[发明专利]高频功率放大器设备

说明书

相关申请的交叉引用

通过引用将于2010年12月16日提交的日本专利申请No.2010-280296的公开内容，包括说明书、附图以及摘要全部并入于此。

技术领域

本发明涉及一种高频功率放大器设备，并且更具体地涉及一种可应用于高频功率放大器设备的有效技术，其根据用于传输的输出电平设置来改变将被使用的晶体管。

背景技术

在所描述的构造中，例如，在美国专利No.7135919中，第一放大器和第二放大器与公共输出节点耦合。互补地激活第一和第二放大器。在第二放大器与公共输出节点之间提供具有λ/4长度的传输线。

发明内容

近年来，需要实现例如移动电话的传输功能的高频功率放大器设备(高频功率放大器模块)尺寸变得更小并且降低通话电流。通话电流是用于传输的每个输出电平使用频率的概率分布和每个输出电平的消耗电流的积分值。例如，降低通话电流可降低例如移动电话的功耗并且可提高其电池的寿命。图10示出了W-CDMA(宽带码分多址)移动电话中的每个输出电平使用频率的概率分布的示例。如图10所示，以0dBm为中心的低至中输出电平经常用在例如W-CDMA移动电话中。因此，提高在低至中输出电平上的高频功率放大器模块的功率附加效率(PAE)有益于降低通话电流。

例如，通过利用如图11A至11C所示的构造可提高在低至中输出电平上的功率附加效率。图11A至11C示出了作为本发明的前提来研究的高频功率放大器设备。图11A是用于对高频功率放大器设备的基本部件的示例构造进行说明的示意图。图11B示出图11A所示的主路径的示例性特性。图11C示出图11A所示的子路径的示例性特性。图11A所示的高频功率放大器设备包括对通过电容C1从公共输入节点N2输入的信号进行放大的主功率放大器电路(功率放大器电路)PA2m以及对通过电容C2从公共输入节点N2输入的信号进行放大的子功率放大器电路PA2s。

主功率放大器电路PA2m的输出与传输线LNmn的一端耦合，而子功率放大器电路PA2s的输出通过传输线LNsub与传输线LNmn的一端耦合。电容C5耦合在传输线LNmn的另一端与输出节点Pout之间。电容C4耦合在传输线LNmn的另一端与接地电源电压GND之间。电容C3和NMOS晶体管MNsw顺序地与子功率放大器电路PA2s的输出节点(传输线LNsub的一端)耦合并且指向接地电源电压GND。包含在主功率放大器电路PA2m之中的晶体管的尺寸大于包含在子功率放大器电路PA2s之中的晶体管。通过激活主功率放大器电路PA2m、对子功率放大器电路PA2s去激活、执行控制以利用控制信号Vsw断开NMOS晶体管MNsw并且通过传输线LNmn将主功率放大器电路PA2m的输出功率传送到输出节点Pout可将高输出电平传送到输出节点Pout。通过激活子功率放大器电路PA2s、对主功率放大器电路PA2m去激活、执行控制以利用控制信号Vsw导通NMOS晶体管MNsw并且通过传输线LNsub和传输线LNmn将子功率放大器电路PA2s的输出功率传送到输出节点Pout可将低至中输出电平传送到输出节点Pout。

如上所述，当使用图11A所示的示例构造时，晶体管尺寸小的功率放大器电路PA2s可实现在低至中输出电平上的功率放大。因此，可提高功率附加效率(PAE)。然而，已发现该示例构造可能难以使传输线LNsub的设计最佳。首先，当由于激活主功率放大器电路PA2m而使主路径操作时，从主功率放大器电路PA2m的输出节点朝向传输线LNsub的方向所观察到的阻抗高，因为执行了控制使NMOS晶体管MNsw断开。因此，理想地，通过传输线LNsub不会发生功率损耗。然而，实际上，NMOS晶体管MNsw具有断开电容(Coff)。因此，由于由传输线LNsub、电容C3以及断开电容(Coff)所形成的串联共振电路很难完全避免通过传输线LNsub的功率损耗。如图11B所示，功率损耗随着传输线LNsub的长度增加(随电感器部件的数量增加)而增大(从而降低PAE)，因为这使串联共振电路的共振频率朝向载波频率降低。