[发明专利]一种可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器

说明书

本发明公开了一种可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器，属于集成电路技术领域。本发明接收的射频输入信号经驱动级放大器放大后，经可重构级间匹配网络输出给功率级放大器放大后输出；可重构级间匹配网络包括C‑L‑C匹配网络、可重构匹配电容、可重构匹配电感以及两组开关；两组开关分别与可重构匹配电容、可重构匹配电感串联；根据不同工作频段，通过开的导通和关断，改变C‑L‑C网络中并联电感及可重构匹配器件的等效电感值，实现匹配网络的可重构。本发明结构简单可靠、不影响输出功率和效率、不增加功耗，可以实现较高增益，能够保证多频段均满足高输出功率和高效率，从而克服高Q值级间阻抗匹配网络的带宽限制，实现宽带应用。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器。

背景技术

功率级放大器作为无线发射机的核心模块之一，在移动通信系统中有着广泛的应用。移动通信终端中，射频功率级放大器的设计挑战主要是一路功率级放大器覆盖多频段的应用需求。可行的解决方案是设计宽带功率级放大器，然后通过分布式开关切换到特定的频率段。现阶段宽带功率级放大器的研究重点主要是单级功放宽带负载匹配网络的设计，然而单级功放的增益难以满足移动通信终端高增益的要求。虽然多级功放的设计实现了高增益，但是多级功放的级间匹配往往是窄带特性的高Q值匹配网络，限制功率级放大器的带宽。

发明内容

本发明目的是提供一种结构简单可靠、不影响输出功率和效率、不增加功耗的的可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器。

具体地说，本发明提供了一种可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器，依次包括驱动级放大器、可重构级间匹配网络和功率级放大器；

可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器接收的射频输入信号经所述驱动级放大器放大后，经可重构级间匹配网络输出给功率级放大器放大后输出；

所述可重构级间匹配网络，包括C-L-C匹配网络，可重构匹配电容、可重构匹配电感，以及两组开关；所述开关采用相同电路结构，其中第一组开关与可重构匹配电容串联，第二组开关与可重构匹配电感串联；当所述可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器工作在中频段时，所述两组开关都保持关断状态；当所述可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器工作在低频段时，第一组开关导通，第二组开关关断；当所述可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器工作在高频段时，第一组开关关断，第二组开关导通。

进一步的，所述每组开关包括两个开关，所述开关包括两个堆叠的N型金属氧化物晶体管、两个栅极串接电阻和两个漏源并接电阻，每个所述栅极串接电阻一端接N型金属氧化物晶体管的栅极，一端接开关工作状态信号电平，每个漏源并接电阻两端分别与N型金属氧化物晶体管的源极和漏极连接；由开关工作状态信号电平控制该开关的导通与关断。

进一步的，所述功率级放大器的增益大于驱动级放大器的增益。

进一步的，所述驱动级放大器和功率级放大器均采用晶体管的差分结构。

进一步的，所述可重构级间匹配的宽带CMOS功率放大器采用SOI-CMOS工艺；驱动级放大器和功率级放大器均通过晶体管堆叠，包括一个共源输入的晶体管和多个串联的堆叠晶体管组成，堆叠晶体管的栅极通过电容接地；每一个晶体管的漏源、漏栅和栅源间保持相同的电压摆幅。

进一步的，所述功率级放大器中堆叠晶体管的层级数大于驱动级放大器中堆叠晶体管的层级数。

进一步的，所述功率级放大器中堆叠晶体管的输出功率大于驱动级放大器中堆叠晶体管的输出功率。

进一步的，所述功率级放大器还包括双转单变压器，射频信号经功率级放大器放大后经双转单变压器输出。

进一步的，所述C-L-C匹配网络包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容Cs、电感Ls、电感Lint、开关SW1、开关SW2、开关SW3、开关SW4；