[發明專利]一種寬帶分布式功率放大器和集成電路

在審

• 申請號: 202310150423.0
• 申請日: 2023-02-13
• 公開（公告）號: CN116131778A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 呂關勝
• 申請（專利權）人: 優鎵科技（北京）有限公司
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F3/24;H03F1/56
• 代理公司: 泰和泰律師事務所 51219
• 代理人: 張芳

本發明公開了一種寬帶分布式功率放大器和集成電路，功率放大器包括一個主功放和至少兩個輔功放，主功放后連接輸出傳輸線網絡，輸出傳輸線網絡中的輸出傳輸線數量與輔功放數量相同，每個輸出傳輸線與對應的輔功放輸出端連接；每個輔功放的輸入端連接有輸入傳輸線，輸入傳輸線依次串聯，組成輸入傳輸線網絡；末端的輔功放的輸出端連接一電抗補償傳輸線，電抗補償傳輸線的另一端接地。本發明在分布式功率放大器合路點處引入額外的并聯傳輸線，利用其在偏離中心頻點處呈現的電抗特性顯著改善邊緣頻率處的匹配效果，從而達到帶寬拓展的目的。

技術領域

本發明涉及微波功率放大器技術領域，尤其是一種寬帶分布式功率放大器和集成電路。

背景技術

功率放大器(Power?Amplifier,PA)是收發機中的主要耗能單元，提高功放的效率對降低整個通信系統的功耗至關重要。為了提高頻譜利用率，現代通信信號往往使用OFDM、CDMA等復雜的調制方式，帶來了高峰均比的問題。傳統的AB類功率放大器在飽和功率附近有較高的效率，而當輸出功率降低時，其效率急劇下降。由于在高峰均比下功率放大器大部分時間工作在回退功率區，使得AB類功率放大器的平均效率較低。

提高回退效率的方案有多種，包括Doherty技術、包絡跟蹤技術、Outphasing技術等，其中Doherty技術由于其結構簡單，性能優越，應用最為廣泛。但是Doherty功放需要使用四分之一波長線來實現合理的負載調制，這限制了它的射頻帶寬，目前報道的相對帶寬普遍低于50％。為了解決這個問題，近幾年有學者提出了一種基于分布式架構的高回退效率功放，以下簡稱分布式高效率功放(Distributed?Efficient?Power?Amplifier,DEPA)，例如公布號為CN10502431A、名稱為“分布式功率放大器電路”的專利申請，這種功放在帶寬方面具有顯著優勢。

典型的DEPA，在飽和區輔功放全部工作，DEPA可以等效為經典的分布式功率放大器，具有超寬帶的特點。由于回退區的帶寬明顯小于飽和區的帶寬，DEPA的整體帶寬主要受限于回退帶寬。為了進一步拓展帶寬，需要增加輸出傳輸線的節數，也即輔功放的數量，但是這會帶來額外的問題。一方面，DEPA整體尺寸會變大，不利于集成化實現。另一方面，傳輸線節數增加后，回退區匹配網絡的損耗會增加，導致回退區效率下降。為了克服這種矛盾，需要探索新的改進方案。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，改善帶寬特性，本發明提出一種寬帶分布式功率放大器和集成電路。

本發明一方面提供一種寬帶分布式功率放大器，包括一個主功放和至少兩個輔功放，所述主功放后連接輸出傳輸線網絡，所述輸出傳輸線網絡中的輸出傳輸線數量與所述輔功放數量相同，每個輸出傳輸線與對應的輔功放輸出端連接；每個輔功放的輸入端連接有輸入傳輸線，所述輸入傳輸線依次串聯，組成輸入傳輸線網絡；末端的輔功放的輸出端連接一電抗補償傳輸線，所述電抗補償傳輸線的另一端接地。

優選的，在該功率放大器的中心頻率處，所述電抗補償傳輸線的電長度θ_com為90度。

優選的，所述電抗補償傳輸線可替換為并聯諧振網絡，由一電感和一電容并聯組成。

進一步的，所述電感為Bonding線或傳輸線。

所述輸入傳輸線的數量為所述輔功放的數量加一，最末端的輸入傳輸線一端連接最末端的輔功放的輸入端，另一端連接匹配阻抗后接地。

優選的，所述輸出傳輸線網絡后連接后匹配網絡。

優選的，該寬帶分布式功率放大器還包括主功放輸入匹配網絡和輔功放輸入匹配網絡，所述主功放輸入匹配網絡連接在所述主功放的輸入端；所述輔功放輸入匹配網絡連接在所述輸入傳輸線網絡之前。

優選的，所述主功放輸入匹配網絡被配置用于將主功放晶體管的輸入阻抗匹配為50歐姆。