[发明专利]射频功率放大集成电路及采用其的移动终端

说明书

技术领域

本发明涉及射频领域，尤其是涉及一种具有功率控制功能的射频功率放大集成电路及采用其的移动终端。

背景技术

在现代无线通信系统中，射频功率放大器是实现射频信号无线传输的关键部件。射频功率放大器的主要功能是将已调制的射频信号放大到所需的功率值，传输至天线发射，保证在一定区域的接收机可以接收到信号。作为射频部分的关键部件，射频功率放大器的性能对通信质量产生直接的影响，尤其在越来越广泛被采用的数字通信系统中，例如GSM（Global System for MobileCommunications，全球移动通信系统），TD-SCDMA（Time Division-SynchronousCode Division Multiple Access，时分同步码分多址），CDMA（Code DivisionMultiple Access，又称码分多址）等标准。

GSM协议规定，手机发射功率是可以被基站控制的。基站通过下行SACCH信道，发出命令控制手机的发射功率级别，每两个相邻功率等级之间的发射功率相差2dB，GSM900频段的最大发射功率级别是5（33dBm），最小发射功率级别是19（5dBm），DCS1800频段的最大发射功率级别是0（30dBm），最小发射功率级别是15（0dBm）。长期以来，采用砷化镓HBT（Heterojunction bipolartransistor，异质结双极晶体管）工艺设计的功率放大器集成电路一直是手机终端市场上的主流产品。由于砷化镓HBT晶体管具有高功率密度和高击穿电压的特性，使其在手机功率放大器中得到了广泛应用。

如图1所示，GSM射频功率放大集成电路主要由功率控制器101和射频功率放大器102两部分组成，射频功率放大器102采用具有高性能的砷化镓HBT工艺制作，功率控制器101采用具有低成本的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺制作。

射频功率放大器102一般由功率驱动级103和功率输出放大级104两部分级联而成。射频功率放大器102的供电由功率控制器101提供，并且供电电压由VRAMP信号的值决定。

为了降低GSM射频功率放大器集成电路的产品成本，目前的研发趋势是将功率放大器和功率控制器采用同一种工艺实现，这样可以通过节省芯片面积和缩小芯片封装尺寸来降低产品的制作成本。随着集成电路制造工艺水平的发展，目前市场上已经出现了基于互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺设计的GSM单片集成功率放大器模块。由于CMOS工艺的器件击穿电压本身一般为6V左右，相比砷化镓HBT工艺的15V来说还是很低的。所以目前的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺设计的功率放大器都是采用Cascode结构，这种结构一般是把两个NMOS晶体管叠加起来，这样电路的击穿电压可以增大到12V左右，通过合理的设计，可以实现满足GSM指标的功率输出。其功率控制方法也和传统的砷化镓功率放大器控制方法一样，即通过控制功率放大器的电源电压来改变输出功率的大小。虽然完全采用了互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺实现了整个GSM射频功率放大器集成电路，但是由于采用了Cascode结构，整个电路的芯片面积也有所增大，所以在降低成本方面没有太大的优势。

具体地，如图1所示，GSM射频功率放大器模块主要由功率控制器101和射频功率放大器102两部分组成，其中，如上所述射频功率放大器102采用具有高性能的砷化镓（GaAs）HBT工艺制作，功率控制器101采用具有低成本的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺制作。射频功率放大器102一般由功率驱动级103和功率输出放大级104两部分级联而成。射频功率放大器102的供电由功率控制器101提供。功率控制器102一般是一个具有可变输出的低压差线性稳压器（LDO）通过改变LDO输入控制电压信号VRAMP的值来改变其输出供电电压值，进而实现功率控制。由于GSM协议规定GSM900频段的最大发射功率级别是5即33dBm。考虑到从射频功率放大器到天线之间的损耗，一般会把最大输出功率设计到35dBm。为了使射频功率放大器102的最大输出功率达到35dBm，必续把PMOS晶体管105的尺寸设计得足够大才可以提供充足的驱动电流。

因此，如何设计一种在射频通信系统中，有效减小射频功率放大集成电路的芯片面积、降低产品制作成本，便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有功率控制功能的射频功率放大集成电路及采用其的移动终端，以解决现有无法有效减小射频功率放大集成电路的芯片面积、降低产品制作成本的问题。