[发明专利]功率放大器

说明书

本申请是下述申请的分案申请:

发明名称:功率放大器

申请日:2008年3月28日

申请号:200810088567.3。

技术领域

本发明涉及一种功率放大器，能够改善当切换主功率放大器和辅助功率放大器时输出功率的上升延迟。

背景技术

作为以CDMA为首的便携式电话用的功率放大器，现在广泛使用GaAs-HBT(Hetero junction bipolar Transistor: 异质结双极型晶体管)功率放大器。图22是现有的GaAs-HBT功率放大器的电路图。虚线框内是GaAs芯片，除此之外的电路元件利用芯片部件或者线路形成在模块衬底上。

图中，Tr1、Tr2分别是前级放大元件和后级放大元件。Bias1是驱动前级放大元件的前级偏置电路，Bias2是驱动后级放大元件的后级偏置电路。

Vc1、Vc2分别是前级、后级放大用的集电极电源端子，Vcb是偏置电路Bias1、Bias2的电源端子，Vref是对偏置电路Bias1、Bias2施加控制电压的端子。IN是RF信号的输入端子，OUT是输出信号端子，R1～R4是电阻,C1～C10是电容，L1、L2是电感。L3～L8是具有特定电气长度的线路，起电感的作用。再有，最近，为了使模块小型化，大多情况下，在GaAs芯片上集成作为输入匹配用的C1、C2、L1或者作为级间匹配用的C3、C4、L2等。

图23是表示现有的偏置电路的电路图。该偏置电路是上述前级偏置电路Bias1或后级偏置电路Bias2。图中，Vref是从外部施加控制电压的端子，Trb1～Trb3、Trb7、Trb8是GaAs～HBT，Tr是放大元件，Rb1～Rb3、Rb5～Rb8是电阻。

包含Trb1的发射极跟随器电路向对应的放大元件Tr的基极(输入端子)输入与控制电压对应的电压。而且，从端子RFin输入的RF信号经输入匹配电路的电容C输入到放大元件Tr的基极。放大后的RF信号从放大元件Tr的集电极向端子RFout输出。

该偏置电路使功率放大器的前级放大元件和后级放大元件的空载电流相对于温度变化保持一定(例如，参照专利文献1)。这里，偏置电流是当没有RF输入功率时功率放大器的偏置电流。

图24是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的输入输出特性的图。输入功率Pin增加时，虽然偏置电流Ictq一定，但输出功率Pout增加，总的工作电流Ict增加。

图25是表示现有的CDMA用HBT功率放大器的失真特性的图。失真特性用相邻通道的泄漏功率(ACLR)来表示。在输出功率Pout增大的同时，ACLR也增大。由此时的输出功率Pout、功率增益Gp和效率PAE决定功率放大器特性的好坏。

图26是郊外CDMA终端机的功率放大器的输出功率的概率分布图。0dBm附近的低输出的概率最高，27dBm附近的最大输出的概率低(例如，参照非专利文献1)。因此，当输出功率低时，可以降低空载电流，当输出功率高时，使空载电流增加，这样容易满足对失真特性的要求。

因此，提出一种使偏置电流大的主功率放大器和偏置电流小的辅助功率放大器切换工作的功率放大器。图27是表示主功率放大器和辅助功率放大器的输出、增益特性的图。主功率放大器如图中的(H)所示那样，当输出功率高时，具有效率高、失真小的特性。另一方面，附着功率放大器如图中的(L)所示那样，当输出功率低时，具有效率高、失真小的特性。主功率放大器和辅助功率放大器的切换在输出功率Pout是Pout2左右时进行。

图28是使主功率放大器和辅助功率放大器切换工作的现有的功率放大器的芯片布局图。通过芯片焊接（die－bonding）材料在模块衬底31上安装了GaAs芯片32。而且，在GaAs芯片32上，形成了主功率放大器(输入匹配电路11、前级放大元件12、级间匹配电路13、后级放大元件14、输出匹配电路15、前级偏置电路16和后级偏置电路17)和辅助功率放大器(输入匹配电路21、前级放大元件22、级间匹配电路23、后级放大元件24、输出匹配电路25、前级偏置电路26和后级偏置电路27)。前级放大元件12、前级放大元件22、后级放大元件14和后级放大元件24是异质结双极型晶体管(HBT)。

【专利文献1】特开2004-343244号公报