专利名称：用于手机的射频功率放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种功率放大器，尤其涉及一种用于手机的射频功率放大器。
背景技术：
现在手机射频芯片尤其以功率放大器为主，主要采用GaAs技术。GaAs技术有几个特点使其成为高频率应用的首选。GaAs是由良好的砷化镓形成的，这种材料被射频行业认为是制造电路板的首选材料。其中原因很简单，I)砷化镓电子迁移率大约是硅的6倍以上，而娃又是 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)器件的衬底。2)GaAs 衬底是半绝缘体，而CMOS的衬底则是一个导体。这种高电子的迁移率使得它可以更好的应用在高频率的电路上。砷化镓集成电路，可以用来产生毫米级微波带的功率。CMOS唯一可以用在频率性能的方法就是减低栅极长度，这将导致非理想状态下工作的特性，而这又不适合功率放大器。另外半绝缘的GaAs衬底将在芯片上提供更好的信号分离和降低一些被动元件的损失， 例如传输线、电感、变压器等。但是如果衬底导电的话，这种优势就没有了。因此有必要对现有的用于手机的射频功率放大器进行改进，在保证性能参数的前提下，有效降低成本并进一步提闻稳定性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于手机的射频功率放大器，在保证性能参数的前提下，能够有效降低成本并进一步提高稳定性。本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于手机的射频功率放大器，包括输入匹配单元、晶体管放大器和输出匹配单元，其中，所述晶体管放大器由多个CMOS晶体管级联而成，所述CMOS晶体管之间设有中间端匹配单元。上述的用于手机的射频功率放大器，其中，所述输入匹配单元由电感Lei，电阻R1, 电容C1组成，所述电阻R1和电容C1并联后再和电感Lei串接相连，所述输出匹配单元由并联在一起的电感Lo,电容Co组成。上述的用于手机的射频功率放大器，其中，所述中间端匹配单元为由电容，电感和电阻组成的T型匹配网络阻抗。上述的用于手机的射频功率放大器，其中，所述CMOS晶体管的最小沟道长度为45 纳米。上述的用于手机的射频功率放大器，其中，所述晶体管放大器由两个CMOS晶体管级联而成，输出功率为27dBm。本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明提供的用于手机的射频功率放大器，通过采用多个CMOS晶体管级联，每一级增加一些功率，降低了对每个晶体管上分担的电压要求，从而在保证性能参数的前提下，采用廉价的CM0S，有效降低成本并进一步提高稳定性。
图I为现有的用于手机的单级射频功率放大器结构示意图；图2为本发明用于手机的多级射频功率放大器结构示意图；图3为本发明用于手机的射频功率放大器电路示意图。图中I输入匹配单元2晶体管放大器3输出匹配单元4中间端匹配单元
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图2为本发明用于手机的多级射频功率放大器结构示意图。请参见图2，本发明提供的用于手机的射频功率放大器包括输入匹配单元I、晶体管放大器2和输出匹配单元3，其中，晶体管放大器2由多个CMOS晶体管级联而成，所述 CMOS晶体管之间设有中间端匹配单元4。本发明提供的用于手机的射频功率放大器，采用两级或者是多级的功率放大器的结构，即每一级增加一些功率，这样可以在最后增加最后输出功率和功率的增益，而如果采用单级的功大器设计结构，如图I所示，不能产生更大的输出功率，另外还需要一个很大的晶体管宽度。这样会造成很大的功率损耗。因此采用2级或者多级的功率放大器结构会增加最后的输出功率和增益。采用Cascade的设计结构，即多个晶体管串联的结构，可以增加输入端电压，而在每个晶体管上面分担的电压却减少了，从而增加输出的功率和功率增益。本发明提供的用于手机的射频功率放大器，输入匹配单元输入匹配单元I和输出匹配单元3可由电感，电阻和电容组成，电阻一般可以选用50欧姆的匹配电阻。当采用多级型功率放大器的设计结构时，不单要确保输入端还有输出端之间的匹配问题，同时还要做好各个级别的匹配问题，确保功率的最大传输，使输出端可以获得最大的功率，中间端匹配单元4可以采用由电容，电感和电阻组成的T型匹配网络阻抗。Cascade功率放大器降低了对每个晶体管上分担的电压要求，从而在保证性能参数的前提下，晶体管可以选用45纳米的CMOS晶体管，如TSMC(台积电)公司生产的45纳米的CMOS晶体管。下面以两级晶体管放大器为例，每级都是一个单独的Class-AB功率放大器，具体电路如图3所示其中电感Lei，电阻R1，电容C1组成了输入端的阻抗，所述电阻R1 和电容C1并联后再和电感Lei串接相连，用于产生输入信号，信号经过晶体管Ml进行第一次放大后传输到第二级作为晶体管M2的输入信号，而电容Cil，电感Li，电容Ci2，电容C2，电阻R2,电感Le2组成了 T型匹配网络阻抗，经过精确的计算，之后通过晶体管M2，M3后信号再次放大，用于产生最终的输出端的信号，并联在一起的电感Lo,电容Co组成了输出端的匹配网络阻抗，用于匹配前段网络，从而使整个电路处于最佳状态。信号经过两次放大后最后输出，这样可以产生更大的输出功率。功率放大器工作在5. 2GHz。由于在高输入功率的情况下，晶体管M3晶体管的电压可以达到输入电压的2倍，所以采用Cascade的结构来获得更大的输出电压。输入端的RLC组件提供了一个输入端在50欧姆的匹配。而T型匹配网络阻抗在第一级和第二级之间用来提供匹配和增加输入的功率，而在射频信号端，电阻Rl和R2用来增加系统的稳定性。整个电路处于高线形状态，可以达到输出功率为27dbm，而效率可以达到57%。这一个参数已经可以达到采用GaAs材料所得出来的参数，但是CMOS的成本确会低很多，可以节约50%以上的成本。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种用于手机的射频功率放大器，包括输入匹配单元(I)、晶体管放大器(2)和输出匹配单元(3)，其特征在于，所述晶体管放大器(2)由多个CMOS晶体管级联而成，所述CMOS 晶体管之间设有中间端匹配单元(4)。
2.如权利要求I所述的用于手机的射频功率放大器，其特征在于，所述输入匹配单元(I)由电感Lei，电阻R1,电容C1组成，所述电阻R1和电容C1并联后再和电感Lei串接相连， 所述输出匹配单元(3)由并联在一起的电感Lo，电容Co组成。
3.如权利要求I所述的用于手机的射频功率放大器，其特征在于，所述中间端匹配单元⑷为由电容，电感和电阻组成的T型匹配网络阻抗。
4.如权利要求I 3任一项所述的用于手机的射频功率放大器，其特征在于，所述 CMOS晶体管的最小沟道长度为45纳米。
5.如权利要求I 3任一项所述的用于手机的射频功率放大器，其特征在于，所述晶体管放大器(2)由两个CMOS晶体管级联而成，输出功率为27dBm。
全文摘要
本发明公开了一种用于手机的射频功率放大器，包括输入匹配单元、晶体管放大器和输出匹配单元，其中，所述晶体管放大器由多个CMOS晶体管级联而成，所述CMOS晶体管之间设有中间端匹配单元。本发明提供的用于手机的射频功率放大器，通过采用多个CMOS晶体管级联，每一级增加一些功率，降低了对每个晶体管上分担的电压要求，从而在保证性能参数的前提下，能够有效降低成本并进一步提高稳定性。
文档编号H03F3/20GK102594269SQ20121002955
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月10日 优先权日2012年2月10日
发明者马骏 申请人:无锡木港科技有限公司