[发明专利]一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片有效
申请号: | 201711211779.1 | 申请日: | 2017-11-28 |
公开(公告)号: | CN107947744B | 公开(公告)日: | 2021-04-16 |
发明(设计)人: | 林甲富;陈续威;章国豪 | 申请(专利权)人: | 广东工业大学 |
主分类号: | H03F3/20 | 分类号: | H03F3/20 |
代理公司: | 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 | 代理人: | 罗满 |
地址: | 510006 广东省*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 功率 成型 功率放大器 毫米波 芯片 | ||
本发明公开了一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片,与现有技术中的功率放大器相比,本发明提供的功率放大器包括直流电源、N路子功率放大器、N个匹配电路、隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线。子功率放大器输入的射频信号经晶体管放大后从晶体管的漏端输出,由匹配电路将子功率放大器的输出阻抗匹配至最大输出功率所需的负载值,然后由隔离电路将匹配电路的输出信号隔离,最后通过传输线实现阻抗变换和功率的合成,向负载输出合成的功率。可见,本申请的功率放大器不仅可以实现端口隔离,提高电路的性能;而且,传输线的长度为六分之一的波长,从而减小了芯片的面积,减少了损耗,提高了功率的合成效率。
技术领域
本发明涉及射频技术领域,特别是涉及一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片。
背景技术
随着无线通信技术的发展,射频前端产品的应用越来越广泛,其中就包括对输入的射频信号进行功率放大的功率放大器。现有技术中,采用较低成本的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)工艺设计功率放大器,但是,CMOS工艺设计的功率放大器中的晶体管的栅极厚度比较薄,导致电源电压较低,所以受限于低电源电压和高的衬底损耗,设计的功率放大器功率增益较小且击穿电压较低。为了达到较高的输出功率,功率合成技术被引入到功率放大器所在芯片的设计中,功率合成技术是将多路子功率放大器的输出功率合成,从而得到较大的总输出功率,从而在每路子功率放大器中的晶体管不被击穿的基础上增大输出功率。
目前,功率合成技术主要有变压器耦合技术及Wilkinson功率合成技术。变压器耦合技术比较紧致,使得芯片面积小,但是端口之间会产生较大的耦合,导致电路性能下降;而Wilkinson功率合成技术通过电阻实现端口隔离,但是,采用Wilkinson功率合成技术合成两路子功率放大器时,需要用到两条传输线,其长度等于输入的射频信号的波长的四分之一,从而增大了芯片的面积,而且,较长的传输线增加了损耗,降低了功率的合成效率。
因此,如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片,不仅可以实现端口隔离,提高电路的性能;而且,传输线的长度为六分之一的波长,从而减小了芯片的面积,减少了损耗,提高了功率的合成效率。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种功率合成型的功率放大器,应用于毫米波芯片,包括直流电源、N路子功率放大器、输入端与N路所述子功率放大器的输出端一一对应连接的N个匹配电路、第一端与第i个匹配电路的输出端连接且第二端与第i+1个匹配电路的输出端连接的隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线;所述功率放大器的输入端包括N路所述子功率放大器的输入端,所述功率放大器的输出端与负载的第一端连接,所述负载的第二端接地,每路子功率放大器均包括晶体管、射频扼流圈,1≤i<N,i、N均为整数,其中:
所述晶体管的栅极作为所属子功率放大器的输入端,所述晶体管的漏极与所述射频扼流圈的第一端连接,其公共端作为所属子功率放大器的输出端,所述晶体管的源极接地,所述射频扼流圈的第二端与所述直流电源的输出端连接,第i条传输线的第一端与第i个匹配电路的输出端连接,第i条传输线的第二端与第i+1条传输线的第二端连接,其公共端作为所述功率放大器的输出端。
优选地,所述传输线的输入阻抗的关系式为:其中,Zx为所述传输线的特征阻抗,Zc为所述负载的阻抗,lx为所述传输线的长度,λ为所述波长。
优选地,所述隔离电路包括串联的M个电阻及M个电容,其中,M为正整数。
优选地,所述电阻的个数和所述电容的个数均为两个。
优选地,所述隔离电路的结构对称。
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