公开/公告号CN114978065A
专利类型发明专利
公开/公告日2022-08-30
原文格式PDF
申请/专利权人 安普林荷兰有限公司;
申请/专利号CN202210155580.6
申请日2022-02-21
分类号H03F3/213(2006.01);H03F3/195(2006.01);H03F3/68(2006.01);H03F1/02(2006.01);H03F1/56(2006.01);H03F1/08(2006.01);
代理机构北京派特恩知识产权代理有限公司 11270;北京派特恩知识产权代理有限公司 11270;
代理人尚玲;李维凤
地址 荷兰奈梅亨市
入库时间 2023-06-19 16:34:57
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-09-16
实质审查的生效 IPC(主分类):H03F 3/213 专利申请号:2022101555806 申请日:20220221
实质审查的生效
技术领域
本发明涉及一种混合多尔蒂(Doherty)功率放大器模块。本发明还涉及一种包括这种模块的用于移动通信的基站。本发明特别涉及一种用于5G蜂窝网络的混合多尔蒂功率放大器模块和相应的基站,例如,大规模多输入多输出(m-MIMO)基站。
背景技术
过去,用于移动通信的基站例如,4G基站中使用的功率放大器基于横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管,其被配置为以高达2GHz的频率输出高功率。功率放大器通常基于多尔蒂概念。在这个概念中,要放大的信号首先被多尔蒂分离器分离成各种信号部分。然后,这些部分被馈送到主放大器和一个或多个峰值放大器。放大后,各种信号部分使用多尔蒂组合器进行组合。在多尔蒂概念中,主放大器和峰值放大器以不同的输入功率水平开始工作。更具体地,主放大器通常被偏置为AB类或B类,一个或多个峰值放大器被偏置为C类。此外,如果使用多个峰值放大器,则不同的偏置设置可以用于峰值放大器中的每个,使得它们在不同的输入功率水平下工作。此外,多尔蒂组合器使用一个或多个阻抗反相器。这些反相器确保在低输入功率下,当峰值放大器中的一个或多个关闭时,主放大器的输出处呈现比高输入功率下更高的阻抗。这样,主放大器看到的负载被一个或多个峰值放大器调制。这允许在功率回退中工作时获得高效率。
通常,LDMOS晶体管是封装器件。然后,使用其上安装有LDMOS晶体管封装的印刷电路板来实现多尔蒂放大器。使用传输线和/或分立元件(例如,表面安装器件SMD)在印刷电路板上实现多尔蒂组合器和分离器。在下文称为分立解决方案的这些实施例中,印刷电路板形成其他电路(例如,基站的其他电路)的一部分。
在其他实施例中,多尔蒂放大器以模块形式实现。在这些实施例中,LDMOS晶体管管芯安装在印刷电路板上。多尔蒂组合器和分离器也实现在该印刷电路板上。印刷电路板、LDMOS晶体管管芯和印刷电路板上的电路的组合被封装为模块。这种模块(以下称为模块解决方案)随后被设置在印刷电路板上,作为单个放大单元。
在模块和分立解决方案中,多尔蒂组合器和分离器的至少一部分可以在与LDMOS晶体管本身相同的半导体管芯上实现。
诸如5G的通信领域的最新趋势对更高工作频率下的输出功率和效率提出了更严格的要求。诸如氮化镓的宽带隙材料已经成为满足这些需求的合适候选材料。然而,与LDMOS技术相比,氮化镓高电子迁移率晶体管HEMT技术不太可能以成本有效的方式将多尔蒂组合器和分离器的至少一部分集成在与功率晶体管相同的半导体管芯上。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种多尔蒂功率放大器模块,其提供了这个问题的解决方案。
根据本发明,使用根据权利要求1中定义的混合多尔蒂功率放大器模块来获得这种解决方案。该模块包括印刷电路板,该印刷电路板具有输入RF端子和输出RF端子,并且在该印刷电路板上集成了初级多尔蒂放大器。初级多尔蒂放大器包括初级多尔蒂分离器、初级多尔蒂组合器和多个放大路径。
初级多尔蒂分离器被设置在印刷电路板上,并且被配置用于将在输入RF端子处接收的输入RF信号分离成多个RF信号分量。
每个放大路径部分集成在安装在印刷电路板上的第一种半导体管芯上,部分集成在安装在印刷电路板上的第二种半导体管芯上。每个放大路径包括设置在第二种半导体管芯上的相应放大路径输出端子和设置在第一种半导体管芯上的相应放大路径输入端子,其中,每个放大路径被配置为放大在其放大路径输入端子处从初级多尔蒂分离器接收的相应RF信号分量,并通过其放大路径输出端子输出放大的RF信号分量。多个放大路径中的一个放大路径形成初级多尔蒂放大器的主放大器,并且剩余的放大路径形成初级多尔蒂放大器的相应峰值放大器。
初级多尔蒂组合器设置在印刷电路板上,并且被配置用于组合从多个放大路径接收的多个放大的RF信号分量,并且通过输出RF端子输出组合的放大的RF信号分量。
每个放大路径包括集成在第一种半导体管芯上的次级多尔蒂放大器和集成在第二种半导体管芯上的末级放大器。此外,次级多尔蒂放大器基于硅LDMOS技术,末级放大器基于GaN HEMT技术。
本发明提出了一种嵌套的多尔蒂放大器。更具体地,每个放大路径包括完全在驱动GaN末级的硅LDMOS管芯上实现的次级多尔蒂放大器。以这种方式,硅LDMOS技术的优点和GaN的优点最佳地组合。此外,多个放大路径组合,以形成初级多尔蒂放大器。使用这种拓扑结构,可以最小化不同组件的数量,特别是当每个放大路径基本相同时。
多个放大路径的次级多尔蒂放大器可以集成在相应的多个第一种半导体管芯上。在其他实施例中,相邻放大路径的次级多尔蒂放大器可以在单个第一种半导体管芯上组合。类似地,多个放大路径的末级放大器可以集成在相应的多个第二种半导体管芯上。同样在此处,多个末级放大器可以在单个第二种半导体管芯上组合。
每个次级多尔蒂放大器可以包括次级主放大器、次级峰值放大器、次级多尔蒂分离器和次级多尔蒂组合器。次级多尔蒂分离器可以被配置用于将在放大路径输入端子接收的RF信号分量分离成主部分和峰值部分,并将这些部分分别提供给次级主放大器和次级峰值放大器。次级多尔蒂组合器可以被配置用于在组合节点处组合放大的主部分和放大的峰值部分。
对于每个放大路径,第一种半导体管芯可以包括主管芯输出端子,该主管芯输出端子通过级间匹配网络连接到该放大路径的末级放大器的输入端子。第一种半导体管芯还可以包括设置在相应组合节点和主管芯输出端子之间的DC阻塞电容器。此外,第一种半导体管芯可以包括设置在组合节点和地之间的第一并联网络和设置在主管芯输出端子和地之间的第二并联网络。第一并联网络可以包括第一DC偏置输入,用于接收用于偏置次级多尔蒂放大器的DC信号。第二并联网络可以包括第二DC偏置输入,用于接收用于偏置末级放大器的DC信号。
第一并联网络可以包括第一电感器和第一电容器的串联连接,其中,第一DC偏置输入由将第一电感器连接到第一电容器的节点形成或者电连接到将第一电感器连接到第一电容器的节点。另外或替代地,第二并联网络可以包括第二电感器和第二电容器的串联连接,其中,第二DC偏置输入由将第二电感器连接到第二电容器的节点形成或电连接到将第二电感器连接到第二电容器的节点。
机译: 射频功率放大器模块的制造方法,射频功率放大器模块,射频模块和基站
机译: 制造射频功率放大器模块,射频功率放大器模块,射频模块和基站的方法
机译: 射频功率放大器模块的制造方法,射频功率放大器模块,射频模块和基站