[发明专利]利用二极管补偿电容的功率放大器

说明书

本发明公开了一种利用二极管补偿电容的功率放大器电路，包括驱动级放大电路、输出级放大电路、输出级输入调谐电路、线性度电路、输入阻抗匹配电路和输出阻抗匹配电路。本发明能够利用二极管连接的的晶体管栅源电容补偿输出级放大电路中的功率管的栅源电容来降低电路中的非线性效应。另外通过在输出级功率管栅极并联了一个LC串联网络，在共源共栅晶体管源极加电感等结构来提高功率放大器的效率。因此，本发明能够同时具有良好的线性度和较高的功率附加效率。

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及射频集成电路技术领域中的一种利用二极管补偿电容的功率放大器电路。本发明可以在手机、GPS、无线局域网的射频发射机中，用于放大上变频之后的射频信号的功率。

背景技术

射频功率放大器是无线发射机中的核心模块之一，它的作用是放大上变频之后的射频信号的功率，传输给外部负载。传统功率放大器采用共源结构实现功率放大，但存在功率附加效率低、线性度差、占用芯片面积大等不足之处。为了无线通信系统的信号质量更高，功耗更低，功率放大器必须具有线性度和功率附加效率高的特点。

许定华在其发表的论文“130nm无线CMOS的基本模块的研究与设计”(中国科学技术大学，电子科学与技术专业的硕士论文，2018年5月)中公开了一种推挽结构的功率放大器。该电路采用两级放大的结构，用一组PMOS和NMOS管代替原电路的NMOS管，让两管均保持深AB类工作状态。该电路虽然功率附加效率高，但是，电路仍然存在的不足之处是，由于电路两级间直接耦合，且器件寄生效应大，功率放大器电路非线性效应强，线性度较差。

吕航在其发表的论文“12M-1GHz微波宽带功率放大器设计”(电子科技大学，电子与通信工程专业硕士论文，2013年，6月)中公开了一种12M-1GHz微波宽带功率放大器。该电路采用两级功率放大器结构,利用ADS仿真软件设计宽带功率放大器的匹配电路和增益补偿电路。该电路虽然能够稳定工作，且增益平坦度不错，但是，该电路存在的不足之处是，由于两级电路间能量传输效率低，且功率放大器中晶体管源极节点电压变化时，其寄生电容要从电源汲取额外的电流的问题功率附加效率太低，会导致发射机系统功耗太大。

南通大学在其申请的专利文献“一种偏置电流可调节的功率放大器”(申请号201220278344.5公开号CN 202634371U)中公开了一种偏置电流可调节的功率放大器。该电路采用两级共源放大的结构，并用两个偏置电路来调节功率晶体管的工作模式。该电路虽然功率附加效率性能较好，但是，该电路存在的不足之处是，由于用两个额外的偏置电路来调节功率晶体管的偏置，会使芯片面积较大，且电路中非线性效应强，所以线性度较差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种利用二极管补偿电容的功率放大器电路，解决现有功率放大器中线性度差，功率附加效率低的问题。

实现本发明目的的思路是，解决输出级放大电路中的功率管的栅源电容随输入信号变化的问题来降低电路中的非线性效应。另外希望通过改变传统功率放大器中输出级的输入调谐网络的结构提高传输效率，并且克服输出级放大电路共源共栅晶体管源极的寄生电容需要额外汲取电流的问题来提高功率放大器的能量转化效率。

本发明包括驱动级放大电路、输出级放大电路、输出级的输入调谐电路、线性度电路、输入阻抗匹配电路和输出阻抗匹配电路；所述驱动级放大电路的信号输出端与输出级的输入调谐电路的输入端连接，所述输出级的输入调谐电路的输出端与输出级放大电路的输入端连接，所述线性度电路的输出端与所述输出级放大电路的输入端连接。