[發明專利]一種超寬帶可重構功率放大器單片微波集成電路

有效

• 申請號: 202011385870.7
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112543006B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陶洪琪;王光年;王嘉文;閆俊達;莊園
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F3/193
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了一種超寬帶可重構功率放大器單片微波集成電路，包括控制功放單元、平衡功放單元、超寬帶移相網絡以及第一～第三超寬帶耦合器。所述平衡功放單元包括鏡像的兩個功放單元，控制功放單元的輸出功率對平衡功放單元中的兩個功放單元的負載阻抗進行有源負載調制，實現超寬帶可重構。

技術領域

本發明屬于移動通信系統領域，特別涉及了一種單片微波集成電路。

背景技術

在現代移動通信系統中，為了降低系統復雜度、節約空間、降低成本要求功率放大器具有超寬帶與可重構特性。

傳統的超寬帶功率放大器采用分布式或電抗匹配式電路拓撲。分布式功率放大器帶寬可以達到多個倍頻程，結構相對簡單且駐波性能良好，但其增益較低且輸出功率受限，難以實現大功率高效率輸出。電抗匹配式功率放大器增益較大，可以實現大功率高效率輸出，但其駐波性能較差且帶寬小于分布式結構，通常只可以達到3個倍頻程左右。

傳統的可重構功率放大器采用開關或變容器件實現電路或匹配網絡的切換，以實現不同模式工作。通過切換開關導通與關斷狀態，可以實現功率放大器兩種工作模式的切換。但開關結構插入損耗較大，尤其對于超寬帶開關插入損耗更大，會對功率放大器整體性能指標產生較大影響。而且，單個開關結構僅具有導通和關斷兩種狀態，所以只能實現兩種離散狀態的可重構，且在開關狀態切換時，系統容易出現性能突變。若使用多個開關結構，功率放大器可以實現多個離散狀態的可重構，但多個開關的組合會引入更大的插入損耗并增加系統復雜性。通過外部電壓控制，可以調節變容器件的電容值實現匹配網絡的可重構，但變容器件線性度較差、容值受溫度影響較大且難以實現單片微波集成。

對于同時滿足超寬帶與可重構特性的功率放大器，尤其在單片微波集成電路(MMIC)技術領域目前相關研究較少。

發明內容

為了解決上述背景技術提到的技術問題，本發明提出了一種超寬帶可重構功率放大器單片微波集成電路，利用有源負載調制在超寬帶范圍內實現在不同輸出功率、不同工作頻段條件下的最優阻抗匹配，發揮器件的最佳性能，實現超寬帶下的頻率、功率連續可調，從而實現可重構。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

一種超寬帶可重構功率放大器單片微波集成電路，包括控制功放單元、平衡功放單元、超寬帶移相網絡以及第一～第三超寬帶耦合器；所述第一超寬帶耦合器的輸入端與射頻輸入口連接；所述超寬帶移相網絡的輸入端與第一超寬帶耦合器的第一輸出端連接，所述控制功放單元的輸入端與超寬帶移相網絡的輸出端連接；所述第二超寬帶耦合器的輸入端與第一超寬帶耦合器的第二輸出端連接，所述平衡功放單元包括鏡像的兩個功放單元，兩個功放單元的輸入端分別與第二超寬帶耦合器的兩個輸出端連接；所述第三超寬帶耦合器的輸入端分別與控制功放單元的輸出端和兩個功放單元的輸出端連接，第三超寬帶耦合器的輸出端與射頻輸出口連接；

所述控制功放單元、平衡功放單元、超寬帶移相網絡以及第一～第三超寬帶耦合器均為超寬帶結構；所述控制功放單元的輸出功率對平衡功放單元中的兩個功放單元的負載阻抗進行有源負載調制，實現可重構。

進一步地，所述控制功放單元包括依次連接的輸入匹配電路、級間匹配電路、諧波控制網絡和輸出匹配電路，所述輸入匹配電路與級間匹配電路之間串聯晶體管，所述諧波控制網絡與輸出匹配電路之間串聯晶體管。

進一步地，在控制功放單元中，所述輸入匹配電路、級間匹配電路和輸出匹配電路采用多級LC結構。

進一步地，所述平衡功放單元的兩個功放單元均包括依次連接的輸入匹配電路、級間匹配電路、諧波控制網絡和預匹配電路，所述輸入匹配電路與級間匹配電路之間串聯晶體管，所述諧波控制網絡與預匹配電路之間串聯晶體管。

進一步地，在平衡功放單元中，所述輸入匹配電路和級間匹配電路采用多級LC結構。