[發明專利]一種應用于GSM射頻功率放大器的多頻輸出匹配網絡

有效

• 申請號: 201610819663.5
• 申請日: 2016-09-13
• 公開（公告）號: CN106656069B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 林甲富;柯慶福;章樂;江亮;賈斌
• 申請（專利權）人: 銳迪科微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H03F1/56
• 分類號: H03F1/56;H03F3/19;H03F3/21;H03F3/24
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 殷曉雪

本申請公開了一種應用于GSM射頻功率放大器的多頻輸出匹配網絡，包括一個變壓器。該變壓器的初級線圈采用一個具有中間抽頭的繞組，該中間抽頭連接工作電壓；初級線圈兩端作為輸出匹配網絡的一對差分輸入端，分別接收放大電路輸出的一對差分信號；該變壓器的次級線圈采用一個繞組，一端輸出的單端信號，另一端接地。該變壓器的初級線圈還并聯一個LC諧振電路。該變壓器的次級線圈的輸出端還連接一個LC低通濾波電路后作為輸出匹配網絡的單端輸出端。本申請的輸出匹配網絡可以在較寬頻率范圍內提供阻抗匹配，還具有極佳的諧波抑制效果。

技術領域

本申請涉及一種射頻功率放大器中的阻抗匹配電路，特別是涉及一種應用于GSM模式的射頻功率放大器中的阻抗匹配電路。

背景技術

以手機為代表的移動通訊終端中，射頻功率放大器必不可少。射頻功率放大器位于發射機的末級，用來將已調制射頻信號放大到所需功率值后送天線發射。

當一個電路的特征尺寸(characteristic length)遠小于該電路所運行的電磁波的波長時，該電路可用較為簡單的集總元件模型(lumped element model，也稱集總參數模型，lumped parameter model，lumped component model)來描述。

當一個電路的特征尺寸與該電路所運行的電磁波的波長位于相同或相近的數量級，該電路就要用比較復雜但更為精確的分布元件模型(distributed element model)或傳輸線模型(transmission line model)來描述。

移動通訊領域的射頻功率放大器就需要用分布元件模型和傳輸線模型來描述，此時阻抗匹配(impedance matching)就成為必須考慮的重要問題。阻抗匹配是指對電路負載的輸入阻抗和/或相應信號源的輸出阻抗進行設計，以使電路的功率傳輸最大化和/或使負載端的信號反射最小化。以射頻功率放大器為例，通常在信號輸入端有輸入匹配網絡，在信號輸出端設計有匹配網絡。如果射頻功率放大器由多級放大電路級聯組成，那么相鄰的放大電路之間還可能有級間匹配網絡。這些匹配網絡就是用來實現阻抗匹配的，然而匹配網絡通常只對較小頻率范圍內的電磁波信號具有較好效果，即具有窄帶特性。

GSM(Global System for Mobile Communications，全球移動通訊系統)是第二代移動通訊(2G)協議。目前得到商業應用的GSM頻段有4個，分別是GSM-850、E-GSM-900、DCS-1800、PCS-1900。前兩個頻段的頻率范圍接近，可合稱為GSM低頻段。后兩個頻段的頻率范圍接近，可合稱為GSM高頻段?，F有的GSM射頻功率放大器通常設計有兩個通道，分別用于GSM低頻段、GSM高頻段的射頻信號放大，每個通道內都具有獨立的匹配網絡。

2015年6月出版的《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》第63卷第6期有一篇文章《Electrothermal Effects on Performance of GaAs HBT PowerAmplifier During Power Versus Time(PVT)Variation at GSM/DCS Bands》，作者是Liang Lin等。這篇文章的圖3(a)給出了一種由GaAs(砷化鎵)HBT實現的射頻功率放大器，可用于E-GSM-900頻段和DCS-1800頻段。這篇文章并沒有給出匹配電路的具體實現方式，由于所涉兩個頻段的頻率差別很大，需要兩個這樣的射頻功率放大器組成雙通道才能實現雙頻段的覆蓋。

請參閱圖1，這是一種現有的射頻功率放大器的輸出匹配網絡。為了清楚地描述電路功能，也示意性地表示出了放大電路和負載。

所述放大電路例如包括兩個晶體管，通常選用HBT(異質結雙極晶體管)。晶體管一H1的基極作為輸入端in，發射極接地，集電極通過電容五C5連接晶體管二H2的基極，該集電極還連接負載電感一LD1。晶體管二H2的發射極接地，集電極同時連接電感一L1和電感二L2。