[发明专利]多级功率放大器和放大器阵列

说明书

一种多级放大器包括特征在于具有第一功率密度的驱动级晶体管，以及特征在于具有比所述第一功率密度大的第二功率密度的末级晶体管。第一漏极偏置电路耦合到所述驱动级晶体管的第一漏极端，并且被配置成将第一漏极偏置电压提供到所述第一漏极端。第二漏极偏置电路耦合到所述末级晶体管的第二漏极端，并且被配置成将第二漏极偏置电压提供到所述第二漏极端，其中所述第二漏极偏置电压等于所述第一漏极偏置电压。级间阻抗匹配电路耦合在所述第一漏极端和所述末级晶体管的栅极端之间。所述多级放大器可以包括在Doherty功率放大器、收发器和/或收发器阵列中。

技术领域

本文中描述的主题的实施例大体上涉及多级功率放大器。

背景技术

大规模MIMO(多输入多输出)基站向由基站服务的小区内的多个无线装置(即，用户设备)提供双向、多路复用通信。典型的基站包括远端射频单元(remote radio unit)(或远端射频头)，所述远端射频单元(或远端射频头)连接到被配置成通过空中接口与无线装置进行通信的天线元件阵列(例如，数十至数百个天线)。远端射频单元包括具有收发器阵列的收发器前端，其中每个收发器耦合到天线阵列中的一个天线(即，收发器和天线元件之间存在1:1的相关性)。例如，典型的大规模MIMO收发器阵列可以包括从64个收发器(例如，在8x8阵列，也称为8T或8T8R阵列)起多达4096个收发器(例如，在64x64收发器阵列中，也称为64T或64T64R阵列)，但也考虑了更小和更大的天线和收发器阵列。考虑到大规模MIMO收发器阵列中如此众多的收发器固有的复杂性，系统设计者不断努力实现能满足日益严苛的尺寸和功耗要求的高性能系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种多级放大器，包括：

驱动级晶体管，所述驱动级晶体管具有第一栅极端和第一漏极端，其中所述驱动级晶体管的特征在于具有第一功率密度；

第一漏极偏置电路，所述第一漏极偏置电路耦合到所述驱动级晶体管的所述第一漏极端，并且被配置成将第一漏极偏置电压提供到所述第一漏极端；

末级晶体管，所述末级晶体管具有第二栅极端和第二漏极端，其中所述末级晶体管的特征在于具有比所述第一功率密度大的第二功率密度；

第二漏极偏置电路，所述第二漏极偏置电路耦合到所述末级晶体管的所述第二漏极端，并且被配置成将第二漏极偏置电压提供到所述第二漏极端，其中所述第二漏极偏置电压等于所述第一漏极偏置电压；以及

级间阻抗匹配电路，所述级间阻抗匹配电路耦合在所述第一漏极端和所述第二栅极端之间。

根据本发明一个或多个实施例，所述驱动级晶体管的所述第一功率密度与所述末级晶体管的所述第二功率密度的比在1:2至1:8的范围内。

根据本发明一个或多个实施例，所述驱动级晶体管是基于硅的半导体场效应晶体管；以及所述末级晶体管是基于III-V族的半导体场效应晶体管。

根据本发明一个或多个实施例，所述驱动级晶体管是横向扩散的金属氧化物半导体场效应晶体管，并且所述第一功率密度在约1.0瓦/毫米(W/mm)至约3.0W/mm的范围内；以及所述末级晶体管是基于氮化镓的高电子迁移率晶体管，并且所述第二功率密度在约5.0W/mm至约15.0W/mm的范围内。

根据本发明一个或多个实施例，所述第一漏极偏置电压和所述第二漏极偏置电压在30伏特至60伏特的范围内。

根据本发明一个或多个实施例，所述驱动级晶体管和所述第一漏极偏置电路一体形成于第一半导体管芯中；所述末级晶体管一体形成于第二半导体管芯中；以及所述级间阻抗匹配电路包括在所述第一半导体管芯和所述第二半导体管芯之间的连接器。