[发明专利]一种用于无线终端的交流堆叠功率放大器

说明书

本发明公开了一种用于无线终端的交流堆叠功率放大器，包括输入匹配单端转差分供电网络、交流三堆叠放大网络以及输出匹配差分转单端供电网络，本发明核心架构采用交流三堆叠放大网络具有在低供电电压时的高功率、高增益特性，同时利用差分放大器在微波频段的良好的寄生参数抑制性，与变压器网络功率合成特性相结合，使得整个功率放大器获得了良好的高增益、高效率和高功率输出能力。

技术领域

本发明涉及场效应晶体管射频功率放大器和集成电路领域，特别是针对射频微波通信系统中的一种用于无线终端的交流堆叠功率放大器。

背景技术

随着无线通信系统和射频微波电路的快速发展，射频前端收发器也向高性能、高集成、低功耗的方向发展。因此市场迫切的需求发射机的射频与微波功率放大器具有高输出功率、高增益、高效率、低成本等性能。然而，当采用集成电路工艺设计实现射频与微波功率放大器芯片电路时，其性能和成本受到了一定制约，主要体现：

(1)高功率、高效率能力受限：典型功率放大器采用多路并联合成结构，或者是分布式结构，这两种结构的合成效率有限，导致一部分功率损耗在合成网络中，限制了高功率、高效率能力。

(2)低电压放大能力受限：为了提高放大器的输出功率，往往采用晶体管堆叠结构提升放大器的偏置电压，同时提高交流电压摆幅。常规差分堆叠晶体管的级间堆叠结构是直流和交流直接连接，这种连接结构就需要高电压供电，无法适应当今通信系统终端中低电压的供电趋势。

由此可以看出，基于集成电路工艺的高增益、高功率放大器设计难点为：高功率、高效率输出难度较大；当今通信系统终端中低电压的供电要求下，典型高电压供电的堆叠结构存在一定的缺陷和不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于无线终端的交流堆叠功率放大器，结合了交流三堆叠晶体管放大技术、差分放大器技术的优点，具有在微波频段高功率、高增益且成本低的特点。同时该放大器可以采用低电压供电，解决了高电压供电的难题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于无线终端的交流堆叠功率放大器，包括输入匹配单端转差分供电网络、交流三堆叠放大网络以及输出匹配差分转单端供电网络；

输入匹配单端转差分供电网络的输入端为整个所述功率放大器的输入端，其第一输出端与所述交流三堆叠放大网络的第一输入端连接，其第二输出端与所述交流三堆叠放大网络的第二输入端连接；

交流三堆叠放大网络的第一输出端与所述输出匹配差分转单端供电网络的第一输入端连接；交流三堆叠放大网络的第二输出端与所述输出匹配差分转单端供电网络的第二输入端连接；

输出匹配差分转单端供电网络的输出端为整个所述功率放大器的输出端。

本发明技术方案的有益效果：采用差分交流三堆叠结构，可以在常规低电压供电的条件下显著提升功率放大器的功率容量，同时采用差分结构可以显著抑制寄生参数对于高频指标的恶化，结合输出差分转单端供电网络的低插损特性，可以提升功率放大器的效率指标。

进一步的，输入匹配单端转差分供电网络的输入端连接电感L_i1,电感L_i1的另一端连接变压器T₁初级线圈的同名端和接地电容C_i1，变压器T₁的初级线圈的非同名端接地；变压器T₁的次级线圈的同名端连接输入匹配单端转差分供电网络的第一输出端，变压器T₁的次级线圈的非同名端连接输入匹配单端转差分供电网络的第二输出端。连接变压器T₁的次级线圈的中间抽头连接电感L_i2，电感L_i2的另一端连接偏置电压V_g和接地电感C_i2。