[发明专利]一种应用在第五代移动通信28GHz的GaAs射频功率放大器

说明书

本发明公开了一种应用于第五代通信毫米波频段的28GHz的射频功率放大电路，该电路包含输入匹配电路，级间缓冲电路，末级功率输出级，级间匹配电路与输出谐波抑制匹配网络。输入匹配采用T型匹配结构，输入级采用共源放大器结构，静态偏置在A类工作状态，中间缓冲级与末级功率推动级静态偏置在B类工作状态提高效率，输出匹配网络采用谐波抑制网络结构。谐波抑制网络采用串联谐振结构使二次，三次，五次谐波对地短路，增加了效率，射频信号输出的线性度更高。射频输入信号经过前三级的PA进行功率放大，经过二次谐波抑制网络，宽带匹配网络，三次谐波抑制网络，五次谐波抑制网络，最后通过耦合电容到负载。

技术领域

本发明涉及射频功率放大器领域，尤其涉及第五代移动通信中高频段28GHz基于GaAs工艺的射频功率放大器。

背景技术

当前的无线通信技术已经进入后4G时代，4G技术应用范围泛广，技术成熟。但随着社会的飞速发展，人们的需求进一步提高，对网络速度与网络质量也进一步提出新的要求。2017年末3GPP确立了第一个第五代通信标准，进一步激发有研发实力的国家加大资本投入第五代通信系统的研发。在28GHz毫米波频段电路的设计面临诸多问题，如功率放大器的线性度，效率，功率器件的散热，电路的稳定性，电路的带宽等。高频段的功率放大器设计尤为关键，直接关乎到第五代移动通信的成败。当前中国的第五代移动研究正在加速阶段，各种通信电路架构被相继提出，主要研究讨论集中在第五带通信的低频部分，对6GHz 以下的频段研究的比较多，对毫米波高频28GHz频段研究的比较少，基于此本文提出一种可应用于第五代通信毫米波频段28GHz的射频功率放大器架构，来解决高频毫米波频段射频功率放大器效率，线性度，谐波抑制等一些列问题。

发明内容

本发明提出一种应用在第五代移动通信28GHz的GaAs射频功率放大器的电路结构，目的在于能应用于第五代移动通信毫米波28GHz频段的射频功率放大器。该结构匹配电路简单，效率高，能较好的抑制高次谐波。该结构放大器包括输入匹配电路，输入级放大器,第一级与第二级级间匹配电路,第二级缓冲放大器,第二级与第三级间匹配电路,末级功率推动级放大器,输出谐波抑制匹配电路。所述输入级增益放大电路、中间级缓冲放大器、后级功率放大电路均由GaAs复合半导体工艺制作；述输入级增益放大电路、中间级缓冲放大器、后级功率放大电路分别连接有第一偏置电路、第二偏置电路，第三级功率偏置级电路。GaAs拥有一些较Si还要好的电子特性，使得GaAs可以用在高于250GHz的场合。如果等效的GaAs和Si元件同时都操作在高频时，GaAs会产生较少的噪音。也因为GaAs有较高的崩溃压，所以GaAs比同样的Si元件更适合操作在高功率的场合。GaAs工艺在射频器件方面比Si基材料要好的多。。由于本发明中的晶体管采用的是具有宽带隙结结构GaAs晶体管，大大提高了载流子注入效率，从而使漏极效率、功率附加效率和整体转换效率均得到了提高，使得本发明满足所需的增益和输出功率。输入级匹配电路以及级间匹配电路采用T型匹配结构。输入匹配网络、级间匹配网络和阻抗变换网络采用相同的结构，其不仅可提高一致性，且可保证电路的稳定性。具体的，所述输入匹配网络包括并联在输入端的第一电感和串联第一电容。输入匹配网络采用集总原件匹配网络，电容起隔直作用，使偏置电流不受来自输入端的影响，很好地提高了前级增益放大电路的线性度。输入匹配网络、级间匹配网络和阻抗变换网络采用相同的电路结构，级间匹配网络和阻抗变换网络采用上述电路结构，即在前级增益放大电路、后级功率放大电路之间采用级间共轭匹配的方式进行连接，使前级增益放大电路放大后的信号可顺利的流入后级功率放大电路。输出匹配网络采用谐波抑制匹配结构，包括二次，三次，五次谐波抑制网络，能较好的抑制功率放大器产生的非线性产物。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明功放架构图。

图2为本发明的输出匹配电路图。

图3为本发明的输出匹配实施电路图。