功率放大设备和移动通信终端设备的制作方法

专利名称：功率放大设备和移动通信终端设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合应用于移动电话、PHS电话(个人手持式电话系统)、具有通信功能的PDA设备(个人数字助理)和使用通信功能的终端设备比如笔记本型个人计算机的功率放大设备，以及涉及一种移动通信终端设备。
背景技术：
如今在日本使用移动电话的数量超过人口总数的70％，并且他们中的大约40％是使用CDMA(码分多址访问)技术的移动通信终端设备的拥有者。将来，在这些终端需要从PDC(个人数字单元)终端设备等被基于W-CDMA(宽带-CDMA)法的移动通信终端系统替代时，预计人们对移动通信终端系统的需求会进一步增长。
在使用PDC、CDMA法等的移动无线通信系统中，通过在移动终端和基站之间建立无线电信道在其间的这种通信是可靠的。然而，因为自基站的通信距离的改变或者由于在传输路径中的衰减的缘故，信号电平不时地变化。因此，在移动终端的发射系统中，设置成在功率放大器中将发射信号调节到所需的电平之后，将信号发送给基站。
过去已经通过在发射系统的功率放大器的电源中使用DC-DC转换器试图改善它的操作的效率。然而，因为DC-DC转换器产生噪声，并且要求较大容量的线圈，因此仍然有许多问题需要解决。
由于这些原因，专利文献1(日本专利H9-130275)公开了如下的方法通过选择包括具有对应于在多个信号路径(每个信号路径包括具有不同的增益的信号放大装置)中的所需的信号电平的增益的信号放大装置的信号路径，通过放大并输出具有所选择的信号路径的信号放大装置的增益的发射信号，以及通过停止控制没有选择的信号路径的信号放大装置的操作，在功率放大设备中实现提高操作效率同时抑制不需要的功率消耗的发射信号的增益调节方法。
专利文献1(日本专利H9-130275)然而，最近的移动电话增加了所谓应用的许多功能，比如带GPS(全球定位系统)传感器的当前位置检测功能、TV信号接收功能、红外通信功能、带摄像机的TV电话功能等。因此，执行与基站的高速通信的场合增加，并且执行这种高速通信的时间周期也延长。由此，平均发射功率增加到超过10mW，因此越来越多地要求能够发送被放大到较大功率但不造成任何损失的传输功率。
此外，在专利文献1中公开的技术的情况下，它被构造成使用开关并联连接的多个信号放大装置，因此电路规模变得更大，并且在实施电路的情况下它可能是多芯片的形式。
人们强烈需要近来的移动通信终端系统进一步小型化，甚至为满足这种需求需要以单芯片的形式形成功率放大设备。
本发明已经考虑到上述的问题，并且被构造成提供一种能够显著地改善操作效率并且进一步集成为单芯片形式的功率放大设备和移动通信终端设备。

发明内容
根据本发明的功率放大设备的一个实施例包括放大输入信号的第一放大元件和进一步放大在第一放大元件中放大的输入信号并输送到第一输出端子的第二放大元件。
此外，除了这些放大元件之外，这个实施例进一步包括第一开关元件和第二开关元件，第一开关元件基于控制信号执行接通/切断操作，以便在接通操作时通过从第一放大元件输送输入信号将第二放大元件设置在操作状态下，以及在切断操作时通过不从第一放大元件输送输入信号将第二放大元件设置在非操作状态下，该第二开关元件基于控制信号执行与第一开关元件的操作相反的接通/切断操作，以便在接通操作时将输入信号从第一放大元件输送给第二输出端子，以及在切断操作时停止将输入信号输送给第二输出端子。
根据本发明的这个实施例，第一开关元件和第二开关元件通过控制信号以彼此相反的关系操作。具体地，在输出较大功率时，通过控制信号将第一开关元件控制为接通，而将第二开关元件控制为切断。
由此，来自第一放大元件的输入信号被输送到第二放大元件，控制第二放大元件为接通状态，并输出在第一放大元件和第二放大元件中多级放大为较大功率的输入信号。
相反，在输出中等功率时，通过控制信号将第一开关元件控制为切断，而将第二开关元件控制为接通。
由此，从第一放大元件到第二放大元件的输入信号的输送被停止，第二放大元件被控制为停止状态，输出仅通过第一放大元件要放大为中等功率的输入信号。
因此，根据输入信号多级放大的构造中，在输出较大功率时使在后面级中的放大元件(第二放大元件)处于操作状态，而在输出中等功率时停止在后面级中的放大元件的操作，因此可以提高这种功率放大设备的总操作效率。
此外，在本发明的另一实施例中，第一放大元件、第二放大元件、第一开关元件和第二开关元件都通过如下方式形成在形成晶体管的沟道的半导体衬底上层叠的多个半导体层的两个半导体层之间的异质结的附近形成高移动性的电子沟道，在多个半导体层的至少一侧表面上形成接触半导体层，该接触半导体层是具有栅电极的高移动性电子晶体管并且由掺杂质的半导体材料制成，以及形成高移动性电子晶体管，它的源电极或漏电极通过在接触半导体层上的欧姆接触层形成。
在高移动性电子晶体管中，接触半导体层形成在多个半导体层(异质结构)的侧面上，并且欧姆接触层形成在接触半导体层上。因此，可以减小接通电阻，因为在操作电流路径内不存在具有高电阻的阻挡层。
此外，接触半导体层由导电半导体材料制成，并且延伸到异质结构的上表面，欧姆接触可以在这个部分上，并且不需要通过蚀刻深深地钻挖半导体材料。因此，即使通过提供接触半导体层使操作电流绕过阻挡层之外通过，所占用的面积仍然增加很小。
因此，通过将高移动性电子晶体管作为第一放大元件、第二放大元件、第一开关元件和第二开关元件应用，可以将功率放大设备构造成单芯片形式。
根据本发明，可以显著地提高功率放大设备的操作效率。此外，可以将功率放大设备集成为单芯片形式。


附图1所示为根据本发明的第一实施例的移动电话的方块图；附图2所示为在上述的移动电话的发射电路中提供的功率放大电路的电路图；附图3所示为在功率放大电路中提供的相应的FET的结构设置的横截面图；附图4所示为根据本发明的第二实施例在移动电话中的发射电路中提供的功率放大电路的电路图；和附图5所示为根据本发明的第三实施例在移动电话中的发射电路中提供的功率放大电路的电路图。
具体实施例方式
本发明适用于如附图1所示的基于W-CDMA(宽带码分多路访问)格式的移动电话。
(第一优选实施例)(移动电话的总体结构和操作)
根据本发明的第一优选实施例的移动电话在接收时通过天线1接收从基站发射的射频信号。通过这个天线1接收的射频信号通过天线共用器(DUP)2被输送给接收器电路3(RX)。
接收器电路3通过将自频率合成器(SYN)4输送的接收器本地振荡信号与通过天线1接收的射频信号混合将射频信号转换为中间频率信号，并将它输送给CDMA信号处理单元6。例如，响应来自控制单元5的控制信号控制自频率合成器4输送的接收器本地振荡信号的频率。
CDMA信号处理单元6将正交解调处理应用到所接收的中间频率信号以及使用指定给接收信道的扩展码(PN码)对其进行反扩展处理，以将所接收的中间频率信号转换为对应于其数据速率的预定格式的接收数据，然后输送给代码处理单元7。例如，CDMA信号处理单元6将指示接收数据的数据速率的信息输送给控制单元5作为接收的数据速率。
在基于从控制单元5通知的接收数据的速率将压缩/解压处理应用到从CDMA信号处理单元6输送的接收数据之后，代码处理单元7使用维特比(Viterbi)解码器等实施解调处理和误差校正解调以再现在基带中的接收数据。
PCM码处理单元8根据在控制单元5中判别的通信的类型(语音通信或数据通信)实施不同的信号处理。
更具体地说，在语音通信时，PCM码处理单元8将PCM解调处理应用到从代码处理单元7输送的接收数据中以将接收的模拟信号从其中输出。这个接收的模拟信号在接收语音信号放大器9中放大并通过扬声器10放出。
此外，在数据通信时，PCM码处理单元8将从代码处理单元7输送的接收数据输送给控制单元5。控制单元5将这个接收数据存储在存储器(RAM)11中。此外，存储器(RAM)11根据要求通过外部接口(未示)将接收数据输送给PDA(个人数字助理)或者笔记本型个人计算机。
然后，在发射时，以麦克风12收集要在语音通信时发射的扬声器的语音，并在语音放大器13中将其放大到适当的电平。在PCM码处理单元8中进行了PCM编码处理之后，将它输送给代码处理单元7作为发射数据。
在这种语音通信时，代码处理单元7基于从PCM码处理单元8输送的发射数据检测输入声音的能量大小，基于检测的结果确定数据速率。然后，在将发射数据压缩成对应于上述的数据速率的格式的脉冲信号之后，进一步对其进行误差校正码处理，并将它输送给CDMA信号处理单元6。
此外，从PDA设备、笔记本型个人计算机输出的数据或从数字照相机输送的图像数据通过外部接口输送给控制单元5，然后通过PCM码处理单元8从控制单元5输送给代码处理单元7。此外，比如电子邮件(以移动电话发送的邮件)的数据也输送给控制单元5，然后通过PCM码处理单元8从控制单元5输送给代码处理单元7。
在数据通信下代码处理单元7将从PCM码处理单元8输送的发射数据压缩成对应于预设的数据速率的格式的脉冲信号，并且在对其应用误差校正编码处理之后，将其输送给CDMA信号处理单元6。
这样，在语音通信和数据通信时的数据速率作为发射数据速率通知给控制单元5。
使用指定给发射信道的PN码，CDMA信号处理单元6将扩展码处理输送给在代码处理单元7中压缩的脉冲信号。然后，在将正交调制处理应用到作为扩展编码的发射信号之后，这个正交的调制信号然后输送给发射器电路14(TX)。
发射器电路14通过将正交调制信号与从频率合成器4输送的发射器本地振荡信号混合而将其转换为射频信号。然后，基于从控制单元5通知的发射数据速率，并应用在下文详细描述的功率放大电路，发射器电路14仅放大要输出的射频信号的有效部分作为发射射频信号。从发射器电路14输出的这个发射射频信号通过天线共用器2输送给天线1以便从其中脉冲发射到基站。
这样，输入字符、代码等的预定的输入操作通过操作操作单元15执行，在移动电话的邮件中的字符或图像显示在显示单元16上。
(功率放大电路的构成)在根据本发明的移动电话中的发射器电路14被构造成包括如附图2所示的功率放大电路。这个功率放大电路具有第一功率放大FET21和第二功率放大FET 22的两个功率放大FET(场效应晶体管)和第一开关FET 31和第二开关FET 32的两个功率开关FET。
更具体地说，在这个功率放大电路中，第一匹配电路24(M1)连接在第一放大FET 21的栅极(G)和输入端子23(RFin)之间，第一放大FET 21的源极接地，第一放大FET 21的漏极(D)通过DC切割电容器25连接到第一开关FET 31的源极。
第一开关FET 31的漏极通过DC切割电容器26连接到第二匹配电路29(M2)的输入端子，并且这个第二匹配电路29的输出端子连接到第二放大FET 22的栅极，第二放大FET 22的源极接地。第二放大FET 22的漏极通过第三匹配电路30(M3)连接到第一输出端子51(输出1)。
此外，第一放大FET 21的漏极端子(D)通过DC切割电容器27连接到第二开关FET 32的源极。第二开关FET 32的漏极通过DC切割电容器28连接到第四匹配电路33(M4)的输入端子，并且第四匹配电路33的输出端子连接到第二输出端子52(输出2)。
此外，第一开关FET 31的栅极连接到第一控制端子41(ctl 1)，开关控制信号从在附图1中所示的控制单元5输送到该第一控制端子41，第二开关FET 32的栅极连接到第二控制端子42(ctl 2)，开关控制信号从上述的控制单元5输送到该第二控制端子42。
(功率放大电路的操作)这个功率放大电路被有选择性地设置成通过如下方式产生发射输出在较大功率发射输出(用于从第一输出端子51输出)和在中等功率发射输出(用于从第二输出端子52输出)之间切换，在第一放大FET 21以及在第二放大FET 22中多级放大较大功率发射输出，而仅通过第一放大FET 21放大中等功率发射输出。
更具体地说，在这个实例性实施例中，“中等功率”的范围被界定为大约从-60dBm至20dBm，以及“较大功率”的范围被界定为大约从21dBm至30dBm，以及在获得较大功率发射输出时，上文描述的控制单元5将例如2.7V的控制信号输送给第一控制端子41，以及0V的控制信号输送给第二控制端子42。因此，0V的控制信号输送到其栅极的第二开关FET 32被切断，而2.7V的控制信号输送到其栅极的第一开关FET 31的被接通。
此外，在其中放大通过输入端子23输送到第一放大FET 21的发射信号，并通过第一开关FET 31从其中输送给第二放大FET 22以在其中进一步放大，由此可以将其作为较大功率发射输出(例如大约28dBm)从第一输出端子51输出。
在另一方面，在产生中等功率发射输出时，控制单元5将0V的控制信号输送给第一控制端子41，而将2.7V的控制信号输送给第二控制端子42。因此，0V的控制信号输送到其栅极的第一开关FET 31被切断，而2.7V的控制信号输送到其栅极的第二开关FET 32被接通。此外，通过输入端子23输送的发射信号在第一放大FET 21中被放大以从第二输出端子52中作为中等功率发射输出(例如18dBm)输出。
通过提供输出在两个元件(即在第一放大FET 21和第二放大FET 22中)中多级放大的发射输出的输出线路(从第一放大FET 21到第一输出端子51的线路)和输出仅在一个元件(即在第一放大FET21)中放大的发射输出的输出线路(从第一放大FET 21到第二输出端子52的线路)，并且还通过有选择性地控制在这些线路中插入的第一开关FET 31和第二开关FET 32接通和切断，可以实现在中等功率输出的过程中控制第二放大FET 22为切断状态以便抑制功率消耗。因此，在中等功率输出的过程中，确保有效地操作功率放大电路。
这样，在这个实施例的描述中规定，通过使用控制单元5将0V的电压(控制信号)应用到第一或第二开关FET 31，32的栅极以使第一或第二开关FET 31，32成为切断状态而改善功率放大电路的操作效率，然而，并不限于这些，也可以停止电源本身到第一或第二开关31或32以使开关FET 31和32中的任一个成为切断状态以实现相同的效果。
(片上功率放大电路)(JP-HEMT的构成)在此，注意，这个功率放大电路作为集成在砷化镓芯片上的一个单芯片单片IC提供，这种砷化镓芯片是通过使用具有与常规的HEMT(高电子移动性晶体管)的结构不同的结构的用于上文所描述的相应的FET 21、22、31和32的HEMT(JP-HEMT)实施。
附图3所示为这个JP-HEMT的横截面视图。在这个JP-HEMT的情况下，具有开口部分62a的氧化硅膜62形成在半绝缘的半导体衬底61上。
此外，在通过开口部分62a暴露的半导体衬底的一部分上，通过有选择性地外延生长法分别形成有三个半导体层，即沟道层63、掺杂层64和阻挡层65。
分别形成这三个半导体层63至65，例如沟道层63由未掺杂的GaAs制成，掺杂层64由Si掺杂的n-型AlxGa1-xAs(x＝0.2至0.3)制成，以及阻挡层65由未掺杂的AlxGa1-xAs制成。
因为在将n-型杂质(给体)引入到掺杂层64中时在掺杂层64和沟道层63的材料之间存在电子亲和性的差异以及在其中存在功函的差异，因此在热平衡下在异质结平面上在能量带的能量的不连续处产生弯曲。这是因为在掺杂层64的侧面上从给体产生的电子移动到沟道层63中导致在掺杂层64中的边缘上的给体耗散。
因为在沟道层63内的电子分布在很薄的二维区中，因此它们被称为“二维电子气体(2DEG)”，结果它们在空间上与给体(即它的始发者)隔离，它们能够不受杂质扩散等的影响地快速移动。在下文中，这个二维电子气体(2DEG)层被称为“高移动性电荷沟道”。
在氧化硅膜62上凸伸的三半导体层63至65的两侧上，分别形成由GaAs制成的接触半导体层66(n-型杂质比如Si等引入其中)。提供这个接触半导体层66用于降低接通电阻，并对应于通常形成在阻挡层65上的间隙层。
从提供接触半导体层66以便有利于电子的流动而不形成异质结势垒的意义上讲，接触半导体层66优选由与沟道层63相同的材料制成。此外，接触半导体层66的杂质浓度优选高于掺杂层64以便增加它的导电性。
形成例如由氮化硅制成的绝缘膜67以覆盖阻挡层65和接触半导体层66的表面。
栅极开口部分67a形成在氮化硅膜67和阻挡层65的一部分上，并且p-型栅极杂质区68形成在由这个开口部分67a暴露的阻挡层65的表面区域上。
此外，从在氮化硅膜67上的栅极开口部分67a的内部，形成例如由Ti/Pt/Au等制成的栅电极69。通过施加到栅电极69的电压，通过栅极杂质区68调制二维电子气体(2DEG)的浓度。在栅电极69上，形成例如由氮化硅制成的绝缘膜70。
在通过氮化硅膜67、70并在接触半导体层66上的两个部分中，形成源极开口部分67b或漏极开口部分67c，以及在通过这些开口部分67b、67c暴露的接触半导体层66的表面上，分别形成例如由AuGe/Ni制成的欧姆接触层71。至少在欧姆接触层71和接触半导体层66之间的边界上，通过加热形成合金区66a，由此完成欧姆接触。在欧姆接触层71上，形成了未示出的源电极或漏电极，由此形成了JP-HEMT。
在上述的功率放大电路的情况下，在这个JP-HEMT上通过中间绝缘膜进一步形成上层布线以实现它的单片系统集成。
(JP-HEMT的特征和效果)在具有上述构造的JP-HEMT中，它的操作电流(漏极电流)通过漏电极、欧姆接触层71和接触半导体层66主要输送给二维电子气体(2DEG)层。此外，在它的源极侧上，主要来自二维电子气体(2DEG)的漏极电流通过接触半导体层66和欧姆接触层71流进源电极。
根据这种JP-HEMT，因为在漏极电流的通道中没有插入具有高电阻的阻挡层65，因此可以减小源极电阻和漏极电阻，由此能够使它的接通电阻最小化。因此，与常规的HETM相比，HP-HEMT具有如下的特征更高的功率、更快的速度、更低的噪声和更低的功耗。
此外，因为这个JP-HEMT具有这样的结构它的具有有限的厚度的欧姆接触层71不允许直接与二维电子气体层接触以实现良好的欧姆特性，因此不需要倾斜地制造多个层叠的半导体层以通过台面蚀刻暴露二维电子气体层的边缘部分。
为进行通过台面蚀刻的深度蚀刻，要求一定的面积，然而，因为这个JP-HEMT具有将欧姆结构置于在接触半导体层66的上端上的结构，因此可以使增加的面积最小，由此使它适合于小型化。因此，通过使用上述的JP-HEMT作为FET 21、22、31和32，可以将本发明的功率放大电路构造在一个芯片上。
此外，在使用HBT(异质结双极型晶体管)替代这些上文所述的相应FET 21、22、31和32构造这个功率放大电路的情况下，虽然HBT允许使用脉冲电源，但是难以在一个芯片上构造这个功率放大电路(在多个芯片上安装功率放大电路)。此外，在使用常规的HEMT分别作为FET 21、22、23和24的情况下，因为常规的HEMT需要使用负电源，因此需要专门提供负电源，此外，难以在一个芯片上制造功率放大电路。
然而，通过使用JP-HEMT作为上文所述的相应的FET 21、22、31和32构造功率放大电路，可以在一个芯片上制造功率放大电路。此外，与在负电源上使用的常规HEMT相反，在这个JP-HEMT的情况下，可对正电源操作。因此，通过使用这个JP-HEMT作为上文所述的相应的FET 21、22、31和32，可以原样地使用从移动电话的电池中供应的正功率，而不需要特别地形成负电源。因此，省去了形成负电源的专门的电路，由此通过简化移动电话的电路结构有助于使设备紧凑且重量轻。
(第一优选实施例的效果和优点)
从上文的描述中可以清楚地理解，根据本发明的第一实施例的移动电话在发射器电路14的功率放大电路中具有输出在第一放大FET21和第二放大FET 22的多级放大的发射输出的线路(从第一放大FET 21到第一输出端子51的线路)和输出仅在第一放大FET 21中放大的发射输出的线路(从第一放大FET 21到第二输出端子52的线路)，并且通过有选择性地控制在这些线路中插入的第一开关FET 31和第二开关FET 32接通和切断，例如通过在中等功率输出的过程中控制第二放大FET 22为切断状态可以实现抑制功率消耗。因此，可以改善功率放大电路的总体操作效率。
具体地，在基于W-CDMA法的移动电话的情况下，其中发射功率频繁变化，因此响应这个频繁变化的发射输出能够有效地操作发射器电路14的功率放大电路，由此实现显著的效果。
此外，因为JP-HEMT用作构成功率放大电路的相应的FET 21、22、31和32，因此能够使每个FET 21、22、31和32以微结构制造，因此功率放大电路可以形成在一个芯片上。
此外，因为使用在每个FET 21、22、31和32的正电源上可操作的JP-HEMT，因此可以直接利用来自移动电话的电池的正功率而不需要专门形成负电源。因此，可以省去对形成负电源的任何增加的电路，通过简化在移动电话中的电路结构有助于该设备的紧凑和轻便的设计。
(第二优选实施例)接着，描述根据本发明的第二优选实施例的移动电话。根据第二实施例的这个移动电话的特征在于调节在发射器电路14的功率放大电路中设置的第一放大FET的输出功率的功率调节单元。这样，第一实施例和第二实施例的差别仅在于这方面。因此，仅描述这个差别，省去相同的描述。
(功率调节单元的构成)根据第二实施例的移动电话具有如附图4所示的结构，其中功率调节单元88设置在发射器电路14的功率放大设备中以通过调节第一放大FET 21的栅极电压调节通过从第一放大FET 21到第二输出端子52的线路输出的中等功率输出的输出电平。
更具体地说，这个功率调节单元88具有其源极通过分压电阻83(R3)接地的第一调节FET 85和同样地其源极通过分压电阻84(R4)接地的第二调节FET 86。
第一调节FET 85的栅极连接到第一控制端子41(ctl 1)，该第一控制端子41连接到第一开关FET 31的栅极，第二调节FET 86的栅极连接到第二控制端子42(ctl 2)，该第二控制端子42连接到第二开关FET 32的栅极。
此外，相应的调节FET 85，86的相应的漏极通过分压电阻81或分压电阻82连接到参考电压(Vdd)输送到其中的参考电压电源端子87。此外，通过将第一放大FET 21的栅极连接到在分压电阻81和第一调节FET 85的漏极之间的节点以及在分压电阻82和第二调节FET 86的漏极之间的节点，构造了功率调节单元88。
这样，使用前述的JP-HEMT也制造第一调节FET 85和第二调节FET 86，并且这个功率放大电路也形成在单芯片上。
(功率调节单元的操作)在这个功率调节单元88中，在输出较大功率时，控制单元5将例如2.7V的电压输送给第一控制端子41，将0V的电压输送给第二控制端子42。因此，第一开关FET 31接通，而第二开关FET 32切断，如上文所述，因此通过输入端子23输送的发射信号在第一放大FET 21和第二放大FET 22中被放大到要从第一输出端子51中输出的例如大约28dBm的较大的发射功率。
此外，在这种情况下，因为给第一控制端子41例如输送2.7V的电压，给第二控制端子42输送例如0V的电压，因此在功率调节单元88中的第一调节FET 85被转换到接通状态，而其中的第二调节FET86被转换到切断状态。因此，给第一放大FET 21的栅极输送具有通过如下获得的值的电压通过分压电阻81、82和83对通过参考电压电源端子87输送的参考电压进行分压。
相反，在输出中等功率时，控制单元5将例如2.7V的电压输送给第二控制端子42并将例如0V的电压输送给第一控制端子41。因此，第一开关FET 31被切断而第二开关FET 32被接通，如上文所述，由此使通过输入端子23输送的发射信号仅在第一放大FET 21中放大并通过第二输出端子52输出。
此外，在这种情况下，因为给第二控制端子42输送例如2.7V的电压并给第一控制端子输送0V的电压，因此功率调节单元88的第一调节FET 85被设定为切断，而第二调节FET 86被设定为接通。因此，给第一放大FET 21的栅极输送具有通过如下获得的值的电压通过分压电阻81、82和84对通过参考电压电源端子87输送的参考电压进行分压。
在此，在这个功率调节单元88中，设定相应的分压电阻81至84的相应的值以使在通过分压电阻81、82和83对参考电压进行分压时的电压值V1(＝在输出较大功率的过程中给第一放大FET 21的栅极输送的电压)和在通过分压电阻81、82和84对参考电压进行分压时的电压值V2(＝在输出中等功率的过程中给第一放大FET 21的栅极输送的电压)之间保持关系“V1＜V2”。
因此，在通过仅在第一放大FET 21中放大发射信号输出中等功率时，通过给第一放大FET 21的栅极输送更高的电压值，在这个中等功率的输出的过程中可以将发射信号的功率值例如提高到大约18dBm。
(第二优选实施例的效果和优点)从上文的描述中可以明显理解到，根据本发明的第二实施例的移动电话具有功率调节单元88，在作为中等功率输出之前在发射信号仅在第一放大FET 21中被放大时，该功率调节单元88能够提高要输送给第一放大FET 21的栅极的电压值，由此在输出中等功率的过程中能够提高发射信号的功率的值。
因此，即使所要求的发射功率增加很大，仍然可以应对这种情况，此外，还可以获得与第一实施例的优点和效果相同的优点和效果。
(第三优选实施例)接着，描述根据本发明的第三优选实施例的移动电话。根据第三实施例的移动电话的特征在于在发射器电路14的功率放大电路中提供了相位调节电路以用于消除在要通过第一输出端子51输出的发射信号和要通过第二输出端子52输出的发射信号之间的相位差。
这样，第三实施例的设备与上文描述的在先实施例的差别仅在于这个方面。因此，下文仅描述这个差别，而省去重复的描述。
此外，在下文的描述中，描述在根据第一实施例的移动电话的功率放大电路中提供的这个相位调节电路的实例。
(第三实施例的构造)在根据第三实施例的移动电话中，如附图5所示，在从第一放大FET 21连接到第二输出端子52的线路中提供了相位调节电路90。
更具体地说，在连接到第二开关FET 32的漏极的DC切割电容器28和第四匹配电路33(M4)之间的连接中插入相位调节电路90。
这样，在这个实例中，虽然相位调节电路90被描述成提供在从第一放大FET 21连接到第二输出端子52的线路侧上，但是并不限于这些，在从第一放大FET 21连接到第一输出端子51的线路侧上也可以提供相同的效果。
(第三实施例的操作)在这个功率放大电路的情况下，在输出较大功率时，在第一放大FET 21和第二放大FET 22的总共两个放大FET中放大发射信号。相反，在输出中等功率时，在它输出之前仅在第一放大FET 21中放大发射信号。通过单个放大FET旋转发射信号的相位例如180度。
因此，在高功率输出和中等功率输出的发射信号之间造成了180度的相位差，因此，相位调节电路90在输出发射信号之前消除了这个相位差。即，在输出中等功率时，在输出发射信号之前它从第一放大FET 21旋转发射信号的相位180度。
(第三实施例的效果和优点)因此，可以以相同的相位从第一输出端子51和第二输出端子52输出发射信号，此外，可以实现根据在先的实施例的相同的效果和优点。
此外，因为在第一放大FET 21和第二输出端子52之间连接的用于输出中等功率的线路中提供了相位调节电路90，因此在从用于输出高功率的线路(即在第一放大FET 21和第一输出端子51之间连接的线路)中输出的发射信号中不存在输出损失，由此能够原样地输出被放大到高功率的发射信号而不存在损失。
即，在提供了相位调节电路90时，在它的输出中多少存在损失。因为，可取的是在输出较大功率时原样地输出被放大到较大功率的功率，在本实例中，相位调节电路90被安装在用于输出中等功率的线路中。
通过举例，如果通过相位调节电路90的输出损失在可允许的范围内，则相位调节电路90可以很好地安装如上文所述的在第一放大FET 21和第一输出端子51之间连接的用于输出较大功率的线路中。
在上文相应的实施例的描述中，已经阐述了本发明的移动电话可适用于W-CDMA法的移动电话，但是它并不限于这些，它也可应用于基于其它方法比如PDC法等的移动电话中或者应用于通信终端设备中。
此外，在上文相应的实施例的描述中，虽然本发明已经被描述为应用于在从功率放大电路的多个输出之间切换的选择开关，但是并不限于这些，它也可以应用于在它的输出之间切换的任何其它开关电路，例如天线开关电路等。
最后，本发明并不限于如上文所公开的实例性实施例。因此，应该理解的是在不脱离本发明的范围的前提下本发明的设计等都可以做出许多修改、变化和组合。
权利要求
1.一种功率放大设备，包括放大输入信号的第一放大元件；进一步放大在第一放大元件中放大的输入信号并输送到第一输出端子的第二放大元件；第一开关元件，该第一开关元件基于控制信号执行接通/切断操作，以便在接通操作时通过从第一放大元件输送输入信号将第二放大元件设置在操作状态下，以及在切断操作时通过不从第一放大元件输送输入信号将第二放大元件设置在非操作状态下；和第二开关元件，该第二开关元件基于控制信号执行与第一开关元件的操作相反的接通/切断操作，以便在接通操作时将输入信号从第一放大元件输送给第二输出端子，以及在切断操作时停止将输入信号输送给第二输出端子。
2.如权利要求1所述的功率放大设备，其中第一放大元件包括其中源极连接到地端的FET，以及具有响应输送到栅极的输入信号放大的电平的输出从漏极中导出；以及进一步包括功率调节电路，在设置第二放大元件为非操作状态的控制信号被输送给第一开关元件时，该功率调节电路用于将具有大于在设置第二放大元件为操作状态时的控制信号的电平的电平的功率调节信号叠加在要输送给第一放大元件的栅极的输入信号上。
3.如权利要求1或权利要求2所述的功率放大设备，进一步包括相位调节电路，用于调节以使通过第一放大元件和第二放大元件放大并输送给第一输出端子的输入信号和仅通过第一放大元件放大并输送给第二输出端子的输入信号的相位变为相同的相位。
4.如权利要求1或权利要求2所述的功率放大设备，包括第一放大元件、第二放大元件、第一开关元件和第二开关元件，被构造成基于如下形成的高移动性电子晶体管形成的单芯片在形成晶体管的沟道的半导体衬底上叠加的多个半导体层的两个半导体层之间的异质结附近形成高移动性电子沟道；在多个半导体层的至少一个侧面上形成接触半导体层，它是具有栅电极的高移动性电子晶体管并且由掺杂质的半导体材料制成；和形成高移动性电子晶体管，它的源电极或漏电极通过在接触半导体层上的欧姆接触层形成。
5.一种移动通信终端设备，该移动通信终端设备通过功率放大电路转换发射信号的发射输出并发射该发射输出，其中该功率放大电路包括放大输入信号的第一放大元件；进一步放大在第一放大元件中放大的输入信号并输送到第一输出端子的第二放大元件；第一开关元件，该第一开关元件基于控制信号执行接通/切断操作，以便在接通操作时通过从第一放大元件输送输入信号将第二放大元件设置在操作状态下，以及在切断操作时通过不从第一放大元件输送输入信号将第二放大元件设置在非操作状态下；和第二开关元件，该第二开关元件基于控制信号执行与第一开关元件的操作相反的接通/切断操作，以便在接通操作时将输入信号从第一放大元件输送给第二输出端子，以及在切断操作时停止将输入信号输送给第二输出端子。
6.如权利要求5所述的移动通信终端设备，其中第一放大元件包括其中源极连接到地端的FET，以及具有响应输送到栅极的输入信号放大的电平的输出从漏极中导出；以及进一步包括功率调节电路，在设置第二放大元件为非操作状态的控制信号被输送给第一开关元件时，该功率调节电路用于将具有大于在设置第二放大元件为操作状态时的控制信号的电平的电平的功率调节信号叠加在要输送给第一放大元件的栅极的输入信号上。
7.如权利要求5或权利要求6所述的移动通信终端设备，进一步包括相位调节电路，用于调节以使通过第一放大元件和第二放大元件放大并输送给第一输出端子的输入信号和仅通过第一放大元件放大并输送给第二输出端子的输入信号的相位变为相同的相位。
8.如权利要求5或权利要求6所述的移动通信终端设备，包括第一放大元件、第二放大元件、第一开关元件和第二开关元件，被构造成基于如下形成的高移动性电子晶体管形成的单芯片在形成晶体管的沟道的半导体衬底上叠加的多个半导体层的两个半导体层之间的异质结附近形成高移动性电子沟道；在多个半导体层的至少一个侧面上形成接触半导体层，它是具有栅电极的高移动性电子晶体管并且由掺杂质的半导体材料制成；和形成高移动性电子晶体管，它的源电极或漏电极通过在接触半导体层上的欧姆接触层形成。
9.一种功率放大设备，包括设置在第一源极接地的放大FET的栅极端子和输入端子之间的第一匹配电路；其源极端子通过DC切割电容器连接到第一源极接地的放大FET的漏极端子的第一开关FET；通过DC切割电容器连接到第一开关FET的漏极端子的第二匹配电路；其栅极端子连接到第二匹配电路的另一端子的第二源极接地的放大FET；连接到第二源极接地的放大FET的漏极端子的第三匹配电路；连接到第三匹配电路的另一端子的第一输出端子；其源极端子通过DC切割电容器与第一开关FET并联地连接到第一源极接地的放大FET的漏极端子的第二开关FET；通过DC切割电容器连接到第二开关FET的漏极端子的第四匹配电路；连接到第四匹配电路的另一端子的第二输出端子；连接到第一开关FET的栅极端子的第一控制端子；和连接到第二开关FET的栅极端子的第二控制端子。
10.如权利要求9所述的功率放大设备，进一步包括第一功率调节FET，在其源极端子和地端之间第三分阻器连接到第一功率调节FET；和第二功率调节FET，在其源极端子和地端之间第四分阻器连接到第二功率调节FET，其中第一功率调节FET的漏极端子通过第一分阻器连接到电源；第二功率调节FET的漏极端子通过第二分阻器连接到电源；第一功率调节FET和第二功率调节FET的漏极端子彼此连接的节点连接在第一源极接地的放大FET的栅极端子和第一匹配电路之间；第一功率调节FET的栅极端子和第一开关FET的栅极端子中的每个连接到第一控制端子；和第二功率调节FET的栅极端子和第二开关FET的栅极端子中的每个连接到第二控制端子。
11.如权利要求9或权利要求10所述的功率放大设备，进一步包括在连接到第二开关FET的漏极端子的DC切割电容器和第四匹配电路之间提供相位调节电路。
12.如权利要求9或权利要求10所述的功率放大设备，包括第一和第二源极接地的放大FET和第一和第二开关FET，被构造成基于通过如下方式形成的高移动性电子晶体管的单芯片在形成晶体管的沟道的半导体衬底上叠加的多个半导体层的两个半导体层之间的异质结附近形成高移动性电子沟道；在多个半导体层的至少一个侧面上形成接触半导体层，它是具有栅电极的高移动性电子晶体管并且由掺杂质的半导体材料制成；和形成高移动性电子晶体管，它的源电极或漏电极通过在接触半导体层上的欧姆接触层形成。
全文摘要
本发明涉及功率放大设备和移动通信终端设备，其中移动通信终端设备在放大输入信号的第一放大元件和第一输出端子之间包括用于进一步放大在第一放大元件中被放大的输入信号以输出到第一输出端子的第二放大元件和控制第二放大元件为停止状态的第一开关元件。此外，在第一放大元件和第二输出端子之间，提供了控制从第一放大元件到第二输出端子的输出的输送的第二开关电路。在输出中等功率时，通过减小功率消耗提高功率放大设备的操作效率。因此，提高了通过切换输出放大到较大功率的输入信号或者放大到中等功率的输入信号的功率放大设备的总的操作效率。
文档编号H03F3/24GK1658496SQ20051000931
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月18日 优先权日2004年2月19日
发明者小林智雄, 楠繁雄, 岛田将之 申请人:索尼株式会社, 索尼爱立信移动通信日本株式会社