[发明专利]一种基于有源巴伦技术的高输出功率高增益的功率放大器

说明书

一种基于有源巴伦技术的高输出功率高增益的功率放大器，包括有输入匹配电路、级间匹配电路和输出匹配电路，还设置有有源巴伦电路和差分功放电路，所述输入匹配电路、有源巴伦电路、级间匹配电路、差分功放电路和输出匹配电路依次串联连接，其中，所述输入匹配电路的输入端构成射频输入端，所述输出匹配电路的输出端构成功率放大器的射频输出端。本发明的一种基于有源巴伦技术的高输出功率高增益的功率放大器，通过将有源巴伦作为差分放大器的输入巴伦，实现信号的放大，既减小了芯片面积，又提高了整个功放的增益，本发明在降低电路复杂程度、节省电路成本的同时提高了功率放大器的输出功率以及增益。

技术领域

本发明涉及一种功率放大器。特别是涉及一种基于有源巴伦技术的高输出功率高增益的功率放大器.

背景技术

功率放大器是将直流功率转换成射频功率的模块，在发射机中占有至关重要的地位。其输出功率大小直接决定了发射机的作用距离、抗干扰能力和通信质量。为实现高性能的射频功率放大器，国内外主要采用三五族半导体工艺，比如GaAs、InP、GaN等。这些工艺在带宽、器件的截止频率、无源损耗、噪声等方面都具有较好的性能，但其价格昂贵、不易于集成，一定程度上阻碍了民用上的发展。而作为CMOS来说，主要不足在于电流驱动能力与高频性能不好[1]，因此适用于高频，与CMOS兼容的SiGe工艺是对现有标准工艺的一种提升，能满足很宽范围内的微波和毫米波应用。

由于基于SiGe工艺的异质结双极型晶体管的击穿电压较低，且最大电流密度小等因素，设计出高功率输出的功率放大器存在一定的困难[2]。为提高片上功率放大器的输出功率，将晶体管串联堆叠，提高其输出阻抗和最大击穿电压，从而输出更大的功率。此外，为保证功率放大器的线性度和效率，通常选择将功率放大器偏置在AB类，但这也导致了二次谐波分量大量产生，通常选择在输出和输入端添加谐波处理的匹配网络[3]，来减小谐波的影响，但这种技术设计难度较大，容易增加额外的损耗。

针对当前技术的难题，本发明在节省芯片面积的前提下，结构上采用差分堆叠形式，在增大输出功率的同时可有效抑制偶次谐波分量，输入巴伦采用有源巴伦技术提高了增益。

[1]Jong-WookLee,A 27 GHz,14 dBm CMOS Power Amplifier Using 0.18umCommon-Source MOSFETs,IEEE Microwave and Wireless Components Letters,vol.18,no.11,pp.755-757,Nov.2008.

[2]KunalDatta,Hossein Hashemi,Watt-Level mm-Wave PowerAmplificationWithDynamic Load Modulation in a SiGeHBTDigital PowerAmplifier,IEEEJournalofSolid-State Circuits,vol.52,no.2,pp.371-388,Nov.2017.

[3]YunsungCho,KyunghoonMoon,Compact design of linear Doherty poweramplifier with harmonic control for handset applications,IEEE EuropeanMicrowave Integrated Circuits Conference,Dec.2015

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够增大增益，减小芯片面积，实现高输出功率，抑制偶次谐波，提高稳定性的基于有源巴伦技术的高输出功率高增益的功率放大器。