[发明专利]射频功率放大器

说明书

本发明提供了一种射频功率放大器以及改善射频功率放大器的稳定性的方法。所述射频功率放大器包括：功率放大晶体管，被配置为使得其基极通过隔直电容器连接到射频输入端，其集电极连接到射频输出端，并且其集电极通过键合线连接到接地节点；隔直电容器，其被连接到射频输入端和功率放大晶体管的基极之间；偏置电路，其连接在供电电源和功率放大晶体管的基极；以及键合线，其被配置为连接在功率放大晶体管的集电极和接地节点，以调节功率放大晶体管发射极对地的等效电感，其中，所述功率放大晶体管、所述隔直电容器以及所述偏置电路被设置在半导体晶圆上。

技术领域

本发明涉及射频功率放大器，并且具体地，涉及用于改善射频功率放大器稳定性的装置和方法。

背景技术

射频功率放大器芯片(Power Amplifier，PA)是手机智能终端中重要的元件，其主要功能是将数据信号加载到特定载波频点，然后将信号放大到一定的功率，满足远端的基站的接收要求，以保持数据传输的稳定。

射频功率放大器作为实现信号放大功能的发射载体，在我国的4G和5G通信网络中，已被基站或者手机等终端产品中大量使用。射频功率放大器一般处于发射上行链路中，其中的一个重要指标是射频功率放大器的稳定性。如果稳定性存在问题，会严重影响到信号的发射功能；严重的情况，则会自激振荡，导致射频功率放大器烧毁。

然而，由于射频功率放大器是一种高频信号放大器，在其自身的内部寄生参数和外部匹配参数存在较大失配情况下，会导致低频、带内、半频或者高频等不同位置发生自激振荡。较弱的带外自激振荡，会影响其他频段的接收灵敏度等；而较强的自激振荡，则会导致发射上行链路失效。

射频功率放大器作为发射上行链路的核心元件，其后面通常接频段选择开关，然后接滤波器或者双工器到天线端，最后将射频信号发射出去。在实际使用中，天线端的阻抗值通常会偏离50欧姆阻抗很远，这样会导致输出负载在工作中具有较大的阻抗失配，从而导致射频功率放大器的稳定性发生变化。射频功率放大器负载的失配程度，一般用驻波比(VSWR)来定量表示。失配程度越大，对射频功率放大器的稳定性影响越大。本发明以射频功率放大器负载的失配程度为例来说明用于改善射频功率放大器的稳定性的装置和方法，但是本领域技术人员应该理解，射频功率放大器的稳定性还和偏置电路、供电电源、去耦电容等因素存在很大关系，本领域技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下，将本发明的构思应用于用于改善射频功率放大器的稳定性的其他方面。

现在常规的射频功率放大器芯片产品，其稳定性表征通常包括负载驻波比(LoadVSWR)、负载相位(Load Phase)、发射功率(Pout)、供电电压(Vbatt)和工作温度等指标参数。若同一颗产品的应用条件不同，其对稳定性指标参数要求又不一致。例如，在VSWR＝10:1的条件，供电电压是3.4V，工作温度是室温，射频功率放大器是稳定的；若VSWR＝6:1，供电电压是4.8V，室外低温-20℃情况下，射频功率放大器存在不稳定的情况。若不同产品中使用了同一颗半导体晶圆(例如，GaAs晶圆)，两个产品之间对稳定性条件的指标参数也可能不一样。

从设计角度，可以进一步过高的提升芯片的稳定性，使其更能适应各种应用条件。但是，一般提升芯片稳定性的方式都会将其他主要的指标降低，比如会降低射频功率放大器的增益、线性度、工作效率等。因此，需要提供一种改善射频功率放大器的稳定性的方法，以在满足产品的指标要求的同时，又要做到满足更广泛的应用条件。

发明内容

本发明的一方面提供一种射频功率放大器，包括：功率放大晶体管，被配置为使得其基极通过隔直电容器连接到射频输入端，其集电极连接到射频输出端，并且其集电极通过键合线连接到接地节点；隔直电容器，其被连接到射频输入端和功率放大晶体管的基极之间；偏置电路，其连接在供电电源和功率放大晶体管的基极；以及键合线，其被配置为连接在功率放大晶体管的集电极和接地节点，以调节功率放大晶体管发射极对地的等效电感，其中，所述功率放大晶体管、所述隔直电容器以及所述偏置电路被设置在半导体晶圆上。