[發(fā)明專利]一種堆疊結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610056509.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN105515542B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林俊明;章國(guó)豪;張志浩;余凱;黃亮;李嘉進(jìn);陳錦濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H03F1/32
• 分類號(hào): 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(wù)所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

本發(fā)明公開了一種堆疊結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器，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，以及至少由兩個(gè)晶體管漏極源極相連堆疊起來的功率放大電路；射頻信號(hào)源通過輸入匹配電路連接功率放大電路的底層的晶體管的柵極，偏置電路B連接底層晶體管的柵極，底層晶體管的源極接地；偏置電路A連接功率放大電路的除底層晶體管的柵極，其余晶體管的柵極通過連接?xùn)艠O電容接地；功率放大電路最上層的晶體管的漏極通過所述輸出寬帶匹配電路連接負(fù)載。本發(fā)明提高了射頻功率放大器整體的線性度、輸出電壓擺幅、工作帶寬、功率效率、功率增益和最大輸出功率，并有著較好的二次諧波抑制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率放大器，尤其涉及一種射頻功率放大器。

背景技術(shù)

射頻功率放大器是現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)的重要組成部分，能將功率很小的射頻信號(hào)無(wú)失真地進(jìn)行功率放大，進(jìn)而通過天線輻射出去。

隨著便攜式設(shè)備的功能模塊和現(xiàn)代通信系統(tǒng)的調(diào)制方式越來越復(fù)雜，如為滿足不同用戶的使用需要，無(wú)線手機(jī)一般都支持兩種或兩種以上的網(wǎng)絡(luò)制式，且為了滿足用戶的大數(shù)據(jù)要求，現(xiàn)代通信系統(tǒng)采用諸如QPSK等調(diào)制方式，這要求應(yīng)用于新一代通信系統(tǒng)的功率放大器必須有著較高的功率效率、線性度與帶寬。

另外，隨著便攜式設(shè)備的功能模塊越來越復(fù)雜，將各個(gè)功能模塊集成在一塊芯片上，將大大縮短設(shè)備制造商的量產(chǎn)和加工時(shí)間，并減少在流片方面的資金消耗，因此，如何減小芯片的有效面積和用廉價(jià)的工藝在單一芯片上實(shí)現(xiàn)整個(gè)射頻模組具有重要的研究意義。

由于硅工藝是最為成熟的，也是成本最低、集成度最高且與多數(shù)無(wú)線收發(fā)機(jī)的基帶處理部分工藝相兼容，因此，硅CMOS工藝是單片實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊集成的理想方案，不過CMOS工藝自身存在著物理缺陷，如低擊穿電壓和較差的電流能力等。工作于低電壓的功率放大器，需要通過減小負(fù)載阻值進(jìn)而增大電流的方法來提高輸出功率，然后，這種方法使輸出匹配電路的設(shè)計(jì)變得異常困難。

在中國(guó)專利201510150849.1中，通過采用共源共柵結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器結(jié)構(gòu)來提升功率級(jí)的耐壓能力，然而共源共柵結(jié)構(gòu)的第二個(gè)晶體管的柵極因去耦電容在交流時(shí)呈接地狀態(tài)。隨著輸入信號(hào)功率的增大，輸出的電壓信號(hào)也隨著變大，從而會(huì)使該結(jié)構(gòu)最上層的晶體管最先出現(xiàn)擊穿問題。另外，由于共源共柵結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)晶體管的輸出阻抗并不是最佳阻抗，所以輸出功率較小。

發(fā)明內(nèi)容

在中國(guó)專利201510150849.1中，射頻功率放大器采用共源共柵結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能提高射頻功率放大器的耐壓能力。然而，這種結(jié)構(gòu)由于堆疊在最底下的晶體管上面的晶體管的柵極的去耦電容的作用，晶體管的柵極在交流時(shí)呈接地狀態(tài)，因此會(huì)導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)中最上層的晶體管最先出現(xiàn)擊穿而最底下面的晶體管最先出現(xiàn)進(jìn)入線性區(qū)的情況；另外，該結(jié)構(gòu)不能很好地保證每個(gè)晶體管的輸出阻抗都為最佳阻抗，因此，該結(jié)構(gòu)輸出功率相對(duì)下降。本發(fā)明的的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，而提供一種堆疊結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

一種堆疊結(jié)構(gòu)的射頻功率放大器，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，以及至少由兩個(gè)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(hào)源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的柵極，所述偏置電路B連接所述最底層晶體管的柵極，所述最底層晶體管的源極接地；所述偏置電路A連接所述功率放大電路的除所述最底層晶體管的其余晶體管的柵極，所述其余晶體管的柵極通過連接?xùn)艠O電容接地；所述功率放大電路最上層的晶體管的漏極通過所述輸出寬帶匹配電路連接負(fù)載。