[實用新型]一種功率放大裝置

有效

• 申請號: 201320543585.2
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN203406835U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 任志雄;劉覽琦;石琴琴
• 申請（專利權）人: 武漢芯泰科技有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F3/189
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本實用新型屬于高頻功率放大器（Power?Amplifier，PA）領域，更具體地，基于CMOS工藝設計高輸出功率的高頻放大器。

背景技術

隨著全球無線通信的快速發展，尤其是手機產品的大量應用，實現遠距離的單片收發器顯得尤為重要。目前應用于短距離通信的收發器可完全用單芯片實現，如藍牙、Zigbee等，但是WLAN和手機應用領域由于對發射功率和線性度有較高要求，一般將功率放大器外置，同時采用SiGe、GaAs等非傳統CMOS工藝設計PA，這樣無疑增加設計成本和難度。雖然CMOS工藝最早是作為數字設計而提出來的，但是目前已有大量射頻模塊采用CMOS工藝設計，而且性能滿足系統要求。高頻放大器作為收發器中非常重要的模塊之一，一般工作在大信號條件下，同時必須滿足協議對發射信號線性度的要求，如果采用CMOS工藝設計，一般較難同時滿足系統對發射功率、效率和線性度的要求。

要解決以上難題，提出了很多有效的解決辦法，并推出相當成功的產品，如Axiom推出業內第一顆CMOS?GSM/GPRS四頻段PA?AX502，Amalfi推出的AM7800系列產品（AM7805、AM7806、AM7807、AM7808），Javelin半導體推出一款高性能的3G?CMOS?PA芯片JAV5001，Black?Sand推出兩系列產品:BST34?series（BST3401/BST3402/BST3404/BST3405/BST3408）、BST35?series（BST3501/BST3502/BST3504）等。對CMOS?PA的設計也提出了相應的解決方案，尤其是針對高輸出功率的解決方案，一般均采用功率合成的方案，如2008年Ichiro?Aoki采用DAT結構設計的四頻段GSM/GPRS?CMOS功率放大器可實現33dBm輸出功率；Kyu?Hwan?An采用片上變壓器結構設計的E類功率放大器，最大輸出功率可達32dBm；2009年Debopriyo?Chowdhury設計的一款應用于4G?WiMax的線性功率放大器采用“two-way”功率合成結構，可實現31.3dBm的輸出功率；2012年Jihwan?Kim也采用片上變壓器結構設計出輸出功率高達34dBm的線性功率放大器。以上設計雖然都采用功率合成的方案，但是最多只合成四個子功率放大器的輸出，不能在保持性能穩定的情況下任意擴展為多個放大器合成，所以在高輸出功率情況下適用范圍有限。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提出了一種采用片上傳輸線變壓器結構的高頻放大裝置，其目的在于增加高頻放大器的輸出功率，由此解決遠距離傳輸的技術問題。

本實用新型提供了一種功率放大裝置，包括傳輸線變壓器和N個子功率放大器；所述傳輸線變壓器包括N個并聯的主線圈和N個串聯的次線圈，N個主線圈分別與N個子功率放大器的差分輸出端連接，次線圈的輸出端用于連接負載阻抗；N為大于等于2的正整數。

更進一步優選地，所述子功率放大器包括第一隔直濾波電容、第二隔直濾波電容、第一偏置電阻、第二偏置電阻、第一MOS管、第二MOS管和共柵級放大電路；第一隔直濾波電容的一端作為子功率放大器的差分信號輸入正端，第一隔直濾波電容的另一端連接至第一MOS管的柵極；第二隔直濾波電容的一端作為子功率放大器的差分信號輸入負端，第二隔直濾波電容的另一端連接至第二MOS管的柵極；第一偏置電阻的一端作為共源MOS管的第一偏置輸入端，第一偏置電阻的另一端連接至所述第一MOS管的柵極；第二偏置電阻的一端與所述第一偏置電阻的一端連接，第二偏置電阻的另一端連接至所述第二MOS管的柵極；所述第一MOS管的源極與所述第二MOS管的源極連接后再接地；所述共柵級放大電路的輸入端與所述第一MOS管的漏極和第二MOS管的漏極連接，所述共柵級放大電路的輸出端作為所述子功率放大器的所述差分輸出端，所述共柵級放大電路的控制端作為共柵MOS管的第二偏置輸入端。