[发明专利]一种高稳定性射频功率放大器单片集成电路

说明书

技术领域

本发明属于射频功率放大器技术领域，尤其涉及一种高稳定性射频功率放大器单片集成电路。

背景技术

射频功率放大器作为无线发射系统前端的关键部件，其性能直接影响到发射前端的性能。功率放大器的研制不仅要满足增益、功率、线性度、效率等指标要求，而且也要考虑工作的前提条件也即稳定性。

在设计功率放大器单片集成电路（MMIC）时，为达到需要的增益和功率，需要采用多级级联的形式。例如对于三级级联来说，三级分别是驱动级、增益级、功率输出级。根据各级特点，每一级的功率管的并联数目会不同，而且是逐渐增加。相应地，三级功率管的输入阻抗的实部将越来越小，甚至出现负实部，这将会引起振荡，使放大器无法正常工作。

为了提高电路的稳定性，通常在功率管的输入端串联接入一个小电阻或者采用RC并联的方式来弥补晶体管的负阻。对于前一种情况，小阻值比如5欧姆以下的电阻，某些工艺并不能提供此量级的电阻，可能需要多个电阻的并联，将给版图布局增加复杂程度并占用较大的面积。而对于后一种情况，电阻R和电容C的值需要调试，且为了尽量降低对RF功率的衰减，一般需要较大的电容值，无疑也会增加版图面积。如何有效提高电路的稳定性一直是射频功率放大器设计的关键问题之一。

片内平面螺旋电感是目前常用的集成电感。它是在集成电路中用顶层金属做成的螺旋线，电感中心点由下面一层的金属线引出。螺旋线的形状一般是矩形、也可以是六边形、八边形或圆形。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种版图布局复杂程度低的高稳定性射频功率放大器单片集成电路。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括射频功率晶体管，其结构要点射频功率晶体管的输入端串接有片内平面螺旋电感。

作为一种优选方案，本发明所述片内平面螺旋电感一端与射频功率晶体管的输入端相连，另一端与片内输入匹配电路端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述片内平面螺旋电感一端与射频功率晶体管的输入端相连，另一端分别与第一电容一端、第二电容一端相连，第一电容另一端接地，第二电容另一端为信号输入端。

其次，本发明所述片内平面螺旋电感的宽度为8um～12 um。

另外，本发明所述片内螺旋电感为方形结构或圆形结构。

本发明有益效果：本发明利用片内平面螺旋电感的寄生电阻来替代起稳定作用的串联电阻，由于片内螺旋电感内部的寄生电阻也串联在信号通路中，相当于增加了功率晶体管的实部阻抗，减小了阻抗变换比，降低了匹配的难度，在削弱低频高增益的同时也提高了电路的稳定性。另外，在未设计匹配电路时人为加入的起稳定作用的小阻值的串联电阻，也可由本发明片内平面螺旋电感的寄生电阻替代，减少了器件数量，简化了电路的版图布局布线。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明片内平面螺旋电感等效电路图。

图3-1是射频功率放大器未匹配时未加入稳定性串联电阻电路图。

图3-2是射频功率放大器未匹配时加入稳定性串联电阻电路图。

图4是图3两种结构对应的稳定因子（K因子）比较图表。

图5-1是对应同一匹配目标电感并联到地的匹配结构图。

图5-2是对应同一匹配目标电感串联匹配结构图。

图6是本发明片内平面螺旋电感不同线宽对应的稳定因子图表。

图7是本发明片内平面螺旋电感不同线宽对应的增益曲线图表。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括射频功率晶体管102，射频功率晶体管102的输入端串接有片内平面螺旋电感101。

所述片内平面螺旋电感101一端与射频功率晶体管102的输入端相连，另一端与片内输入匹配电路端口相连。本发明片内平面螺旋电感101串联接入射频功率晶体管102的输入端，是匹配电路的一部分，其阻抗值直接影响到射频功率放大器输入端的阻抗。