号成分；在该第一输出分接头及该第二输出分接头分离出该放大信号；输入在该第二输出分接头分离之放大信号至一串联共振器，该共振频率实质上对应于该第二中间频率；藉由在该第二输出分接头之该第二信号成分之共振放大，抑制在该第一输出分接头之该第二信号成分。
全文摘要
一种包含在一半导体主体内的功率放大器的功率放大器装置。在该半导体主体(2)表面上设有至少一第一输入终端以将欲被放大之信号输入其中，该装置之一第一输出分接头(21、22)乃设计用以输出一具有一第一中间频率之信号，一第二和第三输出分接头(23、24)乃设计用以输出一具有一第二中间频率之第二信号。一线传(63、64)乃分别连接至该半导体主体(2)表面上之第二和第三分接头(23、24)。根据本发明，乃提供一电荷储存(40)，其耦合至该第三输出分接头(24)，且设计用以与连接至该第三输出分接头(24)的线传(64)形成一串联共振电路。
文档编号H04B1/00GK1716761SQ200510080999
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年6月30日
发明者K·基特林斯基, A·施米德, B·卡普菲斯珀格, G·多尼格 申请人:因芬尼昂技术股份公司