分布式功率放大器電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及分布式功率放大器電路。
【背景技術】
[0002]例如與II1-V化合物半導體技術相比(例如GaAs、InP、和InGaP)，CMOS(互補金屬氧化物半導體)技術是相對廉價地解決方案。對于移動無線通信設備(例如移動手機或其它用戶設備(UE))來說，可能因此期望針對射頻(RF)前端電路(例如功率放大器(PA))使用CMOS。然而，存在一些必須解決的挑戰。一個問題是，因為CMOS設備的擊穿電壓相對較低，難以使CMOS PA能夠傳送無線電通信標準需要的足夠的RF功率。擊穿電壓比正常MOS晶體管更高的LDMOS (橫向擴散金屬氧化物半導體)晶體管可以用于RF/微波功率放大器的設計中。另一個問題是，由于基于OFDM(正交頻分復用)的調制方案(例如3GPP(第三代合作伙伴計劃)LTE (長期演進))的高峰均功率比(PAPR)，PA的平均輸出功率電平通常從峰值輸出功率后退了 6-9dB。因此，本質上減小了 PA的功率效率。為了達到高功率效率，在操作于特定頻帶的基站PA設計中使用Doherty類型PA。然而，對于移動手機(以及其它相對小的設備)，這是不可行的(例如由于有限的可用空間)，這使得難以實現四分之一波長傳輸線，并且難以在UE通常必須覆蓋的寬頻范圍中調諧傳輸線或無源組件的延遲/相移。
[0003]可以在這樣的較小設備中使用的解決方案是所謂的分布式有源變壓器(DAT)，該分布式有源變壓器將多個統一的小的PA單元的輸出組合成一個輸出，并且因此減小每個PA單元需要的峰值功率電平。通過可重配置的布置，DAT可以適用于不同的功率電平。這樣的電路的不例例如公開于 Kim J et al.“A fully-1ntegrated high-power linear CMOSpower amplifier with a parallel-series combining transformer，，，IEEE Journal ofSolid-State Circuits, Vol.47, N0.3, pp 599-613，2012 (下文中稱作 “Kim et al，，)。
[0004]人們通常期望進一步提高PA的功率效率，例如減小熱耗散和/或提高電池供電設備的電池使用時間。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供具有相對好的功率效率的功率放大器。
[0006]根據第一方面，提供了分布式功率放大器(PA)電路。分布式功率放大器電路包括放大器裝置，該放大器裝置包括多個子放大器，每個子放大器具有用于輸出子放大器的輸出信號的輸出端口。此外，分布式PA電路包括用于將來自子放大器的輸出信號組合的輸出組合器網絡。針對每個子放大器，輸出組合器網絡包括可操作地連接到子放大器的輸出端口的、用于接收子放大器的輸出信號的關聯的自耦變壓器。每個自耦變壓器具有第一互連端子和第二互聯端子。自耦變壓器通過所述互連端子可操作地串聯連接，由此形成具有第一端和第二端的自耦變壓器鏈。所述第一端被布置為連接到天線。
[0007]子放大器可以具有差分輸出端口，每個輸出端口具有第一輸出端子和第二輸出端子。每個自親變壓器可以包括在其第一互連端子與自親變壓器的第一輸入端子之間的第一電感器段。此外，每個自耦變壓器可以包括在其第一輸入端子與自耦變壓器的第二輸入端子之間的第二電感器段。此外，每個自耦變壓器可以包括在其第二輸入端子與其第二互連端子之間的第三電感器段。針對每個子放大器，第一輸出端子和第二輸出端子可以分別可操作地連接到關聯的自耦變壓器的第一輸入端子和第二輸入端子。
[0008]針對自耦變壓器中的每一個，該自耦變壓器的第二電感器段的內部抽頭可以可操作地連接到供電節點，用于向與該自耦變壓器相關聯的子放大器供電。
[0009]分布式PA電路的一些實施例是這樣的:針對第一自耦變壓器以及第二自耦變壓器，第一自耦變壓器的第二電感器段的所述內部抽頭連接到第一供電接點，并且第二自耦變壓器的第二電感器段的所述內部抽頭連接到不同的第二供電接點，用于向第二子放大器提供與第一子放大器不同的供電電壓，所述第一自耦變壓器與第一子放大器相關聯，所述第二自耦變壓器在所述自耦變壓器鏈中與所述第一自耦變壓器相鄰，并且與第二子放大器相關聯。所述自耦變壓器鏈可以包括在第一自耦變壓器和第二自耦變壓器之間與自耦變壓器可操作地串聯連接的電容器。
[0010]在一些實施例中，子放大器中的一個或多個能夠被配置用于啟用狀態和禁用狀態。子放大器可以被布置為:在操作中以及當子放大器中的一個或多個設置為禁用狀態時，這些子放大器是其相關聯的自耦變壓器距離自耦變壓器鏈的第二端最近的子放大器。針對自耦變壓器鏈中的自耦變壓器的至少一個互連端子(即一個或多個互連端子)，放大器裝置可以包括可操作地連接在該互連端子與信號接地節點之間的關聯的配置開關。所述配置開關可以被布置為:當其關聯的自耦變壓器連接在該互連端子與自耦變壓器鏈的第二端之間的子放大器設置在禁用狀態并且其它子放大器設置在啟用狀態時，導通。此外，所述配置開關可以被布置為:當其關聯的自耦變壓器連接在該互連端子與自耦變壓器鏈的第二端之間的子放大器中的至少一個設置在啟用狀態時，非導通。
[0011 ] 根據第二方面，提供了包括根據第一方面的分布式功率放大電路的集成電路封裝。集成電路封裝可以包括其上集成了放大器裝置的半導體芯片。此外，集成電路封裝可以包括其中形成自耦變壓器的導電材料與非導電材料的層壓板。
[0012]根據第三方面，提供了包括根據第一方面的分布式功率放大電路或根據第二方面的集成電路封裝的通信裝置。通信裝置可以是例如無線電通信裝置，例如但不限于針對蜂窩通信系統的用戶設備、針對蜂窩通信系統的基站或針對無線網絡的接入點。
[0013]其它實施例在從屬權利要求中限定。應當強調的是，術語“包括”當在本說明書中使用時用來指所述特征、要件、步驟、或組件的存在，但不排除一個或多個其它特征、要件、步驟、組件或它們的組合的存在或增加。
【附圖說明】
[0014]參照附圖，根據以下【具體實施方式】部分，本發明實施例的其它目的、特征和優點將體現出來，附圖中:
[0015]圖1示意性示出了根據示例的通信環境；
[0016]圖2是根據本發明實施例的無線電收發機電路的簡化框圖；
[0017]圖3是根據本發明實施例的分布式功率放大器電路的示意電路圖；
[0018]圖4-8是根據本發明實施例的分布式功率放大器的部分的示意電路圖；
[0019]圖9示出了根據本發明實施例的包括分布式功率放大器電路的集成電路封裝。
[0020]圖10是根據本發明實施例的輸出組合器網絡的部分的示例布局。
【具體實施方式】
[0021]圖1示意性示出了其中可以使用本發明實施例的環境。圖1中示出為移動電話(或“蜂窩電話”或“移動手機”)的用戶設備(UE)I通過無線(無線電)通信鏈路3無線地連接到蜂窩通信系統的無線電基站(BS)2。作為非限定性示例，蜂窩通信系統可以是3GPP(第三代合作伙伴計劃)LTE(長期演進)蜂窩通信系統，在這種情況下BS2可以是例如所謂的eNodeBo在本上下文中，UE可以是例如移動電話、蜂窩數據調制解調器、個人計算機或包括這樣的蜂窩數據調制解調器的其它設備。
[0022]此外或備選地，如圖1所示，UEl可以通過無線(無線電)通信鏈路5無線地連接到非蜂窩網絡的接入點(AP) 4或其它設備，例如但不限于例如符合各種IEEE802.11標準中的一個或多個的無線局域網(WLAN)。
[0023]UEUBS2和AP4是下文以術語無線電通信裝置通稱的對象的非限制性示例。盡管這樣的無線電通信裝置在該描述中用作示例，應當注意的是，也可以在其它類型的通信裝置(例如有線通信裝置)中使用本文描述的功率放大器電路。
[0024]無線電通信裝置典型地包括一個或多個無線電收發機電路。在圖2中示出了根據本發明一些實施例的無線電收發器電路10的簡化的框圖。在圖2中，無線電收發機電路10包括發射機電路20。發射機電路20包括分布式PA電路30，其細節在下文的各種實施例的上下文中描述。分布式PA電路30具有被布置為連接到天線40的輸出端口 35。天線40可以或可以不是收發機電路10的一部分(在圖2中，天線40示出為在收發機電路10的外部)。如圖2中虛線所示，發射機電路20可以包括在分布式PA電路30之前的電路，例如一個或多個數模轉換器(DAC)、混合器、濾波器、和/或緩沖放大器。這種電路的設計本身在無線電收發機設計領域是熟知的，并且因此本文不再進行進一步的描述。
[0025]此外，在圖2中，無線電收發機電路10包括接收機電路50，該接收機電路被布置為在接收機電路50的輸入端口處連接到天線60。天線40可可以或可以不是收發機電路10的一部分(在圖2中，天線40示為在收發機電路10的外部)。盡管為了說明的目的圖2中示出的示例被示出具有分離的發射天線40和分離的接收天線60，在一些實施例中也可以使用其它天線布置。例如，在一些實施例中，發射機電路20和接收機電路50可以例如通過雙工濾波器來共用公共天線。在一些實施例中，多個天線可以用于接收和/或發送(例如以實現所謂的M頂O (多輸入多輸出)或分集)，并且這些多個天線中的一些或全部可以在發射機電路20與接收機電路50之間共用。
[0026]此外，在圖2中，無線收發機電路10包括數字信號處理器(DSP) 70，例如基帶處理器等，該數字信號處理器被布置為向發射機電路20提供輸