[发明专利]高效功率放大器

说明书

技术领域

本文中所描述的本发明总体上涉及放大器，更具体地涉及用于无线通信设备的功率放大器。

背景技术

当前的无线技术趋向于增加无线标准的数量且用于支持无线通信的射频（RF）带已导致多标准、多频带蜂窝系统的开发。这些工作已经产生了运行良好的宽频带接收器和频率合成器。然而，对于这种蜂窝系统，在多个频带上具有所需性能（例如功率附加效率（PAE）、输出功率等）的功率放大器仍是个挑战。

尽管各种团队已尝试解决该问题，但是结果一般是在宽频带上未提供足够的效率、超出预期地需要多级放大器、未提供宽频带操作等。例如，R.Shrestha、E.A.M.Klumperink、E.Mensink、G.J.M.Wienk和B.Nauta的“A Polyphase Multipath Technique for Software-Defined Radio Transmitters”（IEEE J.Solid-State Circuits，第41卷，第12期，第2681-2692页，2006年）提出了一种宽频带解决方案，但是输出功率不充分且宽频带上的效率相对于单频带放大器较低。K.C.Tsai和P.R.Gray的“A1.9GHz1W CMOS Class E Power Amplifier for Wireless Communications”（ESSCIRC，第76-79页，1998年）（本文中被称为Tsai解决方案）、以及J.Paek和S.Hong的“A29dBm70.7%PAE Injection-Locked CMOS Power Amplifier for PWM Digitized Polar Transmitter”（Microwave and Wireless Components Letters，第20卷，第11期，第637-639页，2010年）（本文中被称为Paek解决方案）提供了使用注入锁定功率放大器的替选解决方案。然而，这些解决方案需要多级放大器且未示出宽频带的频率操作。另一解决方案，M.Apostolidou、M.P.van der Heijden、D.M.W.Leenaerts、J.Sonsky、A.Heringa和I.Volokhine的“A65nm CMOS30dBm Class-E RF Power Amplifier with60%Power Added Efficiency”（Radio Frequency Integrated Circuits Symposium，第141-144页，2008年）（本文中被称为Apostolidou解决方案）提供了具有增大的PAE和输出功率的宽频带解决方案，但是需要多级放大器，这超出预期地增加了放大器的芯片面积和功率消耗。

因此，需要一种可用于宽频带RF场景的功率放大器。

发明内容

本文中所公开的功率放大器电路利用交叉联接的抽头式共源共栅（cascode）拓扑结构以及将RF注入电流应用于宽频带节点的技术，以提供宽射频带上的具有增大的PAE、输出功率以及增益的单级功率放大器。应理解，尽管本文中所公开的功率放大器可用于宽频带操作，但是该功率放大器对于较窄频带的应用也具有高的效率、输出功率和增益。