功率放大模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及功率放大模塊。
【背景技術】
[0002]移動電話等移動體通信機中，為了放大向基站發送的信號的功率采用功率放大電路(功率放大器電路)。近年，移動電話中采用高速的數據通信的標準，即HSUPA(HighSpeed Uplink Packet Access:高速上行分組接入)或 LTE (Long Term Evolut1n:長期演進)、LTE-AdVanced(長期演進-高級)等調制方式。像這樣的通信標準中，為了提高通信速度，減小相位、振幅的偏差尤為重要。即，在功率放大電路中要求高線形性。另外，像這樣的通信標準中，為了提高通信速度，增大信號的振幅的變化范圍(動態范圍)的情況較多。并且，為了在動態范圍較大的情況下也提高線形性，需要較高的電源電壓，功率放大電路中有耗電量增大的傾向。
[0003]另一方面，移動電話中，為了延長能進行通話或通信的時間，要求降低耗電量。例如，專利文獻1中，公開了一種包絡跟蹤方式，其通過根據輸入的調制信號的振幅電平控制功率放大電路的電源電壓，從而實現功率效率的提高。
現有技術文獻專利文獻
[0004]專利文獻1:日本專利特開2012-4821號公報
【發明內容】
發明所要解決的技術問題
[0005]近年，要求一個功率放大模塊與多個頻帶對應。像這樣的功率放大模塊包含分別與不同的頻帶對應的多個功率放大電路而構成。像這樣與多個頻帶對應的功率放大模塊中，采用包絡跟蹤方式的情況下，考慮進行包絡跟蹤控制的電源電路與多個功率放大電路連接而構成。
[0006]在此，在功率放大電路的電源線上，為了抑制高頻信號對電源的影響，一般采用設置有退耦用的電容器的結構。像這樣的結構的情況下，與多個頻帶對應的功率放大模塊中，一般電源電路與多個退耦用的電容器連接。由于與電源電路連接的多個退耦用的電容器反復充放電，因此利用包絡跟蹤進行的電源電壓的控制變緩慢。由此，采用包絡跟蹤方式改善功率效率的效果降低。
[0007]本發明是鑒于上述情況完成的，其目的在于在與多個頻帶對應的功率放大模塊中對采用包絡跟蹤方式的情況下的功率效率進行改善。
解決技術問題所采用的技術方案
[0008]本發明的一個側面涉及的功率放大模塊包括多個功率放大電路，該功率放大電路包括:第一變壓器，該第一變壓器包含被輸入無線頻率信號的第一輸入側繞組，以及與第一輸入側繞組電磁耦合的第一輸出側繞組；第一差分放大電路，該第一差分放大電路包含其控制電極被輸入從第一輸出側繞組的一端輸出的第一無線頻率信號的第一晶體管，以及其控制電極被輸入從第一輸出側繞組的另一端輸出的第二無線頻率信號的第二晶體管，該第一差分放大電路輸出將第一以及第二無線頻率信號的差放大后得到的第一放大信號；以及第二變壓器，該第二變壓器包含向第一差分放大電路提供根據無線頻率信號的振幅變動的電源電壓、并且被輸入第一放大信號的第二輸入側繞組，以及與第二輸入側繞組電磁耦合的第二輸出側繞組。
發明效果
[0009]根據本發明，能在與多個頻帶對應的功率放大模塊中對采用包絡跟蹤方式的情況的電力效率進行改善。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示本發明的一個實施方式即包含功率放大模塊的發送單元的結構例的圖。
圖2是表示多個功率放大電路與電源電路星形連接的結構的一例的圖。
圖3是表示RF部的結構的一例的圖。
圖4是表示利用固定的電源電壓進行功率放大的情況下的功率損耗的一例的圖。
圖5是表示利用包絡跟蹤、采用可變的電源電壓進行功率放大的情況下的功率損耗的一例的圖。
圖6是表示功率放大電路的結構的一例的圖。
圖7A是表示沒有虛設晶體管的情況的模擬結果的圖線。
圖7B是表示使虛設晶體管的尺寸為構成差分放大電路的晶體管的尺寸的1/2的情況下的模擬結果的圖線。
圖7C是表示使虛設晶體管的尺寸為構成差分放大電路的晶體管的尺寸的3/4的情況下的模擬結果的圖線。
圖7D是表示使虛設晶體管的尺寸與構成差分放大電路的晶體管的尺寸相同的情況下的模擬結果的圖線。
圖8是表示利用了 M0SFET的情況下的功率放大電路的結構的一例的圖。
圖9是表示功率放大電路中為了抑制增益變動追加了電容器的結構的一例的圖。
圖10是表示確認電容器的追加所產生的增益變動的抑制效果的模擬結果的圖線。
圖11是表示兩級結構的功率放大電路的結構的一例的圖。
圖12是表示垂直層疊結構的功率放大電路的結構的一例的圖。
【具體實施方式】
[0011]下面，參照附圖對本發明的一個實施方式進行說明。圖1是表示本發明的一個實施方式即包含功率放大模塊的發送單元的結構例的圖。發送單元100被用于例如在移動電話等移動通信設備中將聲音、數據等各種信號發送至基站。本實施方式的發送單元100在無線頻率(RF:Rad1 Frequency)中與多個頻帶對應。另外，雖然移動通信設備還包括用于接收來自基站的信號的接收單元，但在這里省略說明。
[0012]如圖1所示，發送單元100包含基帶部110、RF部111、電源電路112、功率放大模塊113、前端部114以及天線115而構成。
[0013]基帶部110基于HSUPA或LTE等調制方式，調制聲音、數據等輸入信號，輸出調制信號。本實施方式中，從基帶部1100輸出的調制信號將振幅以及相位以在IQ平面上表示的IQ信號(I信號以及Q信號)的形式輸出。IQ信號的頻率為例如從數MHz到數10MHz左右。
[0014]RF部111由從基帶部110輸出的IQ信號生成用于進行無線發送的RF信號。RF信號例如從數百MHz到數GHz左右。另外，RF部111基于IQ信號檢測調制信號的振幅電平，對電源電路112輸出電源電壓控制信號，使提供至功率放大模塊113的電源電壓Vcc為與RF信號的振幅電平對應的電平。S卩，RF部111為了進行包絡跟蹤輸出電源電壓控制信號。
[0015]另外，RF部111中，可以不進行從IQ信號向RF信號的直接轉換，而是將IQ信號轉換為中間頻率(IF:Intermediate Frequency)信號，再從IF信號生成RF信號。
[0016]電源電路112生成電平與從RF部111輸出的電源電壓控制信號相對應的電源電壓Vee，提供至功率放大模塊113。電源電路112例如能包含生成電平與電源電壓控制信號相對應的電源電壓Vee的DC-DC轉換器。
[0017]功率放大模塊113將從RF部111輸出的RF信號的(RFIN)的功率放大至為了發送至基站所需的電平，輸出放大信號(RF.)。功率放大模塊113包含處理對象頻帶不同的多個功率放大電路120。如圖2所示，多個功率放大電路120利用星形連接，與電源電路112直接連接。這里所說的星形連接是指，多個功率放大電路120將電源電路112作為中心放射狀連接的形狀。另外，圖1以及圖2中，在功率放大模塊113內示出了三個功率放大電路120，但功率放大電路120的數量不限于此，可以是兩個，也可以是四個以上。
[0018]圖3是表示RF部111的結構的一例的圖。如圖3所示，RF部111包含延遲電路300、301、RF調制部302、振幅電平檢測部303、失真補償部304、以及數字-模擬轉換器(DAC:Digital to Analog Converter) 30?5 而構成。
[0019]延遲電路300、301是為了使RF信號被輸入至功率放大電路120的時刻與同RF信號的振幅電平相對應的電源電壓提供至功率放大電路120的時刻相匹配，而使IQ信號延遲規定時間的電路。
[0020]RF調制部302從IQ信號生成RF信號并輸出。具體而言，RF調制部302例如通過由乘法器合成I信號和載波信號，并且由乘法器合成Q信號和偏移90度相位后得到的載波信號，再由減法器合成這些合成信號，從而能得到RF信號。
[0021]振幅電平檢測部303基于IQ信號檢測調制信號的振幅電平。在此檢測到的振幅電平與從RF調制部302輸出的RF信號的振幅電平相對應。
[0022]失真補償部304調整電源電壓Vee的電平，使進行包絡跟蹤時放大信號不產生振幅失真。由于電源電壓Vra，用于功率放大電路120的晶體管的增益特性可能會發生變化。因此，功率放大電路120中為了保持線形性，需要控制電源電壓Va使增益保持恒定。失真補償部304例如能事先儲存基于晶體管的增益特性的、表示調制信號的振幅電平和電源電壓
的電平之間的對應關系的表。并且，失真補償部