本發(fā)明涉及一種射頻功率放大器，尤其涉及一種具有待機模式的寬帶射頻功率放大器，同時也涉及包括該寬帶射頻功率放大器的芯片及通信終端，屬于射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

寬帶射頻功率放大器是指在很寬的頻率范圍內(nèi)不需要調(diào)諧的射頻功率放大器。它一般用傳輸線、變壓器等寬帶元件作為放大器的級間網(wǎng)絡(luò)和輸出網(wǎng)絡(luò)，其工作效率比調(diào)諧式射頻放大器為低，但在迅速改變頻率進行通信的情況下，便于提高可靠性，簡化維護和實現(xiàn)自動調(diào)整。

在現(xiàn)有的寬帶射頻功率放大器中，普遍采用共源形式連接的單晶體管放大器。它的帶寬通常受限于輸入端的等效電容和電阻，其中輸入電容有很大一部分來自單晶體管放大器的輸入端(柵極)到輸出端(漏極)間的寄生電容(CGD)，由于米勒效應(yīng)的存在，這一部分寄生電容在輸入端的等效電容限制了這種放大器的帶寬。

另一方面，在高功率運行的射頻功率放大器中，通常需要很大的靜態(tài)電流，例如100mA，對于5V供電的射頻電路來說，這個射頻功率放大器自身的功耗將達到500mW，這是非常可觀的功耗。而在很多情況下，我們并不是一直需要射頻功率放大器對輸入信號進行放大，那么在不需要射頻功率放大器工作的情況下，射頻功率放大器自身的靜態(tài)電流就造成了嚴重的功耗浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題在于提供一種具有待機模式的寬帶射頻功率放大器。

本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種包括該寬帶射頻功率放大器的芯片及通信終端。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種具有待機模式的寬帶射頻功率放大器，包括耗盡型晶體管、增強型晶體管和開關(guān)；

所述耗盡型晶體管按照共源方式連接，柵極作為所述寬帶射頻功率放大器的輸入端，漏極連接所述增強型晶體管的源極；

所述增強型晶體管按照共柵方式連接，漏極作為所述寬帶射頻功率放大器的輸出端；

所述開關(guān)的一端連接所述增強型晶體管的柵極，另一端接地。

其中較優(yōu)地，所述寬帶射頻功率放大器還包括第一偏置電路；所述第一偏置電路連接所述耗盡型晶體管的柵極。

其中較優(yōu)地，所述寬帶射頻功率放大器還包括第二偏置電路；所述第二偏置電路連接所述耗盡型晶體管的源極。

其中較優(yōu)地，所述寬帶射頻功率放大器還包括第三偏置電路；所述第三偏置電路連接所述增強型晶體管的柵極。

其中較優(yōu)地，所述第一偏置電路、所述第二偏置電路或所述第三偏置電路由電阻、電容或電感組合實現(xiàn)。

其中較優(yōu)地，所述第三偏置電路包括兩個電阻和一個電容；

所述兩個電阻串聯(lián)在所述增強型晶體管的漏極和地之間，將電阻分壓連接到所述增強型晶體管的柵極；

所述電容連接在所述增強型晶體管的柵極與地之間。

其中較優(yōu)地，當所述開關(guān)斷開時，所述耗盡型晶體管和所述增強型晶體管對輸入信號進行放大，所述寬帶射頻功率放大器處于放大模式；

當所述開關(guān)閉合時，所述增強型晶體管的柵極接地，在零電壓的情況下關(guān)斷，使所述寬帶射頻功率放大器進入待機狀態(tài)；

當所述開關(guān)回到斷開狀態(tài)時，所述寬帶射頻功率放大器再次回到放大模式。

其中較優(yōu)地，所述開關(guān)由第二增強型晶體管構(gòu)成；所述第二增強型晶體管的漏極連接所述增強型晶體管的柵極，源極接地，柵極連接控制信號。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，提供一種集成電路芯片，其中包括有上述的寬帶射頻功率放大器。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，提供一種通信終端，其中包括有上述的寬帶射頻功率放大器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的寬帶射頻功率放大器通過新穎巧妙的共源共柵結(jié)構(gòu)，有效減少了由于米勒效應(yīng)引起的輸入端的等效電容，從而有效提升極點頻率和射頻功率放大器的帶寬。待機模式的實現(xiàn)顯著降低了寬帶射頻功率放大器自身的功耗水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的寬帶射頻功率放大器的電路原理圖；

圖2為本寬帶射頻功率放大器中，開關(guān)部分的實施例示意圖；

圖3為本寬帶射頻功率放大器中，偏置電路的實施例示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容做進一步的詳細說明。

本發(fā)明的基本技術(shù)思想在于在射頻功率放大器中，采用耗盡型共源晶體管與增強型共柵型晶體管構(gòu)成共源共柵結(jié)構(gòu)，在共柵型晶體管的柵極引入開關(guān)，從而有效控制寬帶射頻功率放大器工作在放大模式或者待機模式。這樣，可以讓寬帶射頻功率放大器在不需要工作的情況下消耗極小的靜態(tài)電流，從而達到節(jié)能降耗的目的。

圖1顯示了本發(fā)明所提供的具有待機模式的寬帶射頻功率放大器的一個實施例。在該實施例中，寬帶射頻功率放大器主要由兩個晶體管和一個開關(guān)實現(xiàn)。其中一個晶體管M1為耗盡型晶體管，另一個為增強型晶體管M2。耗盡型晶體管M1按照共源方式連接，柵極作為整個寬帶射頻功率放大器的輸入端(RFin)同時也連接第一偏置電路B1G，源極連接第二偏置電路B1S，漏極連接增強型晶體管M2的源極。增強型晶體管M2按照共柵方式連接，柵極連接第三偏置電路B2G，漏極作為整個寬帶射頻功率放大器的輸出端(RFout)。

在本發(fā)明中，采用共源共柵結(jié)構(gòu)連接的兩個晶體管可以減小由于米勒效應(yīng)引起的輸入端的等效電容，從而有效提升極點頻率和射頻功率放大器的帶寬。在寬帶射頻功率放大器中，開關(guān)一端連接增強型晶體管M2的柵極，另一端接地。這樣在開關(guān)斷開的情況下，增強型晶體管M2的柵極被第三偏置電路B2G偏置在較高電壓。共源方式連接的耗盡型晶體管M1和共柵方式連接的增強型晶體管M2對輸入信號進行放大，寬帶射頻功率放大器處于放大模式；當開關(guān)閉合時，增強型晶體管M2的柵極接地，增強型晶體管M2在零電壓情況下關(guān)斷，流過該晶體管的電流趨近于0，寬帶射頻功率放大器進入待機狀態(tài)；當開關(guān)回到斷開狀態(tài)，寬帶射頻功率放大器再次回到放大模式。因此，通過開關(guān)控制增強型晶體管的工作狀態(tài)就可以實現(xiàn)對寬帶射頻功率放大器的待機控制。

如圖2所示，在本發(fā)明所提供的寬帶射頻功率放大器的另一個實施例中，開關(guān)可以由一個晶體管實現(xiàn)或者反相器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)或者其他能夠完成開關(guān)操作的電路實現(xiàn)。其中，最簡單的開關(guān)實現(xiàn)方式是使用一個增強型晶體管M3，其漏極對應(yīng)開關(guān)的一端，連接到本寬帶射頻功率放大器的共柵方式連接的增強型晶體管M2的柵極；增強型晶體管M3的源極對應(yīng)開關(guān)的另一端，連接地；增強型晶體管M3的柵極連接控制信號VSW，用于控制開關(guān)的斷開和閉合狀態(tài)。當控制信號VSW超過增強型晶體管M3的閾值時，該晶體管導(dǎo)通，相當于開關(guān)閉合，使整個寬帶射頻功率放大器進入待機模式；當控制信號VSW小于增強型晶體管M3的閾值時，該晶體管關(guān)斷，相當于開關(guān)斷開，使整個寬帶射頻功率放大器重新進入放大模式。

前已述及，本寬帶射頻功率放大器中的耗盡型晶體管M1和增強型晶體管M2均需要使用一些偏置電路來保證射頻功率放大器提供有效的增益和帶寬特性。在圖3所示的另一個實施例中，上述第一偏置電路B1G、第二偏置電路B1S和第三偏置電路B2G可以由電阻、電容或電感組合實現(xiàn)。具體說明如下：共源連接的耗盡型晶體管M1的柵極偏置電路B1G使用一個電阻R1G連接到地，可以與外部的輸入端RFin的電路分壓構(gòu)成輸入偏置；共源連接的耗盡型晶體管M1的源極偏置電路B1S使用一個電阻R1S連接到地，根據(jù)流過本寬帶射頻功率放大器的共源共柵結(jié)構(gòu)的電流在源端構(gòu)成電壓偏置；共柵連接的增強型晶體管M2的柵極使用兩個電阻R2G1和R2G2串聯(lián)在本寬帶射頻功率放大器的輸出端RFout和地之間，將電阻分壓連接到增強型晶體管M2的柵極，并且在柵極增加一個對地電容C2G來維持該節(jié)點的電壓穩(wěn)定。該開關(guān)由增強型晶體管M3構(gòu)成，其中M3的漏極連接共柵連接的增強型晶體管M2的柵極，源極接地，柵極連接控制信號VSW。輸出端RFout由外部提供一個使本寬帶射頻功率放大器實現(xiàn)較好增益和帶寬的電流偏置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的寬帶射頻功率放大器通過新穎巧妙的共源共柵結(jié)構(gòu)，有效減少了由于米勒效應(yīng)引起的輸入端的等效電容，從而有效提升極點頻率和射頻功率放大器的帶寬。經(jīng)過實驗證實，使用該共源共柵結(jié)構(gòu)制作的寬帶射頻功率放大器在不同頻率下的增益基本穩(wěn)定在16dB左右，在50MHz到2.55GHz內(nèi)可以提供相對穩(wěn)定的增益，在控制信號VSW為0的情況下，該寬帶射頻功率放大器可以進入待機狀態(tài)，消耗電流約4mA，而在控制信號VSW為2.5V時，該寬帶射頻功率放大器可以處于放大狀態(tài)，消耗電流約為100mA。這種待機模式的實現(xiàn)顯著降低了寬帶射頻功率放大器自身的功耗水平。

上述實施例中所示出的寬帶射頻功率放大器可以被用在芯片(例如射頻功率放大器芯片)中。對于該射頻功率放大器芯片中的寬帶射頻功率放大器的具體結(jié)構(gòu)，在此就不再一一詳述了。

另外，上述寬帶射頻功率放大器還可以被用在通信終端中，作為射頻電路的重要組成部分。這里所說的通信終端是指可以在移動環(huán)境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多種通信制式的計算機設(shè)備，包括移動電話、筆記本電腦、平板電腦、車載電腦等。此外，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案也適用于其他射頻電路應(yīng)用的場合，例如通信基站等。

上面對本發(fā)明所提供的具有待機模式的寬帶射頻功率放大器、芯片及通信終端進行了詳細的說明。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔相應(yīng)的法律責任。