[發明專利]一種寬帶有源功率放大器集成天線

有效

• 申請號: 202110299918.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113113767B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 朱其昂;陸云龍;黃民擁;黃季甫;尤陽
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q23/00;H03F3/20;H03F1/42
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 方小惠

本發明公開了一種寬帶有源功率放大器集成天線，包括介質基板、功率放大器和天線，功率放大器和天線分別設置在介質基板的上表面，介質基板的下表面設置有用于功率放大器和天線接地的接地金屬層，天線內部具有可變電容，功率放大器工作在AB類，天線通過改變其內可變電容的容值來改變其輸入阻抗，使其輸入阻抗在一個寬的頻帶范圍內始終與功率放大器的輸出阻抗匹配；優點是天線兼具功率放大器輸出匹配電路功能，將功率放大器輸出匹配網絡去除，設計過程更為簡單，面積較小，且具有較寬的帶寬，仿真結果表明本發明工作頻帶范圍為2GHz?4GHz，能保持在整個工作頻帶范圍內，功率附加效率(PAE)大于65％，同時具有較高的增益和輸出功率。

技術領域

本發明涉及一種集成天線，尤其是涉及一種寬帶有源功率放大器集成天線。

背景技術

超寬帶技術作為近年來發展最快的無線通信技術之一，因具有傳輸速率高、抗多徑干擾、功耗低、全向輻射特性和超寬帶寬等優點，日益為學術界和工業界重視。快速發展的無線通信網絡需要大量的低功率損耗元件去連接和傳送信息，高速語音、多媒體和高速數據交流帶了對射頻前端技術緊湊以及寬帶的要求。然而，射頻前端帶寬較窄成為能源消耗的重要原因。功率放大器和天線是射頻前端消耗功率最大的一部分，提高射頻前端的帶寬，減少其功率放大器和天線的數量是最有吸引力的研究領域之一。其中，將功率放大器和天線集成在一個模塊構成有源功率放大器集成天線(amplifier integrated antenna)，是實現射頻前端寬帶的關鍵。

傳統的有源功率放大器集成天線在設計時只著眼于功率放大器和天線各自本身性能，從而需要在兩者之間增加額外匹配電路(功率放大器輸出匹配電路和天線輸入匹配網絡)進行阻抗匹配后再相連，其中功率放大器輸出匹配電路將功率放大器輸出阻抗匹配到50Ω，天線輸入匹配網絡將天線輸入阻抗匹配到50Ω。這不但造成有源功率放大器集成天線整體電路的面積急劇增大，設計過程復雜化，且功率放大器和天線阻抗僅在50Ω處進行匹配，不能在一個寬的范圍內匹配，使有源功率放大器集成天線帶寬的擴展受限，最大的帶寬僅為1.5GHz左右，帶寬仍然較窄，還具有較大的提升空間。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種天線兼具功率放大器輸出匹配電路功能，將功率放大器輸出匹配網絡去除，設計過程更為簡單，面積較小，且具有較寬的帶寬，工作頻帶范圍為2GHz-4GHz，能保持在整個工作頻帶范圍內，功率附加效率(PAE)大于65％，同時具有較高的增益和輸出功率的寬帶有源功率放大器集成天線。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種寬帶有源功率放大器集成天線，包括介質基板、功率放大器和天線，所述的功率放大器和所述的天線分別設置在所述的介質基板的上表面，所述的介質基板的下表面設置有用于所述的功率放大器和所述的天線接地的接地金屬層，所述的天線內部具有可變電容，所述的功率放大器工作在AB類，所述的天線通過改變其內可變電容的容值來改變其輸入阻抗，使其輸入阻抗在一個寬的頻帶范圍內始終與所述的功率放大器的輸出阻抗匹配。