[發明專利]一種堆疊結構的射頻功率放大器

有效

• 申請號: 201610056509.7
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105515542B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 林俊明;章國豪;張志浩;余凱;黃亮;李嘉進;陳錦濤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F1/42;H03F1/52;H03F1/56;H03F3/19;H03F3/21;H03F3/24
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

1.一種堆疊結構的射頻功率放大器，其特征在于：該射頻功率放大器包括輸入匹配電路，輸出寬帶匹配電路，偏置電路A，偏置電路B，以及由四個晶體管漏極源極相連堆疊起來的功率放大電路；其中，射頻信號源RFin通過所述輸入匹配電路連接所述功率放大電路的最底層的晶體管204的柵極，所述偏置電路B連接所述晶體管204的柵極，所述晶體管204的源極接地；所述偏置電路 A連接所述功率放大電路的其余晶體管205、晶體管206、晶體管207的柵極，晶體管205、晶體管206、晶體管207的柵極通過連接柵極電容208、柵極電容209、柵極電容210接地；所述功率放大電路最上層的晶體管207的漏極通過所述輸出寬帶匹配電路連接負載 RL；

電源 VDD 經濾波電路連接到所述功率放大電路的最上層的晶體管207的漏極；所述濾波電路由低頻濾波電容 Cp1、高頻濾波電容 Cp2和扼流電感 Lc組成；

對于共柵結構的晶體管205、晶體管206和晶體管207，連接了柵極電容208、柵極電容209和柵極電容210，從而分別調整從對應源端往輸出端看過去的阻抗分別為 Ropt、2Ropt和 3Ropt；

在射頻信號輸入端連接輸入匹配電路，對功率放大器進行阻抗匹配，從而實現功率增益最大化；輸入匹配電路的另一端與共源結構的晶體管204的柵極相連，對射頻信號進行放大；在信號輸出端連接輸出寬帶匹配電路，對寬帶射頻功率放大器的放大信號進行有效地輸出，并將負載 RL轉換為 4Ropt；

采用單獨的偏置電路 B給晶體管204進行偏置，偏置電路 A分別給晶體管205、晶體管206和晶體管207進行偏置；

扼流電感213參與輸出電路的匹配，而濾波電容211 和濾波電容212的取值為別為 2pF和 100pF；

偏置電路 A，為電阻分壓式偏置，由四個電阻以串聯分壓的形式構成，晶體管207、晶體管206和晶體管205的柵極分別通過 Rchoke 電阻與 Bondwire電感串聯電路連接到電阻303與電阻304的連接處，電阻304的另一端與電阻305的連接處，以及電阻305的另一端與電阻306的連接處；濾波電容301和濾波電容302的取值分別為 2pF 和 100pF；

偏置電路 B為電阻與晶體管組成的偏置電路，由電阻403，晶體管404，電容405，Rchoke電阻，電容401和電容402構成；電阻403的一端連接于晶體管404的柵極，晶體管404的漏極，電容405與 Rchoke電阻的連接處，晶體管404的源極與電容405的另一端接地；電阻403的另一端連接于濾波電容401，濾波電容402與電源 Vibas2 的連接處，晶體管204的柵極與 Vb1端相連；輸出寬帶匹配網絡，由二次諧波網絡與寬帶匹配網絡組成；

其中所述的二次諧波網絡由電容501與電感502串聯組成且一端連接于功率放大器輸出端與電感503的連接處，另一端接地；寬帶匹配網絡由電感503，電感504，電容505，電容506和隔直電容507組成；電容505連接于電感503的另一端與電感504的連接處，另一端接地；

電容506連接于電感504的另一端與隔直電容 CD的連接處，另一端接地；隔直電容CD的另一端接負載 RL；該匹配網絡結合二次諧波網絡，扼流電感，功率放大器輸出級的輸出電容和寬帶匹配網絡，實現二次諧波短路，三次諧波開路，從而使功率放大器的輸出電壓波形更接近方波，而電流波形更接近半波，從而增強了功率放大器的效率；

輸入匹配電路，由電感601，電感603與電感602組成；信號輸入端連接電感601的一端；電感603連接于電感601的另一端與電容 602的連接處，電容602的另一端接晶體管204的柵極；

由于隨著輸入信號功率的增大，晶體管204的直流漏源電壓會呈較強的下降趨勢，而晶體管207會呈較強的上升趨勢，因此晶體管204的偏置稍高，而晶體管207的偏置稍低，晶體管205和晶體管206的偏置介于前兩者之間。