[发明专利]一种基于匹配共享增益可控的并联型射频功率放大器

权利要求书

1.一种基于匹配共享、增益可控的并联型射频功率放大器，其特征在于该放大器包括：

输入匹配级Ⅰ：由第一电感(L_n)和第一电容(C_n)组成的L型匹配电路构成，L型匹配电路结构形式为：第一电感(L_n)与后面连接的中间级Ⅱ并联，第一电容(C_n)与后面连接的中间级Ⅱ串联，且在第一电感(L_n)两端并联第二微调电容阵列(C₁)；

输出匹配级Ⅲ：由实现双端转单端功能的巴伦电路构成，巴伦电路由第二电感(L_m)和第三电容(C_m)组成，且在巴伦电路的差分输入端并联第三电感(L_o)；

中间级Ⅱ：由N个不同宽长比的差分结构电路单元并联构成，其输入端为输入匹配级Ⅰ的输出端，输出端为输出匹配级Ⅲ的输入端；

动态电压偏置电路Ⅳ：由电压转换器(DC-DC)电路构成，为单输入-多输出结构形式，单输入端接基准电压，N个独立输出电路的输出端分别与中间级Ⅱ的N个差分结构电路单元连接，其N个输出V_{bias_1}-V_{bias_N}分别为中间级Ⅱ的N个差分结构电路单元提供偏置电压。

2.一种基于匹配共享、增益可控的并联型射频功率放大器的实现方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤1)首先，设计输入匹配网络Ⅰ，采用由第一电感(L_n)和第一电容(C_n)组成的L型匹配电路结构，只是在L型匹配电路中的电感两端并联一可调电容阵列；

1.1)首先，在中间级Ⅱ的N个差分结构电路单元全开启情况下，也即此时对应最大功率输出，设计出对应的标准L型匹配电路，此L型匹配电路由第一电感(L_n)和第一电容(C_n)组成，其电路结构形式为：第一电感(L_n)与后面连接的中间级Ⅱ并联，第一电容(C_n)与后面连接的中间级Ⅱ串联；

1.2)然后，在只有宽长比最小的中间级Ⅱ差分结构单元单独开启的情况下，也即此时对应最小功率输出，在第一电感(L_n)两端并联一个电容，在准确频点获得良好的反射系数；

1.3)当输出功率介于最大和最小功率输出值，依据上述步骤1.2)，分别得到对应的并联电容值；

1.4)在不同功率输出要求下，会得到一系列离散电容值，根据系统可提供的数字控制信号线数目，来选取不同值的片选电容；由这些片选电容组成第二微调电容阵列(C₁)，在数字信号线D₁-D_K的控制下，完成中间级Ⅱ每种差分结构单元组合方式下的输入共轭匹配，以减少反射损耗，达到最大功率传输；

步骤2)然后，设计输出匹配网络Ⅲ：在中间级Ⅱ中N个差分单元电路全部开启的情况下，对差分输出端并联第三电感L_o，L_o与中间级电路的输出电容都成谐振电路，找出最佳负载阻抗Z_opt，取巴伦电路的负载为50欧姆，运用相关公式得出巴伦电路的第二电感L_m和第三电容C_m，这样就完成了输出匹配。

步骤3)其次，设计中间级Ⅱ，根据输出功率的要求，确定各差分结构电路单元的组合方式；

步骤4)最后，确定中间级各差分结构电路单元的偏置电压，设计动态电压偏置电路Ⅳ，在使中间级Ⅱ的差分结构电路单元的输入差分对MOS管工作在AB类的偏置电压范围内，选取10mV或20mV步长的一系列离散电压值，

4.2在100mV的输入激励下，获得对应的输出功率和功率附加效率曲线，在两者之间做出折衷：满足要求的功率输出，并且同时也获得较高的功率附加效率，这样就找到了对应此时组合状态下的偏置电压值，

4.3在不同功率输出要求下，根据步骤4.2)得到一系列电压值，采用DC-DC结构，DC-DC电路的输入电压来自基准电压，N个独立输出电路的开启与关断受数字信号线D_K+N+1-D_K+2N控制，其输出电压V_{bias_1}-V_{bias_N}分别为中间级Ⅱ的N个差分结构电路单元提供偏置；通过数字信号线D_Tune1-D_TuneM来改变DC-DC电路中的电流镜的电流大小，将得到2^M个电流值，同时也就得到了2^M个偏置电压值，覆盖步骤4.2)所要求的全部电压值。