[发明专利]一种二维合成分布型大功率线性宽带功率放大器

说明书

本发明公开了一种二维合成分布型大功率线性宽带功率放大器，包括宽带输入驱动功分放大网络、供电偏置网络、末级PMOS分布放大网络、末级NMOS分布放大网络、末级人工传输线，本发明核心架构采用高增益三堆堆叠自适应放大网络在微波段的高功率、高增益特性，同时利用二维合成分布型放大器结构的超宽带频响特性和简化的串联分压结构，使得整个功率放大器获得了良好的宽带、高增益、高效率和高功率输出能力，同时供电网络简易。

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收发机末端的发射模块应用的一种二维合成分布型大功率线性宽带功率放大器。

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，而集成电路正是有望满足该市场需求的关键技术。

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)宽带高增益放大能力受限：传统单晶体管收到增益带宽积的影响，需要牺牲增益才能获得超宽带放大能力，因此，宽带高增益放大能力受到严重的限制。

(2)宽带高功率放大能力受限：半导体工艺中晶体管的特征频率越来越高，由此带来了低击穿电压从而限制了单一晶体管的功率容量。为了获得高功率能力，往往需要多路晶体管功率合成，但是由于多路合成网络的能量损耗导致功率放大器的效率比较低，电路无法满足低功耗或者绿色通信需求。

常见的超宽带高功率放大器的电路结构有很多，最典型的是传统分布式放大器，但是，传统分布式放大器要同时满足各项参数的要求十分困难，主要是因为：

①在传统的分布式功率放大器中，核心放大电路是多个单晶体管采用分布式放大排列的方式实现，由于单晶体管受到寄生参数的影响，随着工作频率升高时，其功率增益会显著降低、同时功率特性等也会显著恶化，因此为了获得超宽带平坦的放大结构，必须要牺牲低频增益来均衡高频损耗，导致传统分布式放大器的超宽带增益很低；

②为了提高放大器增益提高隔离度的影响，也有采用Cascode双晶体管分布式放大结构，但是Cascode双晶体管虽然增加了电路隔离度，却无法增益随频率显著恶化的趋势，也无法实现Cascode双晶体管间的最佳阻抗匹配，从而降低了输出功率特性。

由此可以看出，基于集成电路工艺的超宽带射频功率放大器设计难点为：超宽带下高功率输出难度较大；传统单个晶体管结构或Cascode晶体管的分布式放大结构存在很多局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种二维合成分布型大功率线性宽带功率放大器，包括宽带输入驱动功分放大网络、供电偏置网络、末级PMOS分布放大网络、末级NMOS分布放大网络、末级人工传输线；核心架构采用高增益三堆堆叠自适应放大网络在微波段的高功率、高增益特性，同时利用二维合成分布型放大器结构的超宽带频响特性和简化的串联分压结构，使得整个功率放大器获得了良好的宽带、高增益、高效率和高功率输出能力，同时供电网络简易。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本发明实施例提供了一种二维合成分布型大功率线性宽带功率放大器，其特征在于，包括宽带输入驱动功分放大网络、供电偏置网络、末级PMOS分布放大网络、末级NMOS分布放大网络、末级人工传输线；

宽带输入驱动功分放大网络的输入端为整个功率放大器的输入端，其第一输出端与末级PMOS分布放大网络的第一输入端连接，其第二输出端与末级NMOS分布放大网络的输入端连接，其第三输出端与供电偏置网络的第一输出端连接；

供电偏置网络的第二输出端与末级PMOS分布放大网络的第二输入端连接；