[發明專利]寬帶諧波匹配網絡

在審

• 申請號: 201880060803.2
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN111406366A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: R.威爾遜;張海東;T.肯寧
• 申請（專利權）人: 克里公司
• 主分類號: H03F1/56
• 分類號: H03F1/56;H03F3/24;H03F3/195
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉茜璐;申屠偉進

用于放大器裝置的示例性阻抗匹配電路包括寬帶阻抗變換器，其被配置為在基頻范圍內變換與阻抗匹配電路的輸入端口或輸出端口相關聯的阻抗；以及發射具有在基頻范圍內的基頻的RF信號。阻抗匹配電路還包括相移器電路，該相移器電路被配置為對具有在基頻范圍內的基頻的RF信號的高次諧波進行相移；以及以基本上匹配的阻抗發射具有在基頻范圍內的基頻的RF信號。阻抗匹配電路還包括高通阻抗變換器，該高通阻抗變換器被配置成匹配具有在基頻范圍內的基頻的RF信號的阻抗；以及以低反射發射具有在基頻范圍內的基頻的RF信號的二次諧波。實施例還包括包含RF放大器的放大器電路和阻抗匹配電路的實施例。

技術領域

本申請涉及射頻（RF）放大器，并且特別地涉及用于RF放大器的阻抗匹配網絡。

背景技術

RF功率放大器用于各種應用中，諸如用于無線通信系統的基站等。RF功率放大器被設計成提供沒有失真的線性操作。由RF功率放大器放大的信號通常包括具有高頻調制載波的信號，該高頻調制載波具有在400兆赫（MHz）到4千兆赫（GHz）范圍內的頻率。調制載波的基帶信號通常處于相對較低的頻率，并且根據應用，可以高達300 MHz或更高。

用于RF功率放大器的器件封裝可以包括晶體管管芯（例如，MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）、LDMOS（橫向擴散金屬氧化物半導體）、HEMT（高電子遷移率晶體管）以及其中包含的輸入和輸出阻抗匹配電路。輸入和輸出阻抗匹配電路典型地包括LC網絡，其提供被配置為將晶體管管芯的阻抗匹配到固定值的阻抗匹配電路的至少一部分。這些輸入和輸出阻抗匹配電路用于將RF晶體管的相對低的特性阻抗（例如，阻抗（例如對于高功率器件為大約2歐姆或更小）匹配到固定阻抗值（例如，50歐姆）。這些輸入和輸出阻抗匹配電路是頻率選擇性的并且引入相對于頻率的阻抗分散，其導致頻帶受限的功率放大器操作。在高階諧波頻率范圍內呈現給器件的阻抗顯著影響放大器的性能，并且特別是放大器的效率。在常規阻抗匹配網絡中，阻抗變換典型地僅在受限的頻率范圍內令人滿意。例如，優化的輸入匹配網絡需要二次諧波頻率處的源反射系數方面的頻率響應，以呈現一定的相位范圍，以便以最小的變化獲得相對于頻率的一致性能。在此相位范圍之外，效率會大幅降級。

常規地，阻抗匹配網絡主要在基頻范圍的中心頻率處調諧。在沒有明確的設計參數的情況下隱含地確定二次諧波反射系數的相位。因此，難以應用于多個器件特性。用于優化放大器效率的一種技術涉及引入諧振電路（例如LC諧振器），其被配置為在器件的輸入處提供二次諧波短路（180°）。在這種設計中，當二次諧波相位接近短路（同相180°）時，效率性能接近最大值。然而，在這種電路中，二次諧波頻率響應是高度分散的。因此，雖然二次諧波短路改善了窄帶性能，但是這種拓撲遭受了降低的寬帶性能。

發明內容

公開了一種放大器電路。根據一個實施例，放大器電路包括RF放大器，該RF放大器被配置為跨包括基本RF頻率的RF頻率范圍放大第一端子和第二端子之間的RF信號。該放大器電路還包括多級阻抗匹配網絡，該多級阻抗匹配網絡包括寬帶阻抗變換器、相移器和高通阻抗變換器。寬帶阻抗變換器、相移器和高通阻抗變換器在放大器電路的第一端口和第一端子之間彼此串聯連接。寬帶阻抗變換器發射在RF頻率范圍內的RF信號，同時提供在RF頻率范圍內的阻抗變換。相移器移動在與基本RF頻率的二次諧波重疊的二次諧波頻率范圍內的相位輸出端口反射系數。高通阻抗變換器發射在RF頻率范圍內的RF信號同時提供在RF頻率范圍內的阻抗匹配，并且以低阻抗發射二次諧波頻率范圍內的RF信號。