具有多個(gè)小型化單頻帶功率放大器的多頻帶裝置的制造方法
【專利摘要】具有多個(gè)小型化單頻帶功率放大器的多頻帶裝置。在一些實(shí)施例中，一種功率放大器晶片可包括半導(dǎo)體襯底和實(shí)施在所述半導(dǎo)體襯底上的多個(gè)功率放大器PA。每個(gè)PA可配置為驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的下游部件的特征負(fù)載阻抗，使得每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與所述多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多于一個(gè)的寬頻帶PA。所述下游部件可包括輸出濾波器。
【專利說(shuō)明】
具有多個(gè)小型化單頻帶功率放大器的多頻帶裝置
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)主張2015年2月15日提交的題為"REDUCED POWER AMPLIFIER SIZE THROUGH EUMINATION OF MATCHING NETWORK" 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) No. 62/116, 448、2015 年 2 月 15 日提交的題為"ENHANCED POWER AMPLIFIER EFFICIENCY THROUGH ELIMINATION OF MATCHING NETWORK"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 62/116, 449、2015年2月15日提交的題 為"MULTI-BAND POWER AMPLIFICATION SYSTEM HAVING ENHANCED EFFICIENCY THROUGH EUMINATION OF BAND SELECTION SWITCH" 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) No. 62/116, 450、以及 2015 年 2 月 15 日提交的題為"MULTI-BAND DEVICE HAVING MULTIPLE MINIATURIZED SINGLE-BAND POWER AMPLIFIERS"的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 62/116, 451的優(yōu)先權(quán)，其每個(gè)的公開內(nèi)容通過(guò)引用 明確地整體合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本申請(qǐng)總體上涉及用于射頻（RF)應(yīng)用的功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0004] 在射頻（RF)應(yīng)用中，待發(fā)射的RF信號(hào)一般由收發(fā)機(jī)生成。然后，這樣的RF信號(hào) 可由功率放大器（PA)放大，放大后的RF信號(hào)可被路由到天線以供發(fā)射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)多種實(shí)施方式，本申請(qǐng)涉及一種功率放大系統(tǒng)，其包括配置為接收和放大射 頻（RF)信號(hào)的功率放大器（PA)，以及耦接到所述PA并且配置為調(diào)節(jié)放大后的RF信號(hào)的濾 波器。所述PA還配置為驅(qū)動(dòng)大約所述濾波器的特征負(fù)載阻抗。
[0006] 在一些實(shí)施例中，所述PA可具有比大約40歐姆更大的阻抗。所述PA的阻抗可具 有大約50歐姆的值。
[0007] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括配置為向所述PA提供高電壓（HV) 供電的供電系統(tǒng)。所述供電系統(tǒng)可包括配置為基于電池電壓Vbatt生成所述HV供電的升 壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0008] 在一些實(shí)施例中，所述PA可包括異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)。所述HBT可以是例如 砷化鎵（GaAs)器件。所述HV供電可作為VCC提供給所述HBT的集電極。
[0009] 在一些實(shí)施例中，所述濾波器可以是配置為以對(duì)應(yīng)的發(fā)射（Tx)頻率帶操作的Tx 濾波器。所述Τχ濾波器可以是配置為以所述Τχ頻率帶和對(duì)應(yīng)的接收（Rx)頻率帶操作的 雙工器的一部分。
[0010] 在一些實(shí)施例中，所述濾波器可通過(guò)基本沒(méi)有阻抗變換電路的輸出路徑耦接到所 述PA。
[0011] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括一個(gè)或多個(gè)附加PA，其每個(gè)配置為 用所述HV供電操作并且放大對(duì)應(yīng)的RF信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還可包括耦接到所述一個(gè) 或多個(gè)附加PA中的每個(gè)并且配置為調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的放大后的RF信號(hào)的濾波器。所述一個(gè)或多 個(gè)附加PA中的每個(gè)還可配置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)濾波器的特征負(fù)載阻抗。所述一個(gè)或多個(gè)附 加濾波器中的每個(gè)通過(guò)基本沒(méi)有阻抗變換電路的輸出路徑耦接到對(duì)應(yīng)的PA。
[0012] 在一些實(shí)施例中，所述PA和所述一個(gè)或多個(gè)附加PA可形成Μ個(gè)PA。在一些實(shí)施 例中，所述Μ個(gè)ΡΑ可實(shí)施在單個(gè)半導(dǎo)體晶片上。所述Μ個(gè)ΡΑ可配置為以單獨(dú)的頻率帶操 作。所述系統(tǒng)可基本沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)在所述Μ個(gè)ΡΑ與它們對(duì)應(yīng)的濾波器之間。
[0013] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)可配置成操作為平均功率跟蹤（APT)系統(tǒng)。 所述APT系統(tǒng)可具有比具有類似頻帶處理能力但是其中PA以低電壓操作的另一功率放大 器系統(tǒng)更低的損耗。所述另一功率放大器系統(tǒng)可以是包絡(luò)跟蹤（ET)系統(tǒng)。所述APT系統(tǒng) 可具有比所述ET系統(tǒng)的總體效率更高的總體效率。
[0014] 在一些教導(dǎo)中，本申請(qǐng)涉及一種射頻（RF)模塊，其包括配置為容納多個(gè)部件的封 裝襯底，以及實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個(gè)功率放 大器（PA)，每個(gè)PA配置為接收和放大射頻（RF)信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還包括耦接到每 個(gè)PA的濾波器，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約所述濾波器的特征負(fù)載阻抗。
[0015] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA可配置為以高電壓（HV)供電模式操作。每個(gè)濾波器可 通過(guò)基本沒(méi)有阻抗變換電路的輸出路徑耦接到對(duì)應(yīng)的PA。
[0016] 在一些實(shí)施例中，所述RF模塊可以基本沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)在所述多個(gè)PA與它們 對(duì)應(yīng)的濾波器之間。所述RF模塊可以是例如前端模塊（FEM)。
[0017] 根據(jù)一些實(shí)施方式，本申請(qǐng)涉及一種無(wú)線裝置，其包括配置為生成射頻（RF)信號(hào) 的收發(fā)機(jī)和與所述收發(fā)機(jī)通信的前端模塊（FEM)。所述FEM包括配置為容納多個(gè)部件的封 裝襯底和實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個(gè)功率放大器 (PA)，每個(gè)PA配置為接收和放大射頻（RF)信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還包括耦接到每個(gè)PA 的濾波器，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約所述濾波器的特征負(fù)載阻抗。所述無(wú)線裝置還包括與所 述FEM通信的天線，所述天線配置為發(fā)射放大后的RF信號(hào)。
[0018] 在一些教導(dǎo)中，本申請(qǐng)涉及一種處理射頻（RF)信號(hào)的方法。所述方法包括用功率 放大器（PA)放大所述RF信號(hào)，以及將放大后的RF信號(hào)路由到濾波器。所述方法還包括操 作所述PA使得所述PA驅(qū)動(dòng)大約所述濾波器的特征阻抗。
[0019] 在一些實(shí)施例中，所述PA可具有大約50歐姆的阻抗。在一些實(shí)施例中，操作所述 PA可包括用高電壓（HV)向所述PA供電。
[0020] 根據(jù)多種教導(dǎo)，本申請(qǐng)涉及一種功率放大系統(tǒng)，其包括配置為接收和放大射頻 (RF)信號(hào)的功率放大器PA。所述功率放大系統(tǒng)還包括通過(guò)輸出路徑耦接到所述PA的輸出 濾波器，所述輸出路徑基本沒(méi)有阻抗變換電路。
[0021] 在一些實(shí)施例中，所述PA還可配置為驅(qū)動(dòng)大約所述輸出濾波器的特征負(fù)載阻抗。 所述PA被配置為驅(qū)動(dòng)大約所述輸出濾波器的特征負(fù)載阻抗可通過(guò)用高電壓（HV)供電操作 所述PA來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述輸出路徑基本沒(méi)有阻抗變換電路可導(dǎo)致在所述PA和所述輸出濾波器 之間損耗減小至少0. 5dB。
[0022] 在一些實(shí)施例中，所述PA可具有比大約40歐姆更大的阻抗。所述PA的阻抗可具 有大約50歐姆的值。所述PA的阻抗可導(dǎo)致所述PA中減小的電流耗用。所述PA中減小的 電流耗用可允許PA的尺寸小于具有更低阻抗的其他PA。
[0023] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括配置為向所述PA提供高電壓（HV) 供電的供電系統(tǒng)。所述供電系統(tǒng)可包括配置為基于電池電壓Vbatt生成所述HV供電的升 壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0024] 在一些實(shí)施例中，所述PA可包括異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)。所述HBT可以是砷化 鎵（GaAs)器件。所述HV供電可作為VCC提供給所述HBT的集電極。
[0025] 在一些實(shí)施例中，所述輸出濾波器可以是配置為以對(duì)應(yīng)的發(fā)射（Tx)頻率帶操作 的Τχ濾波器。所述Τχ濾波器可以是配置為以所述Τχ頻率帶和對(duì)應(yīng)的接收（Rx)頻率帶操 作的雙工器的一部分。
[0026] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括一個(gè)或多個(gè)附加PA，其每個(gè)配置為 用所述HV供電操作并且放大對(duì)應(yīng)的RF信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還可包括通過(guò)基本沒(méi)有阻 抗變換電路的輸出路徑耦接到所述一個(gè)或多個(gè)附加PA中的每個(gè)的輸出濾波器。所述一個(gè) 或多個(gè)附加PA中的每個(gè)還可配置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)的輸出濾波器的特征負(fù)載阻抗。
[0027] 在一些實(shí)施例中，所述PA和所述一個(gè)或多個(gè)附加PA可形成Μ個(gè)PA。所述Μ個(gè)PA 可實(shí)施在單個(gè)半導(dǎo)體晶片上。所述Μ個(gè)ΡΑ可配置為以單獨(dú)的頻率帶操作。
[0028] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)可基本沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)在所述Μ個(gè)ΡΑ與它 們對(duì)應(yīng)的輸出濾波器之間?；緵](méi)有頻帶選擇開關(guān)的所述功率放大系統(tǒng)可導(dǎo)致給定ΡΑ與 對(duì)應(yīng)的輸出濾波器之間至少0. 3dB的損耗減小。
[0029] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)可配置成操作為平均功率跟蹤（APT)系統(tǒng)。 所述APT系統(tǒng)可具有比具有類似頻帶處理能力但是其中PA以低電壓操作的另一功率放大 器系統(tǒng)更低的損耗。所述另一功率放大器系統(tǒng)可以是包絡(luò)跟蹤（ET)系統(tǒng)。所述APT系統(tǒng) 可具有比所述ET系統(tǒng)的總體效率更高的總體效率。
[0030] 根據(jù)一些實(shí)施方式，本申請(qǐng)涉及一種射頻（RF)模塊，其包括配置為容納多個(gè)部件 的封裝襯底，以及實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個(gè)功 率放大器（PA)，每個(gè)PA配置為接收和放大射頻（RF)信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還包括通過(guò) 基本沒(méi)有阻抗變換電路的輸出路徑耦接到每個(gè)PA的輸出濾波器。
[0031] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA可配置為以高電壓（HV)供電模式操作。每個(gè)PA還可配 置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)的輸出濾波器的特征負(fù)載阻抗。
[0032] 在一些實(shí)施例中，所述RF模塊可以基本沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)在所述多個(gè)PA與它們 對(duì)應(yīng)的輸出濾波器之間。所述RF模塊可以是例如前端模塊（FEM)。
[0033] 在一些實(shí)施方式中，本申請(qǐng)涉及一種無(wú)線裝置，其包括配置為生成射頻（RF)信號(hào) 的收發(fā)機(jī)和與所述收發(fā)機(jī)通信的前端模塊（FEM)。所述FEM包括配置為容納多個(gè)部件的封 裝襯底和實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個(gè)功率放大器 (PA)，每個(gè)PA配置為接收和放大射頻（RF)信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還包括通過(guò)基本沒(méi)有 阻抗變換電路的輸出路徑耦接到每個(gè)PA的輸出濾波器。所述無(wú)線裝置還包括與所述FEM 通信的天線，所述天線配置為發(fā)射放大后的RF信號(hào)。
[0034] 在一些教導(dǎo)中，本申請(qǐng)涉及一種處理射頻（RF)信號(hào)的方法。所述方法包括用功率 放大器（PA)放大所述RF信號(hào)，以及將放大后的RF信號(hào)基本無(wú)阻抗變換地路由到輸出濾波 器。所述方法還包括用所述輸出濾波器對(duì)所述放大后的RF信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0035] 在一些實(shí)施例中，放大所述RF信號(hào)可包括操作所述PA使得所述PA驅(qū)動(dòng)大約所述 輸出濾波器的特征阻抗，從而允許基本無(wú)阻抗變換的路由。所述PA可具有大約50歐姆的 阻抗。在一些實(shí)施例中，操作所述PA可包括用高電壓（HV)向所述PA供電。
[0036] 根據(jù)一些教導(dǎo)，本申請(qǐng)涉及一種功率放大系統(tǒng)，其包括多個(gè)功率放大器（PA)，每個(gè) PA配置為接收和放大一頻率帶中的射頻（RF)信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還可包括通過(guò)單獨(dú) 的輸出路徑耦接到每個(gè)PA的輸出濾波器，使得所述功率放大系統(tǒng)在所述多個(gè)PA與它們對(duì) 應(yīng)的輸出濾波器之間基本沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)。
[0037] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA還可配置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)的輸出濾波器的特征負(fù)載阻 抗。每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)的輸出濾波器的特征負(fù)載阻抗可通過(guò)用高電壓（HV)供電 操作所述PA來(lái)實(shí)現(xiàn)?；緵](méi)有頻帶選擇開關(guān)的所述功率放大系統(tǒng)可導(dǎo)致每個(gè)PA與對(duì)應(yīng)的 輸出濾波器之間至少〇. 3dB的損耗減小。
[0038] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA可具有比大約40歐姆更大的阻抗。每個(gè)PA的阻抗可具 有大約50歐姆的值。每個(gè)PA的阻抗導(dǎo)致所述PA中減小的電流耗用。每個(gè)PA中減小的電 流耗用可允許所述PA的尺寸小于具有更低阻抗的其他PA。
[0039] 在一些實(shí)施例中，所述功率放大系統(tǒng)還可包括配置為向每個(gè)PA提供高電壓（HV) 供電的供電系統(tǒng)。所述供電系統(tǒng)可包括配置為基于電池電壓Vbatt生成所述HV供電的升 壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0040] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA可包括異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)。所述HBT可以是砷化 鎵（GaAs)器件。所述HV供電可作為VCC提供給所述HBT的集電極。
[0041] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)輸出濾波器可以是配置為以對(duì)應(yīng)的發(fā)射（Tx)頻率帶操作 的Τχ濾波器。所述Τχ濾波器可以是配置為以所述Τχ頻率帶和對(duì)應(yīng)的接收（Rx)頻率帶操 作的雙工器的一部分。
[0042] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)輸出濾波器可通過(guò)基本沒(méi)有阻抗變換電路的輸出路徑耦接 到對(duì)應(yīng)的PA。每個(gè)輸出路徑基本沒(méi)有阻抗變換電路可導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的PA與輸出濾波器之間至 少0. 5dB的損耗減小。
[0043] 在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)PA可實(shí)施在單個(gè)半導(dǎo)體晶片上。在一些實(shí)施例中，所 述功率放大系統(tǒng)可配置成操作為平均功率跟蹤（APT)系統(tǒng)。所述APT系統(tǒng)可具有比具有類 似頻帶處理能力但是其中PA以低電壓操作的另一功率放大器系統(tǒng)更低的損耗。所述另一 功率放大器系統(tǒng)可以是包絡(luò)跟蹤（ET)系統(tǒng)。所述APT系統(tǒng)可具有比所述ET系統(tǒng)的總體效 率更高的總體效率。
[0044] 在一些教導(dǎo)中，本申請(qǐng)涉及一種射頻（RF)模塊，其具有配置為容納多個(gè)部件的封 裝襯底，以及實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個(gè)功率放 大器（PA)，每個(gè)PA配置為接收和放大一頻率帶內(nèi)的射頻（RF)信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還 包括通過(guò)單獨(dú)輸出路徑耦接到每個(gè)PA的輸出濾波器，使得所述功率放大系統(tǒng)基本沒(méi)有頻 帶選擇開關(guān)在所述多個(gè)PA與它們對(duì)應(yīng)的輸出濾波器之間。
[0045] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA可配置為以高電壓（HV)供電模式操作。每個(gè)PA還可配 置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)的輸出濾波器的特征負(fù)載阻抗。
[0046] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)輸出路徑可以基本沒(méi)有阻抗變換電路在對(duì)應(yīng)的PA和輸出 濾波器之間。在一些實(shí)施例中，所述RF模塊可以是前端模塊（FEM)。
[0047] 根據(jù)多種教導(dǎo)，本申請(qǐng)涉及一種無(wú)線裝置，其包括配置為生成射頻（RF)信號(hào)的收 發(fā)機(jī)和與所述收發(fā)機(jī)通信的前端模塊（FEM)。所述FEM包括配置為容納多個(gè)部件的封裝 襯底和實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括多個(gè)功率放大器 (PA)，每個(gè)PA配置為接收和放大一頻率帶中的射頻（RF)信號(hào)。所述功率放大系統(tǒng)還包括 通過(guò)單獨(dú)輸出路徑耦接到每個(gè)PA的輸出濾波器，使得所述功率放大系統(tǒng)基本沒(méi)有頻帶選 擇開關(guān)在所述多個(gè)PA與它們對(duì)應(yīng)的輸出濾波器之間。所述無(wú)線裝置還包括與所述FEM通 信的天線，所述天線配置為發(fā)射放大后的RF信號(hào)。
[0048] 在一些教導(dǎo)中，本申請(qǐng)涉及一種處理射頻（RF)信號(hào)的方法。所述方法包括用多個(gè) 功率放大器（PA)中選定的一個(gè)放大所述RF信號(hào)，所述RF信號(hào)處于一頻率帶中。所述方法 還包括將放大后的RF信號(hào)路由到輸出濾波器而基本沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)操作。所述方法還 包括用所述輸出濾波器對(duì)所述放大后的RF信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0049] 在一些實(shí)施例中，放大所述RF信號(hào)可包括操作選定的PA使得所述PA驅(qū)動(dòng)大約對(duì) 應(yīng)的輸出濾波器的特征阻抗，以允許基本沒(méi)有阻抗變換的路由。所述PA可具有大約50歐 姆的阻抗。
[0050] 在一些實(shí)施例中，操作所述PA可包括用高電壓（HV)向所述PA供電。
[0051] 在一些實(shí)施方式中，本申請(qǐng)涉及一種功率放大器晶片，其包括半導(dǎo)體襯底和實(shí)施 在所述半導(dǎo)體襯底上的多個(gè)功率放大器（PA)。每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率帶信號(hào) 路徑的下游部件的特征負(fù)載阻抗。每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè) 頻率帶中的多于一個(gè)頻帶的寬頻帶PA。
[0052] 在一些實(shí)施例中，所述下游部件可包括輸出濾波器。所述獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑可 以是窄頻帶信號(hào)路徑。每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)的輸出濾波器的特征負(fù)載阻抗可通過(guò) 用高電壓（HV)供電操作所述PA來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)PA可具有比大約40歐姆更大的阻抗。每個(gè) PA的阻抗可具有大約50歐姆的值。每個(gè)PA的阻抗可導(dǎo)致所述PA中減小的電流耗用。每 個(gè)PA中減小的電流耗用可允許所述PA的尺寸小于具有更低阻抗的另一 PA。
[0053] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA可包括諸如砷化鎵（GaAs)器件之類的異質(zhì)結(jié)雙極晶體 管（HBT)。所述HBT可配置為通過(guò)其集電極接收所述HV供電作為VCC。
[0054] 在一些實(shí)施例中，所述PA可配置為以平均功率跟蹤（APT)模式操作。所述APT模 式可導(dǎo)致比具有類似頻帶處理能力但是其中PA以低電壓操作的另一晶片更低的損耗。所 述另一晶片可配置為以包絡(luò)跟蹤（ET)模式操作。所述APT模式可產(chǎn)生比與所述ET模式關(guān) 聯(lián)的總體效率更高的總體效率。
[0055] 根據(jù)一些實(shí)施方式，本申請(qǐng)涉及一種射頻（RF)模塊，其包括配置為容納多個(gè)部件 的封裝襯底，以及實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括實(shí)施在 半導(dǎo)體襯底上的多個(gè)功率放大器（PA)。每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的 下游部件的特征負(fù)載阻抗。每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶 中的多于一個(gè)頻帶的寬頻帶PA。
[0056] 在一些實(shí)施例中，每個(gè)PA可配置為以高電壓（HV)供電模式操作。在一些實(shí)施例 中，所述下游部件可包括輸出濾波器。所述輸出濾波器可通過(guò)單獨(dú)的輸出路徑耦接到對(duì)應(yīng) 的PA，使得所述功率放大系統(tǒng)在所述多個(gè)PA與它們對(duì)應(yīng)的輸出濾波器之間基本沒(méi)有頻帶 選擇開關(guān)。每個(gè)輸出路徑可基本沒(méi)有阻抗變換電路在對(duì)應(yīng)的PA和輸出濾波器之間。所述 RF模塊可以是例如前端模塊（FEM)。
[0057] 在一些教導(dǎo)中，本申請(qǐng)涉及一種無(wú)線裝置，其包括配置為生成射頻（RF)信號(hào)的收 發(fā)機(jī)和與所述收發(fā)機(jī)通信的前端模塊（FEM)。所述FEM包括配置為容納多個(gè)部件的封裝襯 底和實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)。所述功率放大系統(tǒng)包括實(shí)施在半導(dǎo)體襯底上 的多個(gè)功率放大器（PA)，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的下游部件的特 征負(fù)載阻抗。每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多于一個(gè) 頻帶的寬頻帶PA。所述無(wú)線裝置還包括與所述FEM通信的天線，所述天線配置為發(fā)射放大 后的RF信號(hào)。
[0058] 在一些實(shí)施方式中，本申請(qǐng)涉及一種處理射頻（RF)信號(hào)的方法。所述方法包括用 多個(gè)功率放大器（PA)中選定的一個(gè)放大所述RF信號(hào)，所述選定的PA驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率 帶信號(hào)路徑的下游部件的特征負(fù)載阻抗。所述選定的PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與多個(gè)PA 相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多于一個(gè)頻帶的寬頻帶PA。所述方法還包括將放大后的RF信號(hào) 路由到所述下游部件。
[0059] 在一些實(shí)施例中，所述下游部件可包括輸出濾波器。放大所述RF信號(hào)可包括用高 電壓（HV)向所述選定的PA供電。
[0060] 根據(jù)一些教導(dǎo)，本申請(qǐng)涉及一種制造功率放大器晶片的方法。所述方法包括形成 或提供半導(dǎo)體襯底，以及實(shí)施多個(gè)獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑。所述方法還包括在所述半導(dǎo)體襯 底上形成多個(gè)功率放大器（PA)，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿對(duì)應(yīng)的獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的 下游部件的特征負(fù)載阻抗。每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶 中的多于一個(gè)頻帶的寬頻帶PA。
[0061] 出于概述本申請(qǐng)的目的，已經(jīng)在這里描述了本發(fā)明的某些方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。 應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明的任何具體實(shí)施例，不一定要實(shí)現(xiàn)所有這些優(yōu)點(diǎn)。因而，可以按照實(shí) 現(xiàn)或優(yōu)化如在這里教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式來(lái)實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，而不需要實(shí)現(xiàn) 如在這里可以教導(dǎo)或建議的其它優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0062] 圖1示出具有放大系統(tǒng)的無(wú)線系統(tǒng)或架構(gòu)。
[0063] 圖2示出圖1的放大系統(tǒng)可包括具有一個(gè)或多個(gè)功率放大器（PA)的射頻（RF)放 大器組件（assembly)。
[0064] 圖3A-3E示出可如何配置圖2的每個(gè)PA的非限制性示例。
[0065] 圖4示出在一些實(shí)施例中，圖2的放大系統(tǒng)可實(shí)施為高電壓（HV)功率放大系統(tǒng)。
[0066] 圖5示出在一些實(shí)施例中，圖4的HV功率放大系統(tǒng)可配置為以平均功率跟蹤 (APT)模式操作。
[0067] 圖6示出示例包絡(luò)跟蹤（ET)功率放大系統(tǒng)。
[0068] 圖7示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的示例高電壓（HV)平均功率跟蹤（APT) 功率放大系統(tǒng)。
[0069] 圖8示出可以是圖7的HV APT功率放大系統(tǒng)的更具體示例的HV APT功率放大系 統(tǒng)。
[0070] 圖9示出以降壓（Buck) ET配置、降壓APT配置和升壓APT配置操作的功率放大器 的、作為輸出功率的函數(shù)的示例效率曲線圖。
[0071] 圖10示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)可具有與標(biāo)稱情況類 似的集電極效率和功率附加效率（PAE)曲線（profile)。
[0072] 圖11示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)可具有與標(biāo)稱情況類 似的線性度性能。
[0073] 圖12示出作為負(fù)載電壓的函數(shù)的功率放大器負(fù)載電流的示例曲線圖。
[0074] 圖13示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)可產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)有 利益處的示例。
[0075] 圖14示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)可產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)有 利益處的另一示例。
[0076] 圖15示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)可產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)有 利益處的又一示例。
[0077] 圖16示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)可產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)有 利益處的再一示例。
[0078] 圖17示出在一些實(shí)施例中，具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)的 一些或全部可實(shí)施在模塊中。
[0079] 圖18示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的有利特征的示例無(wú)線裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0080] 這里提供的小標(biāo)題（如果有的話）僅是為了便利，而不一定影響所要求保護(hù)的發(fā) 明的范圍或含義。
[0081] II直
[0082] 參照?qǐng)D1，本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)特征總體上涉及具有放大系統(tǒng)52的無(wú)線系統(tǒng)或架 構(gòu)50。在一些實(shí)施例中，放大系統(tǒng)52可實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)器件，這樣的一個(gè)或多個(gè)器件可 用在無(wú)線系統(tǒng)/架構(gòu)50中。在一些實(shí)施例中，無(wú)線系統(tǒng)/架構(gòu)50可實(shí)施在例如便攜式無(wú) 線裝置中。這樣的無(wú)線裝置的示例描述于此。
[0083] 圖2示出圖1的放大系統(tǒng)52可包括具有一個(gè)或多個(gè)功率放大器（PA)的射頻（RF) 放大器組件54。在圖2的示例中，三個(gè)PA 60a-60c示為形成RF放大器組件54。將理解， 亦可以實(shí)施其他數(shù)量的PA。還將理解，本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)特征也可實(shí)施在具有其他類型 的RF放大器的RF放大器組件中。
[0084] 在一些實(shí)施例中，RF放大器組件54可實(shí)施在一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體晶片（die)上，這 樣的晶片可包括在諸如功率放大器模塊（PAM)或前端模塊（FEM)之類的封裝模塊中。這樣 的封裝模塊一般配置為安裝在與便攜式無(wú)線裝置相關(guān)聯(lián)的電路板上。
[0085] 放大系統(tǒng)52中的PA(例如60a_60c)可一般由偏壓系統(tǒng)56偏置。此外，PA的供 電電壓可一般由供電系統(tǒng)58提供。在一些實(shí)施例中，偏壓系統(tǒng)56和供電系統(tǒng)58中的任一 個(gè)或兩者可包括在具有RF放大器組件54的前述封裝模塊中。
[0086] 在一些實(shí)施例中，放大系統(tǒng)52可包括匹配網(wǎng)絡(luò)62。這樣的匹配網(wǎng)絡(luò)可配置為向 RF放大器組件54提供輸入匹配和/或輸出匹配功能。
[0087] 為了說(shuō)明，將理解，圖2的每個(gè)PA(60)能以多種方式實(shí)施。圖3A-3E示出可如何 配置這樣的PA的非限制性示例。圖3A示出具有放大晶體管64的示例PA，其中輸入RF信 號(hào)（RF_In)被提供給晶體管64的基極，放大后的RF信號(hào)（RF_Out)通過(guò)晶體管64的集電 極輸出。
[0088] 圖3B示出具有分級(jí)布置的多個(gè)放大晶體管（例如64a、64b)的示例PA。輸入RF 信號(hào)（RF_In)不為被提供給第一晶體管64a的基極，來(lái)自第一晶體管64a的放大后的RF信 號(hào)通過(guò)其集電極輸出。來(lái)自第一晶體管64a的放大后的RF信號(hào)被提供給第二晶體管64b 的基極，來(lái)自第二晶體管64b的放大后的RF信號(hào)示為通過(guò)其集電極輸出，由此產(chǎn)生PA的輸 出 RF 信號(hào)（RF_0ut)。
[0089] 在一些實(shí)施例中，圖3B的前述示例PA配置可被描繪為圖3C所示的兩級(jí)或更多 級(jí)。第一級(jí)64a可配置為例如驅(qū)動(dòng)級(jí)，第二級(jí)64b可配置為例如輸出級(jí)。
[0090] 圖3D示出在一些實(shí)施例中，PA可配置為多爾蒂（Doherty)PA。這樣的多爾蒂PA 可包括放大晶體管64a、64b，配置為分別提供輸入RF信號(hào)（RF_In)的載波放大和峰值放大 以產(chǎn)生放大輸出RF信號(hào)（RF_0ut)。輸入RF信號(hào)可由分離器（splitter)分離為載波部分 和峰值部分。放大后的載波和峰值信號(hào)可由組合器（combiner)組合以產(chǎn)生輸出RF信號(hào)。
[0091] 圖3E示出在一些實(shí)施例中，PA可以用共射共基（cascode)配置來(lái)實(shí)施。輸入RF 信號(hào)（RF_In)可被提供給操作為共發(fā)射極（common emitter)器件的第一放大晶體管64a 的基極。第一放大晶體管64a的輸出可通過(guò)其集電極提供并且可被提供至操作為共基極 (common base)器件的第二放大晶體管64b的發(fā)射極。第二放大晶體管64b的輸出可通過(guò) 其集電極提供，從而產(chǎn)生PA的放大輸出RF信號(hào)（RF_0ut)。
[0092] 在圖3A-3E的各種示例中，放大晶體管描述為諸如異質(zhì)結(jié)雙極晶體管（HBT)之類 的雙極結(jié)晶體管（BJT)。將理解，本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)特征也可實(shí)施在其他類型的晶體管諸 如場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET)中或者用其來(lái)實(shí)施。
[0093] 圖4示出在一些實(shí)施例中，圖2的放大系統(tǒng)52可實(shí)施為高電壓功率放大系統(tǒng)100。 這樣的系統(tǒng)可包括HV功率放大器組件54,其配置為包括一些或全部PA (例如60a-60c)的 HV放大操作。如這里描述的那樣，這樣的PA可被偏壓系統(tǒng)56偏置。在一些實(shí)施例中，前述 HV放大操作可由HV供電系統(tǒng)58促成。在一些實(shí)施例中，可實(shí)施接口系統(tǒng)72以提供HV功 率放大器組件54與偏壓系統(tǒng)56和HV供電系統(tǒng)58中的任一個(gè)或兩者之間的接口功能。
[0094] HV APT系統(tǒng)相關(guān)示例
[0095] 諸如蜂窩手持設(shè)備之類的許多無(wú)線裝置配置為支持多個(gè)頻率帶，這樣的裝置 一般需要和/或混雜有多種功率放大器架構(gòu)。然而，功率放大器架構(gòu)的這種復(fù)雜性 (complexity)會(huì)導(dǎo)致發(fā)射效率隨支持的頻帶數(shù)量增大而下降。這樣的效率下降可歸因于例 如組合多個(gè)頻率帶且同時(shí)維持有競(jìng)爭(zhēng)性的尺寸和成本目標(biāo)所招致的損耗增大。
[0096] 在一些射頻（RF)應(yīng)用中，便攜式發(fā)射方案可包括與降壓（Buck)開關(guān)電源結(jié)合的 電池電壓（例如3. 8V)功率放大器（PA)。在這樣的示例方案中，最大發(fā)射功率一般在3. 8V 電池電壓處實(shí)現(xiàn)，其一般需要或使用PA內(nèi)的13:1阻抗變換網(wǎng)絡(luò)以支持例如近乎1. 5瓦特 的峰值功率水平。
[0097] 在前述示例中，較低發(fā)射功率水平處的效率改善可通過(guò)實(shí)施電池電壓以下的電壓 處的降壓電源來(lái)得到支持。使用RF開關(guān)選擇與期望頻率帶對(duì)應(yīng)的期望濾波器，可實(shí)現(xiàn)多頻 帶操作。注意，降壓電源、阻抗變換網(wǎng)絡(luò)和RF開關(guān)中的一些或全部可對(duì)損耗有貢獻(xiàn)，這又減 小了發(fā)射效率。
[0098] 一些無(wú)線系統(tǒng)可包括包絡(luò)跟蹤（ET)特征，其實(shí)施到降壓供電中以提供增大的系 統(tǒng)效率。然而，包絡(luò)跟蹤可增大降壓開關(guān)供電的成本，并且還會(huì)使系統(tǒng)特征化和校準(zhǔn)過(guò)程顯 著復(fù)雜化。
[0099] 這里描述可顯著減小損耗，同時(shí)維持或改善尺寸和/或成本的有競(jìng)爭(zhēng)性的水平的 系統(tǒng)、電路、裝置和方法的示例。圖5示出在一些實(shí)施例中，圖4的HV功率放大系統(tǒng)可配置 為以平均功率跟蹤（APT)模式操作。在圖5的示例中，HV APT功率放大系統(tǒng)100可包括功 率放大器組件104,其具有配置為放大一個(gè)或多個(gè)RF信號(hào)（RF_In)的一個(gè)或多個(gè)PA。這種 放大后的一個(gè)或多個(gè)RF信號(hào)可通過(guò)具有一個(gè)或多個(gè)匹配電路的匹配部件106路由到具有 一個(gè)或多個(gè)雙工器的雙工器組件108。
[0100] 雙工器可允許發(fā)射（Tx)和接收（Rx)操作的雙工。這樣的雙工操作的Tx部分示 為一個(gè)或多個(gè)放大后的RF信號(hào)（RF_0ut)被從雙工器組件108輸出以供天線（未示出）發(fā) 射。在圖5的示例中，Rx部分未示出；然而，來(lái)自天線的接收信號(hào)可被雙工器組件108接收 并且輸出到例如低噪聲放大器（LNA)。
[0101] 這里在利用雙工器的Tx和Rx操作的上下文中描述各種示例，這樣的雙工器可實(shí) 施例如頻分雙工（FDD)功能。將理解，在一些實(shí)施例中，具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的 HV功率放大系統(tǒng)還能以其他雙工配置實(shí)施，包括例如時(shí)分雙工（TDD)配置。
[0102] 在圖5的示例中，HV供電系統(tǒng)102示為向功率放大器組件104提供一個(gè)或多個(gè)HV 供電信號(hào)。這里將更詳細(xì)地描述這樣的HV信號(hào)可如何提供到對(duì)應(yīng)PA的更具體示例。
[0103] 在一些示例中，圖5的HV APT功率放大系統(tǒng)100可配置為以APT模式操作并且滿 足或超過(guò)包絡(luò)跟蹤（ET)實(shí)施方式所提供的性能，同時(shí)維持或減小成本和/或復(fù)雜性。在一 些實(shí)施例中，這樣的HV APT功率放大系統(tǒng)可利用例如諸如砷化鎵（GaAs)異質(zhì)結(jié)雙極晶體 管（HBT)PA之類的一些PA的高電壓能力。將理解，本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)特征也可以用其他 類型的PA來(lái)實(shí)施。例如，利用帶有LDM0S多個(gè)共射共基級(jí)的CMOS器件、硅雙極器件和GaN/ HEMT器件的放大系統(tǒng)也可受益于高電壓區(qū)域的操作。
[0104] 利用PA的這種HV操作，可以從放大系統(tǒng)消除一個(gè)或多個(gè)有損耗的部件，且/或可 實(shí)現(xiàn)其他有利益處。例如，PA輸出匹配網(wǎng)絡(luò)可被消除。在另一示例中，PA供電效率可增大。 在又一示例中，一些無(wú)源部件可被去除。這里更詳細(xì)地描述與前述相關(guān)的示例。
[0105] 與HV操作相關(guān)的前述特征中的一個(gè)或多個(gè)可導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)晶片以更小的尺度 實(shí)現(xiàn)，由此允許功率放大系統(tǒng)設(shè)計(jì)的更大靈活性。例如，功率放大系統(tǒng)可用更多數(shù)量的較小 PA實(shí)現(xiàn)，由此允許消除有損耗的部件，諸如頻帶開關(guān)。這里更詳細(xì)地描述與這種頻帶開關(guān)的 消除相關(guān)的示例。
[0106] 在一些實(shí)施例中，圖5的HV APT功率放大系統(tǒng)100可配置為基本消除或減小與包 絡(luò)跟蹤特征化和/或校準(zhǔn)過(guò)程相關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性。
[0107] 為了說(shuō)明，將理解，高電壓（HV)可包括比便攜式無(wú)線裝置中使用的電池電壓更高 的電壓值。例如，HV可大于3. 7V或4. 2V。在一些情形中，HV可包括大于電池電壓并且便 攜式無(wú)線裝置能更高效率地操作的電壓值。在一些情形中，HV可包括大于電池電壓并且小 于與給定類型的PA相關(guān)聯(lián)的擊穿電壓的電壓值。在GaAs HBT的示例上下文中，這樣的擊 穿電壓可以在15V至25V的范圍。因此，GaAs HBT PA的HV可以在例如3. 7V至25V、4. 2V 至20V、5V至15V、6V至14V、7V至13V或8V至12V的范圍。
[0108] 圖6和7示出包絡(luò)跟蹤（ET)功率放大系統(tǒng)110 (圖6)和高電壓（HV)平均功率跟 蹤（APT)功率放大系統(tǒng)100 (圖7)之間的比較，以演示在HV APT功率放大系統(tǒng)100中可以 如何基本消除某些有損耗的部件。為了比較，將假定每個(gè)功率放大系統(tǒng)配置為提供三個(gè)頻 率帶的放大。然而將理解，可以使用更多或更少數(shù)量的頻率帶。
[0109] 在圖6的示例中，ET功率放大系統(tǒng)110示為包括功率放大器組件114,其具有能夠 為三個(gè)頻率帶提供放大的寬頻帶放大路徑130。放大路徑130可通過(guò)公共輸入節(jié)點(diǎn)126接 收輸入RF信號(hào)，這樣的RF信號(hào)可通過(guò)例如DC隔離（DC-blocking)電容128路由到一個(gè)或 多個(gè)放大級(jí)。放大級(jí)可包括例如驅(qū)動(dòng)級(jí)132和輸出級(jí)134。在一些實(shí)施例中，放大級(jí)132、 134可包括例如HBT或CMOS放大晶體管。
[0110] 在圖6的示例中，輸出級(jí)134的集電極示為被提供有來(lái)自包絡(luò)跟蹤（ET)調(diào)制器 122的通過(guò)扼流電感124的供電電壓VCC。ET調(diào)制器122示為是ET調(diào)制系統(tǒng)112的一部 分。由這樣的ET調(diào)制器提供的供電電壓VCC -般以動(dòng)態(tài)方式確定，并且可具有在例如大約 IV至3V范圍的值。ET調(diào)制器122示為基于電池電壓Vbatt生成這樣的動(dòng)態(tài)VCC電壓。
[0111] 當(dāng)放大路徑130以前述方式操作時(shí)，其阻抗Z較低（例如大約3至5歐姆）；因此 一般需要進(jìn)行阻抗變換以匹配與下游部件相關(guān)聯(lián)的阻抗。在圖6的示例中，接收放大路徑 130的輸出的頻帶開關(guān)138 (示為是頻帶開關(guān)系統(tǒng)118的一部分）一般配置為50歐姆負(fù)載。 因此，假定由放大路徑130給出的阻抗（Z)為大約4歐姆，需要實(shí)施約13:1(50:4)的阻抗 變換。在圖6的示例中，這樣的阻抗變換示為通過(guò)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（0ΜΝ) 136來(lái)實(shí)施，輸出匹 配網(wǎng)絡(luò)136示為是負(fù)載變換系統(tǒng)116的一部分。
[0112] 在圖6的示例中，頻帶開關(guān)138示為具有來(lái)自放大路徑130的輸出（通過(guò)0ΜΝ 136) 的單個(gè)輸入和與三個(gè)示例頻率帶對(duì)應(yīng)的三個(gè)輸出。示出了針對(duì)這樣的三個(gè)頻率帶提供三個(gè) 雙工器 142a-142c。
[0113] 三個(gè)雙工器142a_142c中的每個(gè)示為包括TX和RX濾波器（例如帶通濾波器）。 每個(gè)TX濾波器示為耦接到頻帶開關(guān)138以接收對(duì)應(yīng)的放大后的并且開關(guān)路由的RF信號(hào)以 供發(fā)射。這樣的RF信號(hào)示為被濾波并且被路由到天線端口（ANT) (144a、144b或144c)。每 個(gè)RX濾波器示為接收來(lái)自對(duì)應(yīng)的天線端口（ANT) (144a、144b或144c)的RX信號(hào)。這樣的 RX信號(hào)示為被濾波并且被路由到RX部件（例如LNA)以供進(jìn)一步處理。
[0114] 一般期望的是在給定雙工器與處于上游（TX的情況下）或下游（RX的情況下）的 部件之間提供阻抗匹配。在圖6的示例中，對(duì)于雙工器的TX濾波器，頻帶開關(guān)138是這樣 的上游部件。因此，匹配電路140a-140c (示為是例如PI網(wǎng)絡(luò)120的若干部分）示為實(shí)施 在頻帶開關(guān)138的輸出和相應(yīng)的雙工器142a-142c之間。在一些實(shí)施例中，每個(gè)這種匹配 電路140a_140c可實(shí)施為例如pi ( π )匹配電路。
[0115] 表1列出圖6的ΕΤ功率放大系統(tǒng)110的各種部件的插入損耗和效率的示例值。將 理解，所列的各種值是近似值。從表1可以看出，圖6的ΕΤ功率放大系統(tǒng)110包括許多個(gè) 損耗貢獻(xiàn)者。即使系統(tǒng)110的每個(gè)部件假定為以其效率上限操作，ΕΤ功率放大系統(tǒng)110的 總效率大約為 31% (0· 83X0. 75X0. 89X0. 93X0. 93X0. 63)。
[0116] 表 1
[0117]
[0118] 在圖7的示例中，HV APT功率放大系統(tǒng)100示為配置為提供相同三個(gè)頻率帶的放 大，如圖6的示例ET功率放大系統(tǒng)110中那樣。在功率放大器組件104中，可實(shí)施三個(gè)單 獨(dú)的放大路徑，使得每個(gè)放大路徑提供對(duì)其相應(yīng)頻率帶的放大。例如，第一放大路徑示為包 括PA 168a，其接收來(lái)自輸入節(jié)點(diǎn)162a的通過(guò)DC隔離電容164a的RF信號(hào)。來(lái)自PA 168a 的放大后的RF信號(hào)示為通過(guò)電容170a被路由到下游部件。類似地，第二放大路徑示為包 括PA 168b，其接收來(lái)自輸入節(jié)點(diǎn)162b的通過(guò)DC隔離電容164b的RF信號(hào)。來(lái)自PA 168b 的放大后的RF信號(hào)示為通過(guò)電容170b被路由到下游部件。類似地，第三放大路徑示為包 括PA 168c，其接收來(lái)自輸入節(jié)點(diǎn)162c的通過(guò)DC隔離電容164c的RF信號(hào)。來(lái)自PA 168c 的放大后的RF信號(hào)示為通過(guò)電容170c被路由到下游部件。
[0119] 在一些實(shí)施例中，一些或全部PA 168a_168c可包括例如HBT PA。將理解，本申請(qǐng) 的一個(gè)或多個(gè)特征還可以用其他類型的PA實(shí)施。例如，可以利用能操作來(lái)產(chǎn)生與下游部件 匹配或接近的阻抗（例如通過(guò)HV操作和/或通過(guò)其他操作參數(shù)）的PA來(lái)產(chǎn)生這里描述的 益處中的一個(gè)或多個(gè)。
[0120] 在圖7的示例中，每個(gè)PA (168a、168b或168c)示為被提供有來(lái)自升壓DC/DC轉(zhuǎn)換 器160的通過(guò)扼流電感（166a、166b或166c)的供電電壓VCC。升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器160示為 是HV系統(tǒng)102的一部分。升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器160可配置為供應(yīng)包括這里描述的HV范圍或 值的這種VCC電壓值范圍（例如約IV至10V)。升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器160示為基于電池電壓 Vbatt生成這樣的高VCC電壓。
[0121] 當(dāng)PA 168a_168c用高VCC電壓（例如大約10V)以前述方式操作時(shí)，每個(gè)PA的 阻抗Z較高（例如大約40歐姆至50歐姆），因此不需要阻抗變換來(lái)匹配與下游部件相 關(guān)聯(lián)的阻抗。在圖7的示例中，接收對(duì)應(yīng)PA(168a、168b或168c)的輸出的每個(gè)雙工器 174a-174c (示為是雙工器組件108的若干部分）一般配置為50歐姆負(fù)載。因此，假定由 PA(168a、168b或168c)給出的阻抗（Z)為大約50歐姆，則不需要阻抗變換（諸如圖6中的 負(fù)載變換系統(tǒng)116)。
[0122] -般期望的是在給定雙工器與處于上游（TX的情況下）或下游（RX的情況下）的 部件之間提供阻抗匹配。在圖7的示例中，對(duì)于雙工器（174a、174b或174c)的TX濾波器， PA(168a、168b或168c)是這樣的上游部件。因此，匹配電路172a-172c (示為是例如PI網(wǎng) 絡(luò)106的若干部分）可實(shí)施在相應(yīng)的PA 168a-168c的輸出與相應(yīng)的雙工器174a-174c之 間。在一些實(shí)施例中，每個(gè)這種匹配電路172a-172c可實(shí)施為例如pi匹配電路。
[0123] 在圖7的示例中，PA 168a_168c的HV操作可導(dǎo)致每個(gè)PA 168a_168c呈現(xiàn)與對(duì)應(yīng) 的雙工器的阻抗類似的阻抗Z。因?yàn)樵谶@樣的配置中不需要阻抗變換，所以不需要阻抗變換 器（圖6中的116)。
[0124] 還應(yīng)注意，PA 168a_168c在更高阻抗處的操作可導(dǎo)致PA 168a_168c內(nèi)低得多的 電流水平。這樣的低得多的電流水平可允許PA 168a-168c以顯著減小的晶片尺寸實(shí)施。
[0125] 在一些實(shí)施例中，前述特征（阻抗變換器的消除和減小的PA晶片尺寸）中的任一 者或兩者可提供功率放大架構(gòu)設(shè)計(jì)的附加靈活性。例如，前述特征提供的空間和/或成本 節(jié)省可允許實(shí)現(xiàn)較小的PA(圖7中的168a、168b或168c)以用于各個(gè)頻率帶，由此去除對(duì) 頻帶開關(guān)系統(tǒng)（例如圖6中的118)的需要。相應(yīng)地，當(dāng)與圖6的ET功率放大系統(tǒng)110相 比較時(shí)，與圖7的HV APT功率放大系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的尺寸、成本和/或復(fù)雜性可得到維持 或減小，同時(shí)顯著減小功率放大系統(tǒng)100的總體損耗。
[0126] 表2列出圖7的HV APT功率放大系統(tǒng)100的各種部件的插入損耗和效率的示例 值。將理解，所列的各種值是近似值。
[0127] 表 2
[0128]
[0129] 從表2可以看出，圖7的HV APT功率放大系統(tǒng)100包括多個(gè)損耗貢獻(xiàn)者。然而， 當(dāng)與圖6的ET功率放大系統(tǒng)110和表1相比較時(shí)，在圖7的HV APT功率放大系統(tǒng)100中 沒(méi)有了兩個(gè)重要損耗貢獻(xiàn)者（負(fù)載變換（116)和頻帶開關(guān)（118))。對(duì)這種損耗貢獻(xiàn)者的消 除示為在圖7的示例和表2中的發(fā)射路徑中去除了大約ldB。
[0130] 還參照表2,如果假定系統(tǒng)100的每個(gè)部件以其效率上限操作（如表1的示例中 那樣），HV APT功率放大系統(tǒng)100的總效率為大約45% (0. 93X0. 82X0. 93X0. 63)。即 使假定每個(gè)部件以其效率下限操作，HV APT功率放大系統(tǒng)100的總效率也為大約44% (0.93X0. 80X0. 93X0. 63)。可以看出，在任一情況中，圖7的HV APT功率放大系統(tǒng)100 的總效率顯著高于圖6的ET功率放大系統(tǒng)110的總效率（大約31% )。
[0131] 參照?qǐng)D6和7,可注意到多個(gè)特征。應(yīng)注意，DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器（圖7中的160)的 使用可允許消除可在PA系統(tǒng)中使用的一個(gè)或多個(gè)其他功率轉(zhuǎn)換器。例如，當(dāng)操作為產(chǎn)生HV 供電電壓（例如10V DC)時(shí)，在沒(méi)有諧波終端（harmonic termination)的情況下可產(chǎn)生1 瓦特（（1〇ν)7(2Χ5〇Ω))的 RF 功率。
[0132] 還應(yīng)注意，驅(qū)動(dòng)為50歐姆負(fù)載的ΡΑ (例如圖7)導(dǎo)致比驅(qū)動(dòng)為3歐姆負(fù)載的ΡΑ (例 如圖6)顯著更低的每歐姆損耗。例如，當(dāng)以3歐姆驅(qū)動(dòng)ΡΑ時(shí)，0. 1歐姆的等效串聯(lián)電阻 (ESR)具有約0. 14dB的插入損耗，而對(duì)于以50歐姆驅(qū)動(dòng)的ΡΑ，0. 1歐姆的ESR具有大約 0. 008dB的插入損耗。因此，3歐姆的PA可具有約4. 2dB的總插入損耗（0. 14dBX30)，而 50歐姆的PA可具有大約4. OdB的總插入損耗（0. 008dBX 500)，其仍小于3歐姆的PA的總 插入損耗。
[0133] 還應(yīng)注意，50歐姆PA可具有比3歐姆PA顯著更高的增益。例如，增益可近似為 GMXR a;如果對(duì)于兩種情況GM相近，那么50歐姆的更高值產(chǎn)生更高的增益。
[0134] 圖8示出可以是圖7的HV APT功率放大系統(tǒng)100的更具體示例的HV APT功率放 大系統(tǒng)100。在圖8的示例中，功率放大器組件可包括低頻帶（LB)功率放大器組件190、中 頻帶（MB)功率放大器組件200以及高頻帶（HB)功率放大器組件210,這些組件中的一些 或全部PA能以這里描述的高電壓操作。功率放大器組件還可包括不以高電壓操作的其他 PA。例如，2G功率放大器組件220和功率放大器組件230、232能以低電壓操作。
[0135] 在圖8的示例中，前述高電壓可從例如前端功率管理集成電路（FE-PMIC) 160提供 給LB、MB和HB功率放大器組件190、200、210。在一些實(shí)施例中，這種FE-PMIC可包括這里 描述的DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器（例如圖7的160)。
[0136] FE-PMIC 160可接收電池電壓Vbatt并且生成高電壓輸出182作為L(zhǎng)B、MB和HB功 率放大器組件190、200、210的供電電壓（VCC)。在一些實(shí)施例中，這樣的高電壓VCC可具有 大致10V的值，伴隨著大致250mA的最大電流。將理解，還可以使用這種高電壓VCC和/或 最大電流的其他值。
[0137] FE-PMIC 160還可生成其他輸出。例如，輸出184可向與LB、MB和HB功率放大器 組件190、200、210相關(guān)聯(lián)的PA以及向2G功率放大器組件220提供偏壓信號(hào)。在一些實(shí)施 例中，這樣的偏壓信號(hào)可具有大約4V的值，伴隨著大約50mA的最大電流。將理解，還可以 使用這種偏壓信號(hào)和/或最大電流的其他值。
[0138] 在圖8的示例中，F(xiàn)E-PMIC 160可以是這里參照?qǐng)D7描述的HV系統(tǒng)102的一部分。 FE-PMIC 160可包括一個(gè)或多個(gè)接口節(jié)點(diǎn)180。這樣的接口節(jié)點(diǎn)可用于進(jìn)行例如對(duì)FE-PMIC 160的控制。
[0139] 在圖8的示例中，用于2G功率放大器組件220的供電電壓VCC示為被基本直接從 電池電壓Vbatt提供（例如線186)。這種Vbatt還示為提供用于與LB、MB和HB功率放大 器組件190、200、210相關(guān)聯(lián)的各種開關(guān)的操作電壓。在一些實(shí)施例中，這種Vbatt可具有 在月2. 5V至4. 5V范圍的值。將理解，還可以使用這種Vbatt的其他值。
[0140] 在圖8的示例中，用于功率放大器組件230、232的供電電壓VCC可從DC/DC開關(guān) 調(diào)壓器（regulator) 234提供。
[0141] 參照?qǐng)D8，LB功率放大器組件190示為包括用于八個(gè)示例頻率帶B27、B28A、B28B、 B20、B8、B26、B17和B13的單獨(dú)PA。每個(gè)PA示為將其放大后的RF信號(hào)提供給對(duì)應(yīng)的雙工 器。如這里描述的那樣，這八個(gè)PA可耦接到它們相應(yīng)的雙工器而中間沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)。
[0142] LB功率放大器組件190還示為包括和/或耦接到輸入開關(guān)192和輸出開關(guān)196。 輸入開關(guān)192示為包括兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)194a、194b和與八個(gè)PA對(duì)應(yīng)的八個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)。在輸入 開關(guān)192中，兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)194a、194b示為可切換到公共節(jié)點(diǎn)，該公共節(jié)點(diǎn)耦接到用于切換 到八個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)之一的另一公共節(jié)點(diǎn)。這種在這些公共節(jié)點(diǎn)之間的耦接可包括放大元件。
[0143] 輸出開關(guān)196示為包括與八個(gè)雙工器對(duì)應(yīng)的八個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)以及兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn) 198a、198b。輸出開關(guān)196還可包括用于接收2G功率放大器組件220的輸出和功率放大器 組件230的輸出的輸入。
[0144] 將理解，LB功率放大器組件190可包括頻率帶的不同組合。
[0145] 參照?qǐng)D8，MB功率放大器組件200示為包括用于四個(gè)示例頻率帶B1、B25、B3和B4 的單獨(dú)PA。每個(gè)PA示為將其放大后的RF信號(hào)提供給對(duì)應(yīng)的雙工器。如這里描述的那樣， 這四個(gè)PA可耦接到它們相應(yīng)的雙工器而中間沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)。
[0146] MB功率放大器組件200還示為包括和/或耦接到輸入開關(guān)202和輸出開關(guān)206。 輸入開關(guān)202示為包括輸入節(jié)點(diǎn)204和與四個(gè)PA對(duì)應(yīng)的四個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)。在輸入開關(guān)202 中，輸入節(jié)點(diǎn)204示為耦接到用于切換到四個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)之一的公共節(jié)點(diǎn)。這種節(jié)點(diǎn)之間的 耦接可包括放大元件。
[0147] 輸出開關(guān)206示為包括與四個(gè)雙工器對(duì)應(yīng)的四個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)以及輸出節(jié)點(diǎn)208。輸 出開關(guān)206還可包括用于接收2G功率放大器組件220的輸出的輸入。
[0148] 將理解，MB功率放大器組件200可包括頻率帶的不同組合。
[0149] 參照?qǐng)D8, HB功率放大器組件210示為包括用于兩個(gè)示例頻率帶B7和B20的單獨(dú) PA。每個(gè)PA示為將其放大后的RF信號(hào)提供給對(duì)應(yīng)的雙工器。如這里描述的那樣，這兩個(gè) PA可耦接到它們相應(yīng)的雙工器而中間沒(méi)有頻帶選擇開關(guān)。
[0150] HB功率放大器組件210還示為包括和/或耦接到輸入開關(guān)212和輸出開關(guān)216。 輸入開關(guān)212示為包括輸入節(jié)點(diǎn)214和與兩個(gè)PA對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)。在輸入開關(guān)212 中，輸入節(jié)點(diǎn)214示為耦接到用于切換到兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)之一的公共節(jié)點(diǎn)。這種節(jié)點(diǎn)之間的 耦接可包括放大元件。
[0151] 輸出開關(guān)216示為包括與兩個(gè)雙工器對(duì)應(yīng)的兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)以及輸出節(jié)點(diǎn)218。輸 出開關(guān)216還可包括用于接收功率放大器組件232的輸出的輸入。
[0152] 將理解，HB功率放大器組件210可包括頻率帶的不同組合。
[0153] 在圖8的示例中，LB、MB和HB功率放大器組件190、200、210的PA可實(shí)施為一個(gè) 或多個(gè)晶片。例如，這些PA可實(shí)施在單個(gè)HBT (例如GaAs)晶片上，在與LB、MB和HB功率 放大器組件190、200、210對(duì)應(yīng)的單獨(dú)HBT晶片上，或者其某種組合。
[0154] 在圖8的示例中，輸入開關(guān)192、202、212中的每個(gè)可配置為提供這里描述的切換 功能，以及實(shí)施這里描述的偏壓功能。在某些實(shí)施例中，開關(guān)192、196、202、206、212、216可 實(shí)施在例如單個(gè)絕緣體上硅（SOI)晶片上，在于各種功能群組對(duì)應(yīng)的單獨(dú)晶片上，或者其 某種組合。
[0155] 圖9示出以78 %降壓ET、97 %降壓APT和87 %升壓APT配置操作的功率放大器 的、作為輸出功率的函數(shù)的示例效率曲線圖。應(yīng)注意，對(duì)于高達(dá)15dBm的輸出功率，所有三 種示例配置產(chǎn)生類似高效的效率曲線。超過(guò)這樣的輸出水平，可以看出87%升壓APT配置 具有比97%降壓APT和78%降壓ET配置兩者都顯著更高的效率值。這樣的升壓APT配置 可實(shí)施在圖7和8的示例HV APT功率放大系統(tǒng)中的任一種或兩者中。
[0156] 圖10示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)（例如圖8的HV APT 功率放大系統(tǒng)100)可具有與標(biāo)稱情況類似的集電極效率和功率附加效率（PAE)曲線。例 如，與圖8的HV APT功率放大系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的集電極效率曲線圖示為具有與相應(yīng)的標(biāo)稱集電 極效率的曲線圖基本相同的曲線。類似地，與圖8的HV APT功率放大系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的PAE曲 線圖（作為輸出功率的函數(shù)）示為具有與相應(yīng)的標(biāo)稱PAE的曲線圖基本相同的曲線。
[0157] 圖11示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)（例如圖8的HA APT 功率放大系統(tǒng)100)可具有與標(biāo)稱情況類似的線性度性能（例如相鄰信道泄漏比（ACLR))。 例如，與圖8的HV APT功率放大系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的ACLR曲線圖（作為輸出功率的函數(shù)）示為在 較高輸出功率值處（例如高于29dBm)具有與相應(yīng)的標(biāo)稱ACLR的曲線圖基本相同的曲線。
[0158] 圖12示出指示為"R99"和"50RB LTE"的功率放大器配置的作為負(fù)載電壓的函數(shù) 的功率放大器負(fù)載電流的示例曲線圖。假設(shè)40mA的較低電流條件對(duì)于功率放大器配置是 所希望的。例如，40mA的這種電流可由從供電電流（圖12的負(fù)載電流）扣除固定偏壓電流 和靜態(tài)電流（quiescent current)而得到。對(duì)于圖12中的50RB LTE示例，約104mA的負(fù) 載電流可產(chǎn)生用于該功率放大器配置的這樣的低電流（40mA)條件。104mA的這種負(fù)載電流 對(duì)應(yīng)于約9. 5V的負(fù)載電壓（VCC)，如點(diǎn)250所指示的。因此可以看出，這里描述的高電壓功 率放大器操作條件可產(chǎn)生用于功率放大器的較低電流條件。
[0159] 本申請(qǐng)的一些實(shí)施例還提供制造這里描述的器件、模塊、系統(tǒng)和裝置的方法，這些 器件、模塊、系統(tǒng)和裝置具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征。特別地，本申請(qǐng)的一些實(shí)施例提 供制造功率放大器晶片的方法。所述方法可包括形成或提供半導(dǎo)體襯底的步驟和實(shí)施多個(gè) 獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的步驟。所述方法還可包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)功率放大器 (PA)的步驟。每個(gè)PA可配置為驅(qū)動(dòng)大約沿對(duì)應(yīng)的獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的下游部件的特征 負(fù)載阻抗。每個(gè)PA的尺寸可以小于配置為驅(qū)動(dòng)與所述多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多 于一個(gè)的寬頻帶PA。
[0160] 有利特征的示例
[0161] 圖13-16示出在具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的HV APT功率放大系統(tǒng)中可獲 得的有利益處的示例。如這里描述的那樣，圖13示出在一些實(shí)施例中，功率放大系統(tǒng)100 可包括配置為接收輸入節(jié)點(diǎn)260處的射頻（RF)信號(hào)（RF_in)的功率放大器（PA)。這樣的 PA可被提供有供電電壓Vcc，這樣的供電電壓可包括這里描述的高電壓（HV)值。放大后的 RF信號(hào)可作為RF_out輸出，并且被路由到濾波器，濾波器配置為調(diào)節(jié)放大后的RF信號(hào)并且 產(chǎn)生輸出節(jié)點(diǎn)262處的濾波信號(hào)。PA可操作為（例如在HV模式中）近似以濾波器的特征 負(fù)載阻抗驅(qū)動(dòng)。濾波器的這種特征負(fù)載阻抗可以為例如大約50歐姆。
[0162] 在一些實(shí)施例中，前述配置可實(shí)施在平均功率跟蹤（APT) PA系統(tǒng)中以產(chǎn)生一個(gè)或 多個(gè)有利特征。例如，可實(shí)現(xiàn)更低復(fù)雜性的供電配置、降低損耗、以及改善的效率。在另一 示例中，前述PA、具有前述功率放大系統(tǒng)100的晶片、和/或具有前述功率放大系統(tǒng)100的 模塊可實(shí)施為減小尺寸的器件。在一些實(shí)施例中，至少部分地歸因于功率放大系統(tǒng)中PA的 輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（0ΜΝ)的一些或全部的消除，可實(shí)現(xiàn)這種減小尺寸的器件。
[0163] 圖14示出功率放大系統(tǒng)100的示例，其中在PA與濾波器之間基本消除了與PA相 關(guān)聯(lián)的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（0ΜΝ)(這里也稱為阻抗變換電路）。在圖14的示例中，PA、其供電電 壓Vcc和濾波器可配置和操作為與圖13的示例類似。這種PA配置可包括這里描述的HV 操作模式。
[0164] 在圖14的示例中，功率放大系統(tǒng)100的一些或全部可實(shí)施在諸如PA晶片或PA模 塊之類的器件270上。通過(guò)前述對(duì)0ΜΝ的消除，與器件270相關(guān)聯(lián)的尺度（例如dlXd2) 可得到減小。此外，諸如減小損耗和改善效率之類的其他有利特征可以用0ΜΝ的消除來(lái)實(shí) 現(xiàn)。
[0165] 圖15示出配置為處理多個(gè)頻帶的RF信號(hào)的功率放大系統(tǒng)100的示例。這樣的頻 帶可以是例如頻帶A和頻帶B。將理解，對(duì)于功率放大系統(tǒng)100,可以實(shí)施其他數(shù)量的頻帶。
[0166] 在圖15的示例中，每個(gè)頻帶示為具有與其關(guān)聯(lián)的單獨(dú)放大路徑。在每個(gè)放大路徑 中，其PA、供電電壓Vcc和濾波器可配置和操作為與圖14的示例類似。這種PA配置可包括 這里描述的HV操作模式。
[0167] 在圖15的示例中，具有其自身專用放大路徑的每個(gè)頻帶可允許消除頻帶選擇開 關(guān)。因此，具有功率放大系統(tǒng)100的一些或全部的器件270 (諸如PA晶片或PA模塊）可具 有減小的尺度（例如d3Xd4)。此外，利用頻帶選擇開關(guān)的消除，還可以實(shí)現(xiàn)諸如減小損耗 和改善效率之類的其他有利特征。
[0168] 圖16示出與圖15的示例類似的配置為處理多個(gè)頻帶的RF信號(hào)的功率放大系統(tǒng) 100的示例。在圖16的示例中，與圖14的示例類似，多個(gè)放大路徑中的一些或全部每個(gè)都 可基本上沒(méi)有輸出匹配網(wǎng)絡(luò)（0ΜΝ)(這里也稱為阻抗變換電路）。因此，具有功率放大系統(tǒng) 100的一些或全部的器件270 (諸如PA晶片或PA模塊）可具有減小的尺度（例如d5Xd6)。 此外，利用頻帶選擇開關(guān)以及一些或全部0ΜΝ的消除，還可以實(shí)現(xiàn)諸如減小損耗和改善效 率之類的其他有利特征。
[0169] 在圖15和16的示例中，其上實(shí)施其相應(yīng)的功率放大系統(tǒng)100的器件270可以是 例如具有半導(dǎo)體襯底的功率放大器晶片。多個(gè)PA可如圖所示地并行實(shí)施在半導(dǎo)體襯底上， 每個(gè)PA可配置為驅(qū)動(dòng)獨(dú)立窄頻率帶信號(hào)路徑。因此，每個(gè)PA的尺寸可小于能夠驅(qū)動(dòng)與多 個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的超過(guò)一個(gè)的寬頻帶PA。如這里描述的那樣，使用這種小型化 的單頻帶PA可產(chǎn)生多個(gè)期望特征。
[0170] 產(chǎn)品示例
[0171] 圖17示出在一些實(shí)施例中，具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的HV APT功率放大 系統(tǒng)的一些或全部可實(shí)施在模塊中。這樣的模塊可以是例如前端模塊（FEM)。在圖17的 示例中，模塊300可包括封裝襯底302，多個(gè)部件可安裝在這種封裝襯底上。例如，F(xiàn)E-PMIC 部件102、功率放大器組件104、匹配部件106和雙工器組件108可安裝和/或?qū)嵤┰诜庋b 襯底302上和/或內(nèi)。諸如多個(gè)SMT器件304和天線開關(guān)模塊（ASM) 306之類的其他部件 也可以安裝在封裝襯底302上。盡管全部各種部件示為布局在封裝襯底302上，但是將理 解，某些部件可實(shí)施在其他部件上方或下方。
[0172] 在一些實(shí)施方式中，具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征的功率放大系統(tǒng)可包括在諸 如無(wú)線裝置之類的RF裝置中。這種功率放大系統(tǒng)可在無(wú)線裝置中實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)電路、 一個(gè)或多個(gè)晶片、一個(gè)或多個(gè)封裝模塊、或其任意組合。在一些實(shí)施例中，這種無(wú)線裝置可 包括例如蜂窩電話、智能電話、具有或沒(méi)有電話功能的手持無(wú)線裝置、無(wú)線平板等。
[0173] 圖18示出具有一個(gè)或多個(gè)這里描述的有利特征的示例無(wú)線裝置400。在具有一個(gè) 或多個(gè)這里描述的特征的模塊的上下文中，這樣的模塊可一般地由虛線框300示出，并且 可實(shí)施為例如前端模塊（FEM)。
[0174] 參照?qǐng)D18,功率放大器（PA)420可從收發(fā)機(jī)410接收其相應(yīng)的RF信號(hào)，收發(fā)機(jī)410 可配置和操作為生成待放大和發(fā)射的RF信號(hào)，并且處理所接收的信號(hào)。收發(fā)機(jī)410示為與 基帶子系統(tǒng)408相交互，基帶子系統(tǒng)408配置為提供適于用戶的數(shù)據(jù)和/或話音信號(hào)與適 于收發(fā)機(jī)410的RF信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。收發(fā)機(jī)410還可以與功率管理部件406通信，功率管 理部件406配置為管理用于無(wú)線裝置400的操作的功率。這樣的功率管理還可控制基帶子 系統(tǒng)408和模塊300的操作。
[0175] 基帶子系統(tǒng)408示為連接到用戶接口 402以促成提供給和接收自用戶的話音和/ 或數(shù)據(jù)的各種輸入和輸出?；鶐ё酉到y(tǒng)408還可連接到存儲(chǔ)器404,存儲(chǔ)器404配置為儲(chǔ)存 用于促成無(wú)線裝置的操作的數(shù)據(jù)和/或指令，和/或?yàn)橛脩籼峁┬畔?chǔ)存。
[0176] 在示例無(wú)線裝置400中，PA 420的輸出示為被匹配（經(jīng)由相應(yīng)的匹配電路422)和 路由到它們相應(yīng)的雙工器424。在一些實(shí)施例中，匹配電路422可以類似于這里參照?qǐng)D7描 述的示例匹配電路172a-172c。還如這里參照?qǐng)D7描述的那樣，當(dāng)PA 420用HV供電以HV 模式操作時(shí)，PA 420的輸出可被路由到它們相應(yīng)的雙工器424而沒(méi)有阻抗變換（例如用圖 6中的負(fù)載變換116)。這種放大和濾波后的信號(hào)可通過(guò)天線開關(guān)414路由到天線416以供 發(fā)射。在一些實(shí)施例中，雙工器424可允許利用公共天線（例如416)同時(shí)進(jìn)行發(fā)射和接收 操作。在圖18中，接收信號(hào)示為通過(guò)雙工器424路由到"Rx"路徑，"Rx"路徑可包括例如 一個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器（LNA)。
[0177] 在圖18的示例中，前述用于PA 420的HV供電可由HV部件102提供。這種HV部 件可包括例如這里描述的升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0178] 多種其他無(wú)線裝置配置可利用一個(gè)或多個(gè)這里描述的特征。例如，無(wú)線裝置無(wú) 需是多頻帶裝置。在另一示例中，無(wú)線裝置可包括諸如分集天線之類的附加天線和諸如 Wi-Fi、藍(lán)牙和GPS之類的附加連接特征。
[0179] 如這里描述的那樣，當(dāng)實(shí)施在諸如涉及圖18的無(wú)線裝置的系統(tǒng)之類的系統(tǒng)中時(shí)， 本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)特征可提供許多優(yōu)點(diǎn)。例如，通過(guò)消除或減小輸出損耗，可實(shí)現(xiàn)顯著的 電流耗用減小。在另一示例中，可針對(duì)功率放大系統(tǒng)和/或無(wú)線裝置實(shí)現(xiàn)更低的物料清單 數(shù)量。在另一示例中，歸因于例如單獨(dú)的PA用于它們的相應(yīng)頻率帶，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)所支持 的頻率帶的阻抗優(yōu)化或期望配置。在又一示例中，可以通過(guò)例如升壓供電電壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最 大或更大輸出功率的優(yōu)化或期望配置。在再一示例中，可以利用多種不同的電池技術(shù)，因?yàn)?最大或更大功率不必受電池電壓限制。
[0180] 本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)特征可與各種蜂窩頻率帶一起實(shí)施，如這里描述的那樣。這 種頻帶的示例列于表3中。將理解，至少一些頻帶可分成多個(gè)子帶。還將理解，本申請(qǐng)的一 個(gè)或多個(gè)特征可與沒(méi)有諸如表3的示例之類的指定（designation)的頻率范圍一起實(shí)施。
[0181] 表 3
[0182]
[(
[0184] 在這里的描述中，提及了各種阻抗形式。例如，PA有時(shí)稱為驅(qū)動(dòng)諸如濾波器之類 的下游部件的負(fù)載阻抗。在另一示例中，PA有時(shí)稱為具有阻抗值。為了說(shuō)明，將理解，這種 對(duì)PA的阻抗相關(guān)引用可以互換地使用。此外，PA的阻抗可包括在PA的輸出側(cè)看到的其輸 出阻抗。因此，這樣的PA被配置為驅(qū)動(dòng)下游部件的負(fù)載阻抗可包括PA具有與下游部件的 負(fù)載阻抗近似相同的輸出阻抗。
[0185] 除非上下文清楚地另有要求，否則貫穿說(shuō)明書和權(quán)利要求書，要按照與排他性或 窮盡性的意義相反的包括性的意義，也就是說(shuō)，按照"包括但不限于"的意義來(lái)闡釋術(shù)語(yǔ)"包 括（comprise) "、"包含（comprising)"等。如在這里一般使用的術(shù)語(yǔ)"親接"是指可以直接 連接的、或者借助于一個(gè)或多個(gè)中間元件連接的兩個(gè)或更多元件。另外，當(dāng)在本申請(qǐng)中使用 時(shí)，術(shù)語(yǔ)"在這里"、"上面"、"下面"和相似含義的術(shù)語(yǔ)應(yīng)該是指作為整體的本申請(qǐng)，而不是 本申請(qǐng)的任何具體部分。在上下文允許時(shí)，使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的以上說(shuō)明書中的術(shù)語(yǔ)也可以 分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。提及兩個(gè)或更多項(xiàng)目的列表時(shí)的術(shù)語(yǔ)"或"，這個(gè)術(shù)語(yǔ)涵蓋該術(shù)語(yǔ)的 全部以下解釋：列表中的任何項(xiàng)目、列表中的所有項(xiàng)目、和列表中項(xiàng)目的任何組合。
[0186] 本發(fā)明實(shí)施例的以上詳細(xì)描述不意欲是窮盡性的，或是將本發(fā)明限于上面所公開 的精確形式。盡管上面出于說(shuō)明性的目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例和用于本發(fā)明的示 例，但是如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，在本發(fā)明范圍內(nèi)的各種等效修改是可能的。例如， 盡管按照給定順序呈現(xiàn)了處理或塊，但是替換的實(shí)施例可以執(zhí)行具有不同順序的步驟的處 理，或采用具有不同順序的塊的系統(tǒng)，并且一些處理或塊可以被刪除、移動(dòng)、添加、減去、組 合和/或修改?？梢园凑崭鞣N不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些處理或塊中的每一個(gè)。同樣地，盡管 有時(shí)將處理或塊示出為串行地執(zhí)行，但是相反地，這些處理或塊也可以并行地執(zhí)行，或者可 以在不同時(shí)間進(jìn)行執(zhí)行。
[0187] 可以將在這里提供的本發(fā)明的教導(dǎo)應(yīng)用于其它系統(tǒng)，而不必是上述的系統(tǒng)?？梢?對(duì)上述的各個(gè)實(shí)施例的元素和動(dòng)作進(jìn)行組合，以提供進(jìn)一步的實(shí)施例。
[0188] 盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是已經(jīng)僅僅借助于示例呈現(xiàn)了這些實(shí)施 例，并且所述實(shí)施例不意欲限制本申請(qǐng)的范圍。其實(shí)，可以按照多種其它形式來(lái)實(shí)施在這里 描述的新穎方法和系統(tǒng)；此外，可以做出在這里描述的方法和系統(tǒng)的形式上的各種省略、替 換和改變，而沒(méi)有脫離本申請(qǐng)的精神。附圖和它們的等效物意欲涵蓋如將落入本公開的范 圍和精神內(nèi)的這種形式或修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種功率放大器晶片，包括： 半導(dǎo)體襯底；以及 多個(gè)功率放大器PA，實(shí)施在所述半導(dǎo)體襯底上，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率帶 信號(hào)路徑的下游部件的特征負(fù)載阻抗，每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與所述多個(gè)PA相關(guān) 聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多于一個(gè)的寬頻帶PA。2. 如權(quán)利要求1所述的功率放大器晶片，其中，所述下游部件包括輸出濾波器。3. 如權(quán)利要求2所述的功率放大器晶片，其中，所述獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑是窄頻帶信 號(hào)路徑。4. 如權(quán)利要求3所述的功率放大器晶片，其中，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約對(duì)應(yīng)的輸出濾 波器的特征負(fù)載阻抗是通過(guò)用高電壓HV供電操作所述PA來(lái)實(shí)現(xiàn)的。5. 如權(quán)利要求4所述的功率放大器晶片，其中，每個(gè)PA具有比大約40歐姆更大的阻 抗。6. 如權(quán)利要求5所述的功率放大器晶片，其中，每個(gè)PA的阻抗具有大約50歐姆的值。7. 如權(quán)利要求5所述的功率放大器晶片，其中，每個(gè)PA的阻抗導(dǎo)致所述PA中減小的電 流耗用。8. 如權(quán)利要求7所述的功率放大器晶片，其中，每個(gè)PA中減小的電流耗用允許所述PA 的尺寸小于具有更低阻抗的另一 PA。9. 如權(quán)利要求4所述的功率放大器晶片，其中，每個(gè)PA包括異質(zhì)結(jié)雙極晶體管HBT。10. 如權(quán)利要求9所述的功率放大器晶片，其中，所述HBT是砷化鎵GaAs器件。11. 如權(quán)利要求9所述的功率放大器晶片，其中，所述HBT配置為通過(guò)其集電極接收所 述HV供電作為VCC。12. 如權(quán)利要求9所述的功率放大器晶片，其中，所述PA配置為以平均功率跟蹤APT模 式操作。13. 如權(quán)利要求12所述的功率放大器晶片，其中，所述APT模式導(dǎo)致比具有類似頻帶處 理能力但是其中PA以低電壓操作的另一晶片更低的損耗。14. 如權(quán)利要求13所述的功率放大器晶片，其中，所述另一晶片配置為以包絡(luò)跟蹤ET 模式操作。15. 如權(quán)利要求14所述的功率放大器晶片，其中，所述APT模式產(chǎn)生比與所述ET模式 相關(guān)聯(lián)的總體效率更高的總體效率。16. -種射頻RF模塊，包括： 封裝襯底，配置為容納多個(gè)部件；以及 功率放大系統(tǒng)，實(shí)施在所述封裝襯底上，所述功率放大系統(tǒng)包括實(shí)施在半導(dǎo)體襯底上 的多個(gè)功率放大器PA，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的下游部件的特征 負(fù)載阻抗，每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與所述多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多于一 個(gè)的寬頻帶PA。17. 如權(quán)利要求16所述的RF模塊，其中，每個(gè)PA配置為以高電壓HV供電模式操作。18. 如權(quán)利要求17所述的RF模塊，其中，所述下游部件包括輸出濾波器。19. 如權(quán)利要求18所述的RF模塊，其中，所述輸出濾波器通過(guò)單獨(dú)的輸出路徑耦接到 對(duì)應(yīng)的PA，使得所述功率放大系統(tǒng)在所述多個(gè)PA與它們對(duì)應(yīng)的輸出濾波器之間基本沒(méi)有 頻帶選擇開關(guān)。20. 如權(quán)利要求19所述的RF模塊，其中，每個(gè)輸出路徑基本沒(méi)有阻抗變換電路在對(duì)應(yīng) 的PA和輸出濾波器之間。21. 如權(quán)利要求20所述的RF模塊，其中，所述RF模塊是前端模塊FEM。22. -種無(wú)線裝置，包括： 收發(fā)機(jī)，配置為生成射頻RF信號(hào)； 前端模塊FEM，與所述收發(fā)機(jī)通信，所述FEM包括配置為容納多個(gè)部件的封裝襯底，所 述FEM還包括實(shí)施在所述封裝襯底上的功率放大系統(tǒng)，所述功率放大系統(tǒng)包括實(shí)施在半導(dǎo) 體襯底上的多個(gè)功率放大器PA，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑的下游部 件的特征負(fù)載阻抗，每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與所述多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中 的多于一個(gè)的寬頻帶PA ;以及 天線，與所述FEM通信，所述天線配置為發(fā)射放大后的RF信號(hào)。23. -種處理射頻RF信號(hào)的方法，所述方法包括： 用多個(gè)功率放大器PA中選定的一個(gè)放大所述RF信號(hào)，所述選定的PA驅(qū)動(dòng)大約沿獨(dú)立 頻率帶信號(hào)路徑的下游部件的特征負(fù)載阻抗，所述選定的PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與所 述多個(gè)PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多于一個(gè)的寬頻帶PA ;以及 將放大后的RF信號(hào)路由到所述下游部件。24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述下游部件包括輸出濾波器。25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中，放大所述RF信號(hào)包括用高電壓HV向所述選定的 PA供電。26. -種制造功率放大器晶片的方法，所述方法包括： 形成或提供半導(dǎo)體襯底； 實(shí)施多個(gè)獨(dú)立頻率帶信號(hào)路徑；以及 在所述半導(dǎo)體襯底上形成多個(gè)功率放大器PA，每個(gè)PA配置為驅(qū)動(dòng)大約沿對(duì)應(yīng)的獨(dú)立 頻率帶信號(hào)路徑的下游部件的特征負(fù)載阻抗，每個(gè)PA的尺寸小于配置為驅(qū)動(dòng)與所述多個(gè) PA相關(guān)聯(lián)的多個(gè)頻率帶中的多于一個(gè)的寬頻帶PA。
【文檔編號(hào)】H03F1/56GK105897198SQ201510634701
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日
【發(fā)明人】P·J·萊托拉
【申請(qǐng)人】天工方案公司