功率放大器系统和通信系统的制作方法

功率放大器系统和通信系统
1.本技术要求于2020年9月15日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0118351号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
2.以下描述涉及一种功率放大器系统和通信系统。


背景技术：

3.无线通信系统根据通信标准的演进采用各种数字调制和解调方法。现有的码分多址(cdma)通信系统采用正交相移键控(qpsk)方法，而根据ieee通信标准的无线局域网(lan)采用正交频分复用(ofdm)方法。此外，最近的3gpp标准(诸如，长期演进(lte)、高级lte和5g)采用qpsk方法、正交幅度调制(qam)方法和ofdm方法。这些无线通信标准采用要求在传输期间保持传输信号的大小或相位的线性调制方法。
4.在无线通信系统中使用的传输装置包括放大射频(rf)信号以增加传输距离的功率放大器。该功率放大器(作为设置在发送装置的端部处的电路)是影响无线通信系统的输出功率、线性度和功率效率的重要电路元件。
5.3gpp新定义了从现有lte标准开发的5g nr(新无线电)标准。要求功率放大器具有高线性功率和高效率以满足5g nr规范，并且还要求功率放大器具有高可靠性。此外，由于功率放大器在无线通信系统中所占据的面积和价格很大，因此随着无线通信系统小型化，期望减小功率放大器的面积和成本。
6.在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景技术的理解，因此其可包含未形成已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

7.提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
8.在一个总体方面，一种功率放大器系统包括：基础基板；驱动器级，被配置为接收并放大rf输入信号，其中，所述驱动器级设置在所述基础基板内，并且实现在第一基板中；以及功率级，被配置为接收被所述驱动器级放大后的rf信号，并且放大所述rf信号，其中，所述功率级设置在所述基础基板外部，并且独立于所述第一基板实现在第二基板中。
9.所述功率放大器系统还可包括：级间匹配器，设置在所述基础基板中，并且被配置为匹配所述驱动器级与所述功率级之间的信号传输路径的阻抗。
10.所述级间匹配器可包括定位在一个或更多个层中的多个级间匹配图案。
11.所述级间匹配器可包括变压器或电路，所述电路包括彼此连接的电感器和电容器。
12.所述功率放大器系统还可包括级间匹配器，所述级间匹配器实现在所述驱动器级中并且被配置为匹配所述驱动器级与所述功率级之间的信号传输路径的阻抗。
13.所述功率放大器系统还可包括级间匹配器，所述级间匹配器实现在所述功率级中并且被配置为匹配所述驱动器级与所述功率级之间的信号传输路径的阻抗。
14.所述功率放大器系统还可包括输出匹配器，所述输出匹配器安装在所述基础基板中并且被配置为匹配所述功率级与从所述输出匹配器输出的rf输出信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
15.所述输出匹配器可包括定位在一个或更多个层中的多个输出匹配图案。
16.所述输出匹配器可包括变压器或电路，所述电路包括彼此连接的电感器和电容器。
17.所述功率放大器系统还可包括：输出匹配器，实现在所述功率级中，并且被配置为匹配所述功率级与从所述输出匹配器输出的rf输出信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
18.所述驱动器级可包括：第一驱动放大器，被配置为接收并放大所述rf输入信号中的非反相rf输入信号；以及第二驱动放大器，被配置为接收并放大所述rf输入信号中的反相rf输入信号。
19.所述功率级可包括：第一功率放大器，被配置为放大被所述第一驱动放大器放大后的非反相rf信号；以及第二功率放大器，被配置为放大被所述第二驱动放大器放大后的反相rf信号。
20.在另一总体方面，一种功率放大器系统包括：驱动级，被配置为接收并放大rf输入信号，并且实现在第一基板中；功率级，被配置为从所述驱动级接收rf信号，并且放大所述rf信号，其中，所述功率级连接到所述驱动级，并且独立于所述第一基板实现在第二基板中；以及级间匹配器，被配置为匹配所述驱动级与所述功率级之间的信号传输路径的阻抗，其中，所述级间匹配器独立于所述驱动级和所述功率级实现在第三基板中，或者所述级间匹配器与所述功率级一起实现在所述第二基板中。
21.所述功率放大器系统还可包括：输出匹配器，被配置为匹配所述功率级与从所述输出匹配器输出的rf输出信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
22.所述功率放大器系统还可包括：输入匹配器，被配置为匹配所述驱动级与所述rf输入信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
23.所述rf输入信号可包括反相rf输入信号和非反相rf输入信号，并且所述驱动级还可被配置为放大所述反相rf输入信号与所述非反相rf输入信号之间的差。
24.所述第一基板可利用第一材料形成。所述第二基板可利用第二材料形成，所述第二材料的电子迁移率高于所述第一材料的电子迁移率。
25.所述第一基板可利用硅形成。所述第二基板可利用砷化镓形成。
26.所述级间匹配器可实现在所述第三基板中。所述第一基板可嵌在所述第三基板中。
27.所述第二基板可安装在所述第三基板的表面上。所述级间匹配器可设置在所述第三基板中并且在所述第一基板与所述表面之间。
28.在另一总体方面，一种功率放大器系统包括：基础基板；第一集成电路(ic)，设置
在所述基础基板中，并且包括实现在第一基板中的一个或更多个驱动器放大器，其中，所述一个或更多个驱动器放大器被配置为接收并放大rf输入信号；以及第二ic，安装在所述基础基板的外表面上，并且包括实现在第二基板中的一个或更多个功率放大器，所述第二基板的电子迁移率高于所述第一基板的电子迁移率，其中，所述一个或更多个功率放大器被配置为接收被所述一个或更多个驱动器放大器放大后的rf信号，并且放大所述rf信号。
29.所述第一基板可包含硅，并且所述第二基板可包含砷化镓。
30.所述功率放大器系统还可包括：级间匹配器，设置在所述第一ic或所述基础基板中，并且被配置为匹配所述一个或更多个驱动器放大器与所述一个或更多个功率放大器之间的信号传输路径的阻抗。
31.所述功率放大器系统还可包括：输出匹配器，安装在所述第二ic或所述基础基板中，并且被配置为匹配所述一个或更多个功率放大器与从所述输出匹配器输出的rf输出信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
32.在另一总体方面，一种功率放大器系统包括：基础基板；驱动器级，被配置为接收并放大rf输入信号，其中，所述驱动器级安装在所述基础基板的外部或者嵌在所述基础基板中，并且实现在第一基板中；以及功率级，被配置为接收被所述驱动器级放大后的rf信号，并且放大所述rf信号，其中，所述功率级安装在所述基础基板的外部，并且独立于所述第一基板实现在第二基板中。
33.所述第一基板可利用第一材料形成。所述第二基板可利用第二材料形成，所述第二材料的电子迁移率高于所述第一材料的电子迁移率。
34.所述功率放大器系统还可包括：级间匹配器，实现在所述驱动器级、所述功率级和所述基础基板中的任意一者中，并且被配置为匹配所述驱动器级与所述功率级之间的信号传输路径的阻抗。
35.所述功率放大器系统还可包括：输出匹配器，实现在所述功率级或所述基础基板中，并且被配置为匹配所述功率级与从所述输出匹配器输出的rf输出信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
36.在另一总体方面，提供一种通信系统，所述通信系统可包括如上所述的功率放大器系统。
37.通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
38.图1示出了根据实施例的功率放大器系统的截面。
39.图2示出了根据实施例的功率放大器系统的截面。
40.图3示出了根据实施例的功率放大器系统。
41.图4示出了根据实施例的功率放大器系统。
42.图5示出了根据实施例的功率放大器系统的截面。
43.图6示出了根据实施例的功率放大器系统的截面。
44.图7示出了根据实施例的功率放大器系统的截面。
45.图8示出了根据实施例的功率放大器系统。
46.图9示出了根据实施例的通信系统的俯视平面图。
47.在全部附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
48.提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、变型和等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对本领域已知特征的描述。
49.在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，提供在此描述的示例仅是为了示出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
50.在此，应注意的是，关于实施例或示例的术语“可”的使用(例如，关于实施例或示例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个实施例或示例，而全部实施例或示例不限于此。
51.在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件，或者它们之间可存在一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，它们之间不存在其他元件。
52.如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项和任意两项或更多项的任意组合。
53.尽管可在此使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中提及的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称作第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
54.为了易于描述，在此可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”的空间相对术语来描述如附图中示出的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则描述为相对于另一元件位于“上方”或“上面”的元件转而将相对于另一元件位于“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式被定位(例如，旋转90度或者处于其他方位)，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
55.在此使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
56.由于制造技术和/或公差，附图中所示的形状可能会发生改变。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
57.在此描述的示例的特征可按照在获得对本技术的公开内容的理解之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但是在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的其他构造是可行的。
58.贯穿本公开，rf信号可包括基于wi-fi(ieee 802.11族等)、wimax(ieee 802.16族等)、ieee 802.20、lte(长期演进)、ev-do、hspa 、hsdpa 、hsupa 、edge、gsm、gps、gprs、cdma、tdma、dect、蓝牙、3g、4g、5g以及此后指定的任何其他无线和有线协议的信号，但本公开不限于此。
59.在整个说明书中，第一部分“安装”在第二部分中不仅包括第一部分安装在第二部分的外部的情况，还包括第一部分安装在第二部分的内部或集成在第二部分中的情况。
60.图1示出了根据实施例的功率放大器系统100的截面。
61.参照图1，功率放大器系统100可通过以预定比率放大rf输入信号来产生rf输出信号。功率放大器系统100可包括例如驱动级20和功率级40。
62.驱动级20接收功率并放大rf输入信号rf
in
。驱动级20包括一个或更多个驱动放大器。当驱动放大器基于预定增益放大rf输入信号rf
in
时，可基于驱动放大器的击穿电压来确定驱动放大器的增益。在本公开中，驱动级也可被称作驱动器级。
63.驱动级20可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为集成电路(ic)。例如，驱动级20可以是在硅晶圆中实现的ic。使用包含硅的基板的半导体制造工艺具有比使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺的成本相对低的成本。因此，当驱动级20实现在硅基板中时，功率放大器系统100的成本可降低。此外，由于功率放大器系统100占据通信模块的单位成本的最大比例，因此通信模块的单位成本可大大降低。然而，驱动级20可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
64.此外，驱动级20嵌在基础基板90内部。驱动级20可通过竖直地穿过基础基板90的至少一部分的过孔接收rf输入信号rf
in
。
65.如果驱动级20安装在基础基板90的外部，则驱动级20的地将通过过孔从基础基板的上端连接到基础基板90的下端处的接地部，并且因此可能由于热而发生功率损耗。然而，由于驱动级20嵌在基础基板90内部，因此驱动级20的地通过通路孔仅从设置有驱动级20的层连接到基础基板90的下部处的接地部，因此，与驱动级20安装在基础基板90外部的情况相比，由于热导致的功率损耗可相对减少。此外，当驱动级20嵌在基础基板90内部并且级间匹配单元(或级间匹配器)不被包括在驱动级20内部而是独立于驱动级20嵌在基础基板90中时，与级间匹配单元和驱动级20实现为单个ic并且嵌在基础基板90内的情况相比，功率损耗可减少约50％或更多，并且驱动级20的增益可增加。
66.此外，输入匹配单元(或输入匹配器)和级间匹配单元中的任一者或两者可选择性地实现在驱动级20内部，并且在这种情况下，输入匹配单元和级间匹配单元中的任一者或两者与驱动级20一起实现为单个ic。在此，输入匹配单元匹配rf输入信号的端子与驱动级20之间的信号传输路径的阻抗，并且级间匹配单元匹配驱动级20与功率级40之间的信号传输路径的阻抗。
67.功率级40接收功率并放大来自驱动级20的rf信号，以输出rf输出信号rf
out
。功率
级40包括一个或更多个功率放大器。功率级40可安装在基础基板90的外部，并且功率级40可通过电连接结构80连接到基础基板90。例如，电连接结构80可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。功率级40和驱动级20可通过竖直地穿过基础基板90的至少一部分的过孔彼此连接。
68.功率级40可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。例如，功率级40可以是在砷化镓晶圆中实现的ic。当使用包含砷化镓的基板时，由于砷化镓的电子迁移率高于硅的电子迁移率并且所需的布线容量小，因此电特性优异。因此，当功率级40实现在包含砷化镓的基板中时，线性度高，并且由于高击穿电压而容易获得高功率输出。形成在包含砷化镓的基板上的ic可实现比形成在包含硅的基板上的ic的功率和线性度高的功率和线性度，因此通过功率级40的功率放大器放大的rf信号可具有高功率和高线性度，并且可具有高可靠性。然而，功率级40可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
69.输出匹配单元和级间匹配单元中的任一者或两者可选择性地实现在功率级40内部，并且在这种情况下，级间匹配单元和输出匹配单元(或输出匹配器)中的任一者或两者与功率级40一起实现为单个ic。在此，级间匹配单元匹配驱动级20与功率级40之间的信号传输路径的阻抗，并且输出匹配单元匹配功率级40与rf输出信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
70.参照图1，通过将产生大量热的功率级40安装在基础基板90外部，可使功率放大器系统100的产热最小化。此外，通过将产生相对较少热的驱动级20嵌在基础基板90内部，可使由于接地导致的热最小化，从而使功率放大器系统100的功率损耗最小化。此外，通过竖直地布置功率级40和驱动级20来使通信模块的空间利用率最大化，可减小通信模块的尺寸。
71.可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40，以在提高功率放大器系统100的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20，从而降低功率放大器系统100的成本。因此，可使功率放大器系统100的功率损耗最小化。因此，功率放大器系统100可具有高线性功率和高功率效率，并且同时可使功率放大器系统100的制造成本最小化。
72.图2示出了根据实施例的功率放大器系统100-1的截面。
73.参照图2，功率放大器系统100-1可通过以预定比率放大rf输入信号来产生rf输出信号。功率放大器系统100-1包括驱动级20、级间匹配单元(或级间匹配器)30和功率级40。
74.驱动级20接收功率并放大rf输入信号rf
in
。驱动级20包括一个或更多个驱动放大器。当驱动放大器以预定增益放大rf输入信号时，可基于驱动放大器的击穿电压来确定驱动放大器的增益。
75.驱动级20可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。使用包含硅的基板的半导体制造工艺具有比使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺的成本相对低的成本。因此，当驱动级20实现在硅基板中时，功率放大器系统100-1的成本可降低。此外，由于功率放大器系统100-1占据通信模块的单位成本的最大比例，因此通信模块的单位成本可大大降低。然而，驱动级20可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
76.此外，驱动级20嵌在基础基板90内部。驱动级20通过竖直地穿过基础基板90的至少一部分的过孔接收rf输入信号rf
in
。
77.如果驱动级20安装在基础基板的外部，则驱动级20的地将通过过孔从基础基板的上端连接到基础基板的下端处的接地部，并且因此可能由于热而发生功率损耗。然而，由于驱动级20嵌在基础基板90内部，因此驱动级20的地通过通路孔仅从设置有驱动级20的层连接到基础基板的下部处的接地部，因此，与驱动级安装在基础基板90外部的情况相比，由于热导致的功率损耗可相对减少。此外，当驱动级20嵌在基础基板90内部并且级间匹配单元30不被包括在驱动级20内部而是独立于驱动级20嵌在基础基板90中时，与级间匹配单元30和驱动级20实现为单个ic并且嵌在基础基板90内的情况相比，功率损耗可减少约50％或更多，并且驱动级20的增益可增加。
78.此外，输入匹配单元可选择性地实现在驱动级20内部，并且在这种情况下，输入匹配单元和驱动级20一起实现为单个ic。在此，输入匹配单元匹配rf输入信号的端子与驱动级20之间的信号传输路径的阻抗。
79.级间匹配单元30可匹配驱动级20与功率级40之间的信号传输路径的阻抗。例如，级间匹配单元30可以是变压器。此外，级间匹配单元30可以是其中电感器与电容器彼此连接的电路，并且可以是例如l型电路、t型电路、π型电路等。
80.级间匹配单元30包括定位在一个或更多个层中的多个级间匹配图案。例如，级间匹配单元30可包括分别定位在三个层上的多个级间匹配图案131、132和133。第二级间匹配图案132可以以预定距离分开地定位在第一级间匹配图案131上方，并且可与第一级间匹配图案131的至少一部分叠置。第二级间匹配图案132和驱动级20可通过竖直地穿过基础基板90的至少一部分的过孔彼此连接，因此第二级间匹配图案132接收被驱动级20放大的rf信号。第三级间匹配图案133可以以特定距离分开地定位在第二级间匹配图案132上方，可与第一级间匹配图案131的至少一部分叠置，并且可与第二级间匹配图案132的至少一部分叠置。从驱动级20输出的rf信号顺序地通过级间匹配单元30和电连接结构80输入到功率级40中。
81.功率级40接收功率并放大来自驱动级20的rf信号，以输出rf输出信号rf
out
。功率级40包括一个或更多个功率放大器。功率级40安装在基础基板90外部，并且功率级40通过电连接结构80连接到基础基板90。例如，电连接结构80可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。
82.功率级40可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。当使用包含砷化镓的基板时，由于砷化镓的电子迁移率高于硅的电子迁移率并且所需的布线容量小，因此电特性优异。因此，当功率级40实现在包含砷化镓的基板中时，线性度高，并且由于高击穿电压而容易获得高功率输出。形成在包含砷化镓的基板上的ic可实现比形成在包含硅的基板上的ic的功率和线性度高的功率和线性度，因此通过功率级40的功率放大器放大的rf信号可具有高功率和高线性度，并且可具有高可靠性。然而，功率级40可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
83.此外，输出匹配单元可选择性地实现在功率级40内部，并且在这种情况下，输出匹配单元和功率级40一起实现为单个ic。在此，输出匹配单元匹配功率级40与rf输出信号的端子之间的信号传输路径的阻抗。
84.参照图2，通过将产生大量热的功率级40安装在基础基板90外部，可使功率放大器系统100-1的产热最小化。此外，通过将产生相对较少热的驱动级20嵌在基础基板90内部，可使由于接地导致的热最小化，从而使功率放大器系统100-1的功率损耗最小化。此外，通过由于竖直地布置功率级40和驱动级20而使通信模块的空间利用率最大化，可减小通信模块的尺寸。同时，通过将级间匹配单元30独立于驱动级20和功率级40直接安装在通信模块中，可在降低制造成本的同时促进功率损耗最小化和电路优化。
85.可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40，以在提高功率放大器系统100-1的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20，从而降低功率放大器系统100-1的成本。因此，使功率放大器系统100-1的功率损耗最小化，因此功率放大器系统100-1可具有高线性功率和高功率效率，并且同时可使功率放大器系统100-1的制造成本最小化。
86.图3示出了根据实施例的功率放大器系统100-2。
87.参照图3，功率放大器系统100-2可通过以预定比率放大rf输入信号来产生rf输出信号。功率放大器系统100-2包括驱动级20、级间匹配单元30和功率级40。
88.驱动级20接收功率并放大rf输入信号rf
in
。驱动级20包括一个或更多个驱动放大器21。当驱动放大器21基于预定增益放大rf输入信号rf
in
时，可基于驱动放大器21的击穿电压来确定驱动放大器21的增益。
89.驱动级20可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。使用包含硅的基板的半导体制造工艺具有比使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺的成本相对低的成本。因此，当驱动级20实现在硅基板中时，功率放大器系统100-2的成本可降低。此外，由于功率放大器系统100-2占据通信模块的单位成本的最大比例，因此通信模块的单位成本可大大降低。然而，驱动级20可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
90.驱动级20可安装在基础基板外部，并且在这种情况下，驱动级20可通过电连接结构连接到基础基板。此外，驱动级20可嵌在基础基板内部。在这种情况下，由于不存在由电连接结构导致的功率损耗，因此可大大降低驱动级20的功率损耗，并且可增加驱动级20的增益。
91.级间匹配单元30可匹配驱动级20与功率级40之间的信号传输路径的阻抗。级间匹配单元30包括一个或更多个级间匹配电路31。例如，级间匹配电路31可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且可包括变压器。级间匹配电路31连接在驱动放大器21的输出端子与功率放大器41的输入端子之间。
92.功率级40接收功率并放大来自驱动级20的rf信号，以输出rf输出信号rf
out
。功率级40包括一个或更多个功率放大器41。功率级40可安装在基础基板外部，并且在这种情况下，功率级40可通过电连接结构连接到基础基板。例如，电连接结构可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。
93.功率级40可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。当使用包含砷化镓的基板时，由于砷化镓的电子迁移率高于硅的电子迁移率并且所需的布线容量小，因此电特性优异。因此，当功率级40实现在包含砷化镓的基板中时，线性度高，并且由于高击穿电压而容易获得高功率输出。形成在包含砷化镓的基板上的ic可实现比形成在包含
硅的基板上的ic的功率和线性度高的功率和线性度，因此通过功率级40的功率放大器41放大的rf信号可具有高功率和高线性度，并且可具有高可靠性。然而，功率级40可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
94.级间匹配单元30也可不被包括在实现驱动级20的ic或实现功率级40的ic内部的任何地方，而可独立于这些ic直接安装在通信模块中。在这种情况下，由于级间匹配单元30不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可直接安装在通信模块上，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。此外，级间匹配单元30可通过半导体制造工艺与功率级40一起制造为单个ic。
95.参照图3，通过将级间匹配单元30独立于驱动级20和功率级40直接安装在通信模块中，可在降低制造成本的同时促进功率损耗最小化和电路优化。可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40，以在提高功率放大器系统100-2的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20，从而降低功率放大器系统100-2的成本。
96.图4示出了根据实施例的功率放大器系统100-3。
97.参照图4，功率放大器系统100-3可接收rf输入信号rf
in
，并且以预定比率放大rf输入信号rf
in
以产生rf输出信号rf
out
。功率放大器系统100-3包括输入匹配单元(或输入匹配器)10、驱动级20、级间匹配单元30、功率级40和输出匹配单元(或输出匹配器)50。
98.输入匹配单元10可匹配驱动级20与接收rf输入信号rf
in
的端子之间的信号传输路径的阻抗。输入匹配单元10包括一个或更多个输入匹配电路11。例如，输入匹配电路11可以是其中连接有电感器和电容器的电路。输入匹配电路11连接在用于接收rf输入信号rf
in
的端子与驱动放大器21的输入端子之间。
99.驱动级20接收功率并放大rf输入信号rf
in
。驱动级20包括一个或更多个驱动放大器21。当驱动放大器21基于预定增益放大rf输入信号rf
in
时，可基于驱动放大器21的击穿电压来确定驱动放大器21的增益。
100.驱动级20可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。使用包含硅的基板的半导体制造工艺具有比使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺的成本相对低的成本。因此，当驱动级20实现在硅基板中时，功率放大器系统100-3的成本可降低。此外，由于功率放大器系统100-3占据通信模块的单位成本的最大比例，因此通信模块的单位成本可大大降低。然而，驱动级20可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
101.输入匹配单元10和驱动级20可通过半导体制造工艺一起制造为一个ic。此外，与驱动级20相反，输入匹配单元10可不实现在ic内部，并且可独立于ic直接安装在通信模块中。在这种情况下，由于输入匹配单元10不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可直接安装在通信模块上，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。
102.驱动级20可安装在基础基板外部，并且在这种情况下，驱动级20可通过电连接结构连接到基础基板。此外，驱动级20可嵌在基础基板内部。在这种情况下，由于不存在由电连接结构导致的功率损耗，因此可大大降低驱动级20的功率损耗，并且可增加驱动级20的
增益。
103.级间匹配单元30可匹配驱动级20与功率级40之间的信号传输路径的阻抗。级间匹配单元30包括一个或更多个级间匹配电路31。例如，级间匹配电路31可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且可包括变压器。级间匹配电路31连接在驱动放大器21的输出端子与功率放大器41的输入端子之间。
104.功率级40接收功率并放大来自驱动级20的rf信号，以输出rf输出信号rf
out
。功率级40包括一个或更多个功率放大器41。功率级40可安装在基础基板外部，并且在这种情况下，功率级40可通过电连接结构连接到基础基板。例如，电连接结构可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。
105.功率级40可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。当使用包含砷化镓的基板时，由于砷化镓的电子迁移率高于硅的电子迁移率并且所需的布线容量小，因此电特性优异。因此，当功率级40实现在包含砷化镓的基板中时，线性度高，并且由于高击穿电压而容易获得高功率输出。形成在包含砷化镓的基板上的ic可实现比形成在包含硅的基板上的ic的功率和线性度高的功率和线性度，因此通过功率级40的功率放大器41放大的rf信号可具有高功率和高线性度，并且可具有高可靠性。然而，功率级40可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
106.级间匹配单元30也可不被包括在实现驱动级20的ic或实现功率级40的ic内部的任何地方，而可独立于这些ic直接安装在通信模块中。在这种情况下，由于级间匹配单元30不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可直接安装在通信模块上，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。此外，级间匹配单元30可通过半导体制造工艺与功率级40一起制造为单个ic。
107.输出匹配单元50可匹配功率级40与用于输出rf输出信号rf
out
的端子之间的信号传输路径的阻抗。输出匹配单元50包括一个或更多个输出匹配电路51。例如，输出匹配电路51可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且可包括变压器。
108.输出匹配单元50可通过半导体制造工艺与功率级40一起制造为一个ic。此外，与功率级40相反，输出匹配单元50可不实现在ic内部，并且可独立于ic直接安装在通信模块中。在这种情况下，由于输出匹配单元50不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可直接安装在通信模块上，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。
109.参照图4，通过将级间匹配单元30独立于驱动级20和功率级40直接安装在通信模块中，可在降低制造成本的同时促进功率损耗最小化和电路优化。此外，当输入匹配单元10和输出匹配单元50中的任一者或两者独立地安装在通信模块中时，进一步降低了制造成本，并且可更容易地执行功率损耗最小化和电路优化。
110.可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40，以在提高功率放大器系统100-3的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20，从而降低功率放大器系统100-3的成本。
111.图5示出了根据实施例的功率放大器系统100-4的截面。
112.参照图5，功率放大器系统100-4可通过以预定比率放大rf输入信号来产生rf输出
信号。功率放大器系统100-4包括基础基板90、驱动级20、级间匹配单元30、功率级40和输出匹配单元50，基础基板90包括多个基础层91、92、93、94和95。
113.驱动级20接收功率并放大rf输入信号rf
in
。驱动级20包括一个或更多个驱动放大器。当驱动放大器基于预定增益放大rf输入信号rf
in
时，可基于驱动放大器的击穿电压来确定驱动放大器的增益。
114.rf输入信号rf
in
被输入到rf输入端子图案144中。rf输入端子图案144和驱动级输入图案165通过第一过孔191彼此连接。第一过孔191竖直地穿过基础基板90的第一基础层91和第二基础层92，并且与定位在第二基础层92上的对准图案153叠置。rf输入信号rf
in
通过第一过孔191和驱动级输入图案165输入到驱动级20中以被放大。被驱动级20放大的rf信号通过驱动级输出图案164输出。
115.驱动级20可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。使用包含硅的基板的半导体制造工艺具有比使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺的成本相对低的成本。因此，当驱动级20实现在硅基板中时，功率放大器系统100-4的成本可降低。此外，由于功率放大器系统100-4占据通信模块的单位成本的最大比例，因此通信模块的单位成本可大大降低。然而，驱动级20可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
116.输入匹配单元可选择性地实现在驱动级20内部，并且在这种情况下，输入匹配单元和驱动级20实现为单个ic。
117.此外，驱动级20嵌在基础基板90内部。例如，驱动级20设置在第三基础层93处或第三基础层93中。因此，驱动级20的功率损耗可减少约50％或更多，并且驱动级20的增益可增加。
118.级间匹配单元30可匹配驱动级20与功率级40之间的信号传输路径的阻抗。级间匹配单元30可以是变压器。此外，级间匹配单元30可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且级间匹配单元30可以是例如l型电路、t型电路、π型电路等。
119.级间匹配单元30包括例如第一级间匹配图案163、第二级间匹配图案152和第三级间匹配图案143。第一级间匹配图案163定位在第三基础层93上。第二级间匹配图案152定位在第二基础层92上，并且与第一级间匹配图案163的至少一部分叠置。第二级间匹配图案152和驱动级输出图案164通过穿过第二基础层92的第二过孔192彼此连接，因此，第二级间匹配图案152接收被驱动级20放大的rf信号。第三级间匹配图案143定位在第一基础层91上，与第一级间匹配图案163的至少一部分叠置，并且与第二级间匹配图案152的至少一部分叠置。从驱动级输出图案164输出的rf信号顺序地通过级间匹配单元30和电连接结构80输入到功率级40中。
120.由于级间匹配单元30集成在基础基板90内部，因此可不包括不必要的布线，并且可有效地利用通信模块的空间。此外，由于级间匹配单元30不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可集成在基础基板90内，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。
121.功率级40接收功率并放大来自驱动级20的rf信号，以输出rf输出信号。功率级40包括一个或更多个功率放大器(例如，图3中的一个或更多个功率放大器41)。功率级40安装在基础基板90外部，并且功率级40通过电连接结构80连接到基础基板90。例如，电连接结构
80可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。
122.功率级40可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。当使用包含砷化镓的基板时，由于砷化镓的电子迁移率高于硅的电子迁移率并且所需的布线容量小，因此电特性优异。因此，当功率级40实现在包含砷化镓的基板中时，线性度高，并且由于高击穿电压而容易获得高功率输出。形成在包含砷化镓的基板上的ic可实现比形成在包含硅的基板上的ic的功率和线性度高的功率和线性度，因此通过功率级40的功率放大器放大的rf信号可具有高功率和高线性度，并且可具有高可靠性。然而，功率级40可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
123.输出匹配单元50可匹配功率级40与用于输出rf输出信号rf
out
的端子之间的信号传输路径的阻抗。输出匹配单元50可以是变压器。此外，输出匹配单元50可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且输出匹配单元50可以是例如l型电路、t型电路、π型电路等。
124.输出匹配单元50包括定位在一个或更多个层中的多个输出匹配图案。例如，输出匹配单元50可包括第一输出匹配图案142、第二输出匹配图案151和第三输出匹配图案161。第一输出匹配图案142定位在第一基础层91上，并且通过电连接结构80接收被功率级40放大的rf信号。第二输出匹配图案151定位在第二基础层92上，并且与第一输出匹配图案142的至少一部分叠置。第二输出匹配图案151通过第三过孔193连接到接地图案171，因此输出匹配单元50接地。此外，接地图案171通过第五过孔195连接到驱动级20的下部图案182，因此驱动级20接地。第三过孔193竖直地穿过基础基板90的第二基础层92、第三基础层93和第四基础层94，与定位在第三基础层93上的对准图案162叠置，并且与定位在第四基础层94上的对准图案181叠置。第二输出匹配图案151通过竖直地穿过基础基板90的第一基础层91的第四过孔194连接到rf输出图案141，因此被功率级40放大的rf信号被发送到rf输出图案141，以输出到rf输出信号的端子。第三输出匹配图案161定位在第三基础层93上，与第一输出匹配图案142的至少一部分叠置，并且与第二输出匹配图案151的至少一部分叠置。接地图案171与第一输出匹配图案142的至少一部分叠置，与第二输出匹配图案151的至少一部分叠置，并且与第三输出匹配图案161的至少一部分叠置。
125.由于输出匹配单元50集成在基础基板90内部，因此可不包括不必要的布线，并且可有效地利用通信模块的空间。此外，由于输出匹配单元50不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可集成在基础基板90内，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。
126.参照图5，通过将产生大量热的功率级40安装在基础基板90外部，可使功率放大器系统100-4的产热最小化。此外，通过将产生相对较少热的驱动级20嵌在基础基板90内部，可使由于接地导致的热最小化，从而使功率放大器系统100-4的功率损耗最小化。此外，通过由于竖直地布置功率级40和驱动级20而使通信模块的空间利用率最大化，可减小通信模块的尺寸。
127.可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40，以在提高功率放大器系统100-4的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20，从而降低功率放大器系统100-4的成本。因此，使功率放大器系统100-4的功率损耗最小化，因此功率放大器系统100-4可具有高线性功率和高功率效率，并且同时可使功率放大器系统100-4的制造成本最小化。
128.图6示出了根据实施例的功率放大器系统100-5的截面。
129.参照图6，功率放大器系统100-5可通过以预定比率放大rf输入信号来产生rf输出信号。功率放大器系统100-5包括基础基板90、驱动级20、功率级40和输出匹配单元50，基础基板90包括多个基础层91、92、93、94和95。
130.驱动级20接收功率并放大rf输入信号rf
in
。驱动级20包括一个或更多个驱动放大器(例如，图3中的一个或更多个驱动放大器21)。当驱动放大器基于预定增益放大rf输入信号rf
in
时，可基于驱动放大器的击穿电压来确定驱动放大器的增益。
131.rf输入信号rf
in
被输入到rf输入端子图案144中。rf输入端子图案144和驱动级输入图案165通过第一过孔191彼此连接。第一过孔191竖直地穿过基础基板90的第一基础层91和第二基础层92，并且与定位在第二基础层92上的对准图案153叠置。rf输入信号rf
in
通过第一过孔191和驱动级输入图案165输入到驱动级20中以被放大。被驱动级20放大的rf信号通过驱动级输出图案164输出。
132.驱动级20可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。使用包含硅的基板的半导体制造工艺具有比使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺的成本相对低的成本。因此，当驱动级20实现在硅基板中时，功率放大器系统100-5的成本可降低。此外，由于功率放大器系统100-5占据通信模块的单位成本的最大比例，因此通信模块的单位成本可大大降低。然而，驱动级20可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
133.输入匹配单元和级间匹配单元中的任一者或两者可选择性地实现在驱动级20内部，并且在这种情况下，输入匹配单元和级间匹配单元中的任一者或两者与驱动级20一起实现为单个ic。
134.此外，驱动级20嵌在基础基板90内部。例如，驱动级20设置在第三基础层93处。因此，驱动级20的功率损耗可减少约50％或更多，并且驱动级20的增益可增加。
135.功率级40接收功率并放大来自驱动级20的rf信号，以输出rf输出信号。功率级40包括一个或更多个功率放大器(例如，图3中的一个或更多个功率放大器41)。功率级40安装在基础基板90外部，并且功率级40通过电连接结构80连接到基础基板90。例如，电连接结构80可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。
136.被驱动级20放大的rf信号通过驱动级输出图案164输出，并且驱动级输出图案164和功率级输入图案145通过第六过孔196彼此连接。第六过孔196竖直地穿过基础基板90的第一基础层91和第二基础层92，并且与定位在第二基础层92上的对准图案154叠置。
137.功率级40可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。当使用包含砷化镓的基板时，由于砷化镓的电子迁移率高于硅的电子迁移率并且所需的布线容量小，因此电特性优异。因此，当在包含砷化镓的基板中实现功率级40时，线性度高，并且由于高击穿电压而容易获得高功率输出。形成在包含砷化镓的基板上的ic可实现比形成在包含硅的基板上的ic的功率和线性度高的功率和线性度，因此通过功率级40的功率放大器放大的rf信号可具有高功率和高线性度，并且可具有高可靠性。然而，功率级40可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
138.此外，级间匹配单元可选择性地实现在功率级40内部，并且在这种情况下，级间匹配单元与功率级40一起实现为单个ic。
139.输出匹配单元50可匹配功率级40与用于输出rf输出信号rf
out
的端子之间的信号传输路径的阻抗。输出匹配单元50可以是变压器。此外，输出匹配单元50可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且输出匹配单元50可以是例如l型电路、t型电路、π型电路等。
140.输出匹配单元50包括定位在一个或更多个层中的多个输出匹配图案。例如，输出匹配单元50可包括第一输出匹配图案142、第二输出匹配图案151和第三输出匹配图案161。第一输出匹配图案142定位在第一基础层91上，并且通过电连接结构80接收被功率级40放大的rf信号。第二输出匹配图案151定位在第二基础层92上，并且与第一输出匹配图案142的至少一部分叠置。第二输出匹配图案151通过第三过孔193连接到接地图案171，因此输出匹配单元50接地。此外，接地图案171通过第五过孔195连接到驱动级20的下部图案182，因此驱动级20接地。第三过孔193竖直地穿过基础基板90的第二基础层92、第三基础层93和第四基础层94，与定位在第三基础层93上的对准图案162叠置，并且与定位在第四基础层94上的对准图案181叠置。第二输出匹配图案151通过竖直地穿过基础基板90的第一基础层91的第四过孔194连接到rf输出图案141，因此被功率级40放大的rf信号被发送到rf输出图案141，以输出到rf输出信号的端子。第三输出匹配图案161定位在第三基础层93上，与第一输出匹配图案142的至少一部分叠置，并且与第二输出匹配图案151的至少一部分叠置。接地图案171与第一输出匹配图案142的至少一部分叠置，与第二输出匹配图案151的至少一部分叠置，并且与第三输出匹配图案161的至少一部分叠置。此外，输出匹配单元50可以是其中连接有电感器和电容器的电路。
141.由于输出匹配单元50集成在基础基板90内部，因此可不包括不必要的布线，并且可有效地利用通信模块的空间。此外，由于输出匹配单元50不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可集成在基础基板90内，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。
142.参照图6，通过将产生大量热的功率级40安装在基础基板90外部，可使功率放大器系统100-5的产热最小化。此外，通过将产生相对较少热的驱动级20嵌在基础基板90内部，可使由于接地导致的热最小化，从而使功率放大器系统100-5的功率损耗最小化。此外，通过由于竖直地布置功率级40和驱动级20而使通信模块的空间利用率最大化，可减小通信模块的尺寸。
143.可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40，以在提高功率放大器系统100-5的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20，从而降低功率放大器系统100-5的成本。因此，使功率放大器系统100-5的功率损耗最小化，因此功率放大器系统100-5可具有高线性功率和高功率效率，并且同时可使功率放大器系统100-5的制造成本最小化。
144.图7示出了根据实施例的功率放大器系统100-6的截面。
145.参照图7，功率放大器系统100-6包括输入匹配单元10、驱动级20、级间匹配单元30、功率级40和输出匹配单元50。驱动级20和功率级40通过基础基板90上的电连接结构80彼此连接。例如，电连接结构80可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。驱动级20可通过半导体制造工艺实现为单个ic，并且功率级40可通过半导体制造工艺实现为单个ic。
146.输入匹配单元10、级间匹配单元30和输出匹配单元50中的每者可集成在基础基板90内部。此外，输入匹配单元10、级间匹配单元30和输出匹配单元50中的任意一者或者任意
两者或更多者的任意组合可独立于驱动级20和功率级40安装在基础基板90外部。输入匹配单元10和级间匹配单元30中的任一者或两者可与驱动级20一起制造为单个ic，以通过电连接结构80连接到基础基板90。级间匹配单元30和输出匹配单元50中的任一者或两者可与功率级40一起制造为单个ic，以通过电连接结构80连接到基础基板。
147.参照图7，通过将级间匹配单元30独立于驱动级20和功率级40直接安装在通信模块中，可在降低制造成本的同时促进功率损耗最小化和电路优化。可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40，以在提高功率放大器系统100-6的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20，从而降低功率放大器系统100-6的成本。
148.图8示出了根据实施例的功率放大器系统100-7。
149.参照图8，功率放大器系统100-7可接收rf输入信号rf
in
，并且以预定比率放大rf输入信号rf
in
以产生rf输出信号rf
out
。功率放大器系统100-7包括输入匹配单元10-1、驱动级20-1、级间匹配单元30-1、功率级40-1和输出匹配单元50。
150.输入匹配单元10-1可匹配驱动级20-1与接收rf输入信号rf
in
的端子之间的信号传输路径的阻抗。输入匹配单元10-1包括一个或更多个输入匹配电路12。例如，输入匹配电路12可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且可包括变压器。输入匹配电路12接收rf输入信号rf
in
，然后输出反相rf输入信号和非反相rf输入信号。输入匹配电路12连接到一对驱动放大器22和23。
151.驱动级20-1包括用于执行差分放大的一对驱动放大器22和23。例如，驱动放大器22可接收并放大非反相rf输入信号，并且驱动放大器23可接收并放大反相rf输入信号。驱动放大器22和23接收信号以放大输入到其的信号之间的差。驱动放大器22和23具有差分模式和共模模式，差分模式大大地放大并输出具有相反相位的信号，共模模式抵消并输出具有相同相位的信号。例如，驱动放大器23和22在被配置为执行差分放大时分别接收反相rf输入信号和非反相rf输入信号，因此可以以差分模式输出信号，所述信号的幅值为反相rf输入信号的幅值和非反相rf输入信号的幅值之和的大致两倍。然而，由于施加到一对驱动放大器22和23的电压具有相同的相位或者在一对驱动放大器22和23中流动的电流具有相同的相位，因此可从驱动放大器22和23的输出中消除包括在电压或电流中的噪声。因此，功率放大器系统100-7可具有高线性功率和高效率。
152.驱动级20-1可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。使用包含硅的基板的半导体制造工艺具有比使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺的成本相对低的成本。因此，当驱动级20-1实现在硅基板中时，功率放大器系统100-7的成本可降低。此外，由于功率放大器系统100-7占据通信模块的单位成本的最大比例，因此通信模块的单位成本可大大降低。然而，驱动级20-1可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
153.输入匹配单元10-1和驱动级20-1可通过半导体制造工艺一起制造为一个ic。此外，与驱动级20-1相反，输入匹配单元10-1不实现在ic内部，而可独立于ic直接安装在通信模块中。在这种情况下，由于输入匹配单元10-1不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可直接安装在通信模块上，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。
154.驱动级20-1可安装在基础基板外部，并且在这种情况下，驱动级20-1可通过电连接结构连接到基础基板。此外，驱动级20-1可嵌在基础基板内部。在这种情况下，由于不存在由电连接结构导致的功率损耗，因此可大大降低驱动级20-1的功率损耗，并且可增加驱动级20-1的增益。
155.级间匹配单元30-1可匹配驱动级20-1与功率级40-1之间的信号传输路径的阻抗。级间匹配单元30-1包括一个或更多个级间匹配电路32。例如，级间匹配电路32可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且可包括变压器。级间匹配电路32连接到一对功率放大器42和43。
156.功率级40-1通过接收功率来放大来自驱动级20-1的rf信号。功率级40-1包括一对功率放大器42和43。功率放大器42和43分别放大被驱动放大器22和23放大的rf信号。例如，功率放大器42可放大被驱动放大器22放大后的非反相rf信号，并且功率放大器43可放大被驱动放大器23放大后的反相rf信号。功率放大器42和43中的每个连接到rf输出信号rf
out
的端子。因此，被功率放大器42和43放大的信号通过输出匹配单元50合成以输出rf信号，从而总体上提高了功率级40-1的放大效率。
157.功率级40-1可安装在基础基板外部，并且在这种情况下，功率级40-1可通过电连接结构连接到基础基板。例如，电连接结构可具有诸如焊球、引脚、焊盘或垫的结构。
158.功率级40-1可通过使用包含砷化镓的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。当使用包含砷化镓的基板时，由于砷化镓的电子迁移率高于硅的电子迁移率并且所需的布线容量小，因此电特性优异。因此，当功率级40-1实现在包含砷化镓的基板中时，线性度高，并且由于高击穿电压而容易获得高功率输出。形成在包含砷化镓的基板上的ic可实现比形成在包含硅的基板上的ic的功率和线性度高的功率和线性度，因此通过功率级40-1的功率放大器42和43放大的rf信号可具有高功率和高线性度，并且可具有高可靠性。然而，功率级40-1可通过使用包含硅的基板的半导体制造工艺实现为单个ic。
159.级间匹配单元30-1也可不包括在实现驱动级20-1的ic或实现功率级40-1的ic内部的任何地方，而可独立于这些ic直接安装在通信模块中。在这种情况下，由于级间匹配单元30-1不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可直接安装在通信模块上，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。此外，级间匹配单元30-1可与功率级40-1一起通过半导体制造工艺制造为单个ic。
160.输出匹配单元50可匹配功率级40-1与用于输出rf输出信号rf
out
的端子之间的信号传输路径的阻抗，并且可对从功率放大器42和43输出的信号进行合成，然后将合成的rf信号输出到rf输出信号rf
out
的端子。输出匹配单元50包括一个或更多个输出匹配电路51。例如，输出匹配电路51可以是其中电感器和电容器彼此连接的电路，并且可包括变压器。
161.输出匹配单元50和功率级40-1可通过半导体制造工艺一起制造为一个ic。此外，与功率级40-1相反，输出匹配单元50可不实现在ic内部，而可独立于ic直接安装在通信模块中。在这种情况下，由于输出匹配单元50不实现在昂贵的ic内部，因此总制造成本可降低。此外，在这种情况下，由于难以在ic内部使用的具有电感值或电容值的电路元件可直接安装在通信模块上，因此可使rf信号的损失最小化并且可促进电路优化。
162.参照图8，通过将级间匹配单元30-1独立于驱动级20-1和功率级40-1直接安装在
通信模块中，可在降低制造成本的同时促进功率损耗最小化和电路优化。此外，当输入匹配单元10-1和输出匹配单元50中的任一者或两者独立地安装在通信模块中时，进一步降低了制造成本，并且可更容易地执行功率损耗最小化和电路优化。
163.可选地，可在包含砷化镓的基板中实现需要相对高的线性功率的功率级40-1，以在提高功率放大器系统100-7的效率的同时在具有低单位成本的包含硅的基板上实现需要相对低功率的驱动级20-1，从而降低功率放大器系统100-7的成本。
164.图9示出了根据实施例的通信系统1的俯视平面图。
165.参照图9，通信系统1包括功率放大器系统100、低噪声放大器200、开关300、耦合器400和控制器500。尽管为了方便在图9中描述了功率放大器系统100，但应理解，参照图2至图8描述的功率放大器系统100-1至100-7可代替功率放大器系统100应用于通信系统1。
166.在构成通信系统1的组件中，功率放大器系统100占据通信系统1中的最大面积。因此，如上所述，由于功率放大器系统100具有小的面积，因此通信系统1的整体尺寸可减小。
167.功率放大器系统100放大通过天线发送的rf信号。因此，可提高通信系统1的线性功率和效率，并且可提高通信系统1的可靠性，使得通信系统1可充分满足5g nr标准。
168.低噪声放大器200放大通过天线接收的rf信号。低噪声放大器200可放大非常小电平的rf信号，同时将rf信号与噪声区分开。低噪声放大器200可设置在天线附近。低噪声放大器200与开关300之间可连接有带阻滤波器。带阻滤波器可仅使得特定频带的信号不通过带阻滤波器。
169.开关300可改变通过功率放大器系统100和低噪声放大器200的rf信号的路径。例如，开关300可被配置为使得功率放大器系统100或低噪声放大器200接收rf信号。此外，开关300可将功率放大器系统100与通信系统1的控制器500连接，或者将功率放大器系统100与具有与通信系统1的通信标准不同的通信标准的通信系统连接。开关300还可将低噪声放大器200与通信系统1的控制器500连接，或者将低噪声放大器200与具有与通信系统1的通信标准不同的通信标准的通信系统连接。
170.耦合器400可对输入的rf信号执行功率采样或功率分配。耦合器400连接到开关300。例如，耦合器400可检测通过功率放大器系统100和低噪声放大器200的rf信号的功率，并且检测到的功率可通过使用控制器500被用于控制功率放大器系统100和低噪声放大器200。此外，耦合器400可划分和发送rf信号，并且划分的rf信号可分别用于多个通信系统中。耦合器400与开关300之间可连接有带通滤波器。带通滤波器可仅将特定频带的信号传送到下一级，并且可去除噪声。
171.控制器500可连接到功率放大器系统100、低噪声放大器200、开关300和耦合器400，以控制功率放大器系统100、低噪声放大器200、开关300和耦合器400。控制器500可包括存储器、处理器等以执行数字信号处理。
172.通信系统1可在电子装置中实现。例如，电子装置可以是智能电话、个人数字助理、数码摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、平板电脑、膝上型电脑、网络、电视、视频游戏机、智能手表、汽车装置等。
173.执行本技术中描述的操作的图1至图9中的输入匹配单元10和10-1、驱动级20和20-1、级间匹配单元30和30-1、功率级40和40-1、输出匹配单元50、耦合器400以及控制器500通过硬件组件实现，所述硬件组件被配置为执行本技术中描述的通过硬件组件执行的
操作。可在适当的情况下用于执行本技术中描述的操作的硬件组件的示例包括：控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及被配置为执行本技术中描述的操作的任意其他电子组件。在其他示例中，通过计算硬件(例如，通过一个或更多个处理器或计算机)来实现执行本技术中描述的操作的硬件组件中的一个或更多个。可通过一个或更多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或者被配置为以定义的方式响应并且执行指令以获得期望的结果的任意其他装置或装置的组合)实现处理器或计算机。在一个示例中，处理器或计算机包括或者连接到存储通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行诸如操作系统(os)和在os上运行的一个或更多个软件应用的指令或软件，以执行本技术中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操作、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数的术语“处理器”或“计算机”可用于描述在本技术中所描述的示例，但在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或多种类型的处理元件，或者包括这二者。例如，可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器来实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。可通过一个或更多个处理器或者处理器和控制器来实现一个或更多个硬件组件，可通过一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器来实现一个或更多个其他硬件组件。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有任意一个或更多个不同的处理配置，其示例包括单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(sisd)多处理、单指令多数据(simd)多处理、多指令单数据(misd)多处理和多指令多数据(mimd)多处理。
174.执行本技术中描述的操作的图1至图9中示出的方法由如上所述实现的计算硬件(例如，由一个或更多个处理器或计算机)执行，所述计算硬件执行指令或软件，以执行本技术中描述的由所述方法执行的操作。例如，单个操作或者两个或更多个操作可由单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器来执行。一个或更多个操作可由一个或更多个处理器或者处理器和控制器来执行，并且一个或更多个其他操作可由一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器来执行。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可执行单个操作或者两个或更多个操作。
175.用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以单独地或共同地指示或配置一个或更多个处理器或计算机以操作为机器或专用计算机，以执行由如上所述的硬件组件和方法执行的操作。在一个示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码(诸如由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或者计算机使用解释器执行的高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应的描述(公开了用于执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法)使用任意编程语言编写所述指令或软件。
176.用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质中或上。非暂时性计算机可读存储
介质的示例包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪存、cd-rom、cd-r、cd r、cd-rw、cd rw、dvd-rom、dvd-r、dvd r、dvd-rw、dvd rw、dvd-ram、bd-rom、bd-r、bd-r lth、bd-re、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任意其他装置，所述任意其他装置被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构并且将所述指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构提供到一个或更多个处理器或计算机以使一个或更多个处理器或计算机可执行指令。在一个示例中，指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上使得指令和软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构由一个或更多个处理器或计算机以分布式方式被存储、访问和执行。
177.尽管本公开包括具体示例，但在理解本技术的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性的意义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或电路中的组件和/或用其他组件或它们的等同物替换或补充描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变型将被解释为包括在本公开中。