专利名称：具有上下表面面积不等的电容的信号放大电路的制作方法
技术领域：
本发明提供一种用于移动通信装置的信号放大电路，特别是一种包含上下表面面积不相等的电容的信号放大电路。
体轻小巧、没有电话线纠缠而携带方便的移动通信装置(如所谓的手机)，在通信产业发达的今天，几乎已人手一机，成为大众日常生活的一部分。一般而言，移动通信装置收到无线(wireless)传播的高频信号后，都要经过一连串信号处理与放大的步骤，最终将信号放大至使用者能听清楚的程度。因为移动通信装置是以无线的高频信号作为通讯连接的媒介，接收的信号往往已侵入杂散信号。所以，移动通信装置中用来放大信号的各级放大电路都必须精心设计，各级放大电路相互间阻抗的匹配也必须予以特殊考虑，避免杂散信号滋生而影响信号放大的过程。另外，阻抗匹配时也必须考虑到信号的频率特性，以符合各级放大电路不同的频率响应。
在设计阻抗匹配时，电容是常被用到的元件。请参考
图1。图1是一公知电容10结构的示意图。电容10是由两形状相同的上表面12与下表面16夹有一介电层14形成。上表面12与下表面16为薄层导体，两者夹有介电层14便可构成电容10。
请参考图2。图2为公知电容10运用于公知信号放大电路20以匹配阻抗的示意图。信号放大电路20由一输入电路22、一预放大电路24、用来实现阻抗匹配的电容10、一偏压电路28、四个放大单元30以及一输出电路32构成。输入电路22电连接到预放大电路24，预放大电路24的输出端则电连接到电容10的下表面16(见图1)。另一方面，四个放大单元30与偏压电路28则电连接到电容10的上表面12(见图1中)。最后四个放大单元30可分别电连接到输出电路32。信号放大电路20的工作情况描述如下。首先信号会由输入电路22输入至预放大电路24，并在预放大电路24中进行第一次的信号放大。接下来信号会被传至用来实现阻抗匹配的电容10的下表面16，并通过介电层14耦合至电容10的上表面12，再由上表面12分配至四个放大单元30，进行第二次的信号放大。由输入电路22输入在经过预放大电路24与放大单元30两阶段的信号放大后，最后会输出至输出电路32，完成信号放大电路20放大信号的功能。在此信号放大电路中，电容10的上表面12不仅电连接到各放大单元30，还电连接到偏压电路28，提供一条电连接的通路，让偏压电路28能经由电容10的上表面12提供偏压的电源给各放大单元30。
公知在设计匹配的阻抗时，常会希望电容10的电容值可以随电路设计的需要而改变。而要改变电容10的电容值，就要改变电容10上下表面的形状与面积，这是因为电容10电容值与电容10上下表面的面积主要成线性正比的关系。因此在公知的设计中，若因阻抗匹配的需要而要将电容10的电容值变小，通常是将电容10上下表面的面积缩小。然而，缩小电容10上下表面的面积，偏压电路28提供偏压电源给各放大单元30的电连接通路就会变小。由于信号放大电路20中各放大单元30是用来进行功率放大的，对偏压电源功率需求也很高，高功率电源通过缩小后变得狭窄的上表面12，便会烧毁电容10的上表面，进一步使电容10失去效用。要避免这种情况发生，必定要将电容10上下表面面积限制于一定范围，这样一来设计电容10电容值的变通性就会减少，增加设计阻抗匹配时的困难。
因此，本发明的主要目的在于提供一种具有上下表面面积不等的电容的信号放大电路，以增加设计阻抗匹配时的变通性。
图1为公知电容结构的示意图。
图2为公知信号放大电路结构的示意图。
图3为本发明中电容结构的示意图。
图4为本发明信号放大电路结构的示意图。
图5为本发明信号放大电路中放大单元结构的示意图。附图的符号说明40 本发明的信号放大电路 42 输入电路46 预放大电路 48 第一信号输入端50 第一信号输出端 52 偏压电路54 第一放大单元 56 放大单元58 输出电路 60 电容62 上表面 63 介电层64 下表面70 阻抗电路
72双极结型晶体管(bipolar junction transistor)为增加本发明信号放大电路40中电容值设计的范围，本发明信号放大电路40采用电容60以取代公知电容。请参考图3。图3为本发明信号放大电路40中所使用的电容60的结构示意图。电容60由一上表面62、一介电层63以及四个下表面64构成。上下表面62与64均为薄层导体；为配合本发明信号放大电路40中电连接到电容60下表面64的四个特性相同的放大单元56，电容60设有四个面积相等的下表面64。此四个下表面64总和的总面积小于上表面62的面积。
请参考图4。图4为本发明信号放大电路40结构的示意图。信号放大电路40包含有一输入电路42、一预放大电路46、一电容60、一偏压电路52、四个特性相同的放大单元56以及一输出电路58。预放大电路46中设有一第一信号输入端48、一第一放大单元54与对应电容60中的四个下表面64的四个第一信号输出端50。第一放大单元54的输入端电连接到第一信号输入端48，第一放大单元54的输出端则同时电连接到四个第一信号输出端50。在本发明信号放大电路40中，输入电路42电连接到预放大电路46的第一信号输入端48、预放大电路46的四个第一信号输出端50则分别电连接到电容60中对应的四个下表面64。电容60的上表面62电连接到四个特性相同的放大单元56，最后这四个放大单元56电连接到输出电路58。偏压电路52电连接到电容60的上表面62，并透过上表面62提供偏压电源给四个放大单元56。
本发明信号放大电路40的工作情况描述如下。信号首先由输入电路42经由第一信号输入端48输入预放大电路46。信号由第一信号输入端48进入第一放大单元54，并在第一放大单元54中被第一次放大。为配合信号放大电路40中的四个特性相同放大单元56，信号经过第一放大单元54的第一次放大后，便会被平均分配到第一放大单元54的四个第一信号输出端50，并由这四个第一信号输出端50分别传送到电容60中对应的下表面64。信号会由这四个下表面64耦合至电容60的上表面62，并传送至四个放大单元56。信号会在这四个放大单元56中被第二次放大，最后输出至输出电路58。偏压电路52则通过电容60的上表面62提供偏压电源给四个放大单元56，使电容60不仅可匹配预放大电路46与放大单元56间的阻抗，其上表面62还提供了偏压电路52至放大单元56的电连接通路。
在本发明信号放大电路40中，若因阻抗匹配而有需要调整电容60的电容值时，可改变各个下表面64的面积，以此调整电容60的电容值。如同前面提到过的，公知电容的上下表面形状面积相同，若因阻抗匹配的需要而要将电容值变小，就要将公知电容上下表面的面积缩小。但偏压电路提供给放大单元的高功率偏压电源会因公知电容上表面太小而将其烧毁，要避免此种情形只有限制公知电容电容值可调整的范围，进一步增加设计阻抗匹配时的困难。比较之下，本发明信号放大电路40中的电容60采用上下表面形状面积不等且下表面总面积小于上表面面积的设计，所以电容60的电容值主要与下表面64的总面积成线性正比关系。若因阻抗匹配的原因必须将电容60的电容值变小，只要将电容60各个下表面64的面积同时缩小(使各下表面的总面积缩小)，而不必改变上表面62的面积。上表面62的面积保持不变可维持一宽阔稳定、不会烧毁的电连接通路，使偏压电路52可提供高功率的偏压电源给各放大单元56。在维持偏压电路52至放大单元56电连接通路的同时，电容60的电容值还可经由调整各下表面面积而加以改变，使电容60电容值可调整的范围变大，进一步增加阻抗匹配时的变通性与裕度。
请参考图5。图5为本发明信号放大电路40中放大单元56内部结构的示意图。图5中放大单元56的一端74电连接到电容60的上表面62(见图4)，另一端76则电连接到输出电路58(见图4)。放大单元56中设有一阻抗匹配电路70与多个砷化镓(GaAs)双极结型晶体管72。各双极结型晶体管72的基极电连接到阻抗匹配电路70，集电极电连接到输出端76与直流偏压Vc，发射极与地端之间则电连接一稳流电阻Re。阻抗匹配电路70提供放大单元56主要为电阻性阻抗的阻抗匹配；稳流电阻Re则对双极结型晶体管72提供电流过载保护及负反馈。
总而言之，本发明中以一上下表面面积不相等的电容提供阻抗匹配及偏压电源的电连接通路。本发明中的电容不仅电容值可自由设计，同时也能保持偏压电源电连接通路的畅通与稳定，防止其因高功率偏压电源通过而烧毁。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与改进，皆应属本发明专利的覆盖范围。
权利要求
1.一种用于移动通信装置的信号放大电路，其包含有一输入电路，用来提供信号；一输出电路，用来输出放大后的信号；一电容，其包含一上表面以及多个下表面，该多个下表面的总面积小于该上表面的面积，该多个下表面分别电连接到该输入电路；多个放大单元，电连接到该上表面与该输出电路之间；以及偏压电路，电连接到该电容的上表面，用于向该多个放大单元提供直流偏压；其中当一信号经由该输入电路传输到该电容的多个下表面时，该信号会耦合至该电容的上表面，并经由该多个放大单元至该输出电路。
2.如权利要求1所述的信号放大电路，其还包含有一预放大电路，电连接到该输入电路与该电容的多个下表面之间，该预放大电路包含一第一信号输入端以及与该多个下表面对应的多个第一信号输出端，该第一信号输入端电连接到该输入电路，而该多个第一信号输出端则分别电连接到对应的下表面。
3.如权利要求1所述的信号放大电路，其中该多个放大单元的个数与该下表面的个数相同。
4.如权利要求1所述的信号放大电路，其中该多个放大单元为一砷化镓功率放大电路。
5.如权利要求1所述的信号放大电路，其中该每一放大单元包含有多个双极结型晶体管。
6.如权利要求2所述的信号放大电路，其中该预放大电路包含有多个双极结型晶体管。
7.如权利要求1所述的信号放大电路，其中每一放大单元包含有一阻抗匹配电路，用来调整该放大单元的输入阻抗；以及多个双极结型晶体管，其基极电连接到该阻抗匹配电路，该双极结型晶体管的集电极电连接到该输出电路。
8.如权利要求7所述的信号放大电路，其中每一放大单元还包含与该多个双极结型晶体管对应的稳流电阻，该稳流电阻的一端电连于对应的双极结型晶体管的发射极，另一端则电连接到地端。
全文摘要
一种用于移动通信装置的信号放大电路,其包含有:输入电路;输出电路;一电容,其包含一上表面以及多个下表面,各下表面的总面积小于上表面的面积,各个下表面分别电连接到该输入电路;多个放大单元,电连接到电容的上表面与输出电路之间;以及一偏压电路,亦电连接到电容的上表面,用于向各个放大单元提供直流偏压。当一信号经由输入电路传输到电容的各个下表面时,该信号会耦合至电容的上表面,并经由该多个放大单元至输出电路。
文档编号H01G5/04GK1378338SQ0111215
公开日2002年11月6日 申请日期2001年3月30日 优先权日2001年3月30日
发明者陈声寰 申请人:加达士科技股份有限公司