[发明专利]一种超宽带可重构功率放大器单片微波集成电路

说明书

本发明公开了一种超宽带可重构功率放大器单片微波集成电路，包括控制功放单元、平衡功放单元、超宽带移相网络以及第一～第三超宽带耦合器。所述平衡功放单元包括镜像的两个功放单元，控制功放单元的输出功率对平衡功放单元中的两个功放单元的负载阻抗进行有源负载调制，实现超宽带可重构。

技术领域

本发明属于移动通信系统领域，特别涉及了一种单片微波集成电路。

背景技术

在现代移动通信系统中，为了降低系统复杂度、节约空间、降低成本要求功率放大器具有超宽带与可重构特性。

传统的超宽带功率放大器采用分布式或电抗匹配式电路拓扑。分布式功率放大器带宽可以达到多个倍频程，结构相对简单且驻波性能良好，但其增益较低且输出功率受限，难以实现大功率高效率输出。电抗匹配式功率放大器增益较大，可以实现大功率高效率输出，但其驻波性能较差且带宽小于分布式结构，通常只可以达到3个倍频程左右。

传统的可重构功率放大器采用开关或变容器件实现电路或匹配网络的切换，以实现不同模式工作。通过切换开关导通与关断状态，可以实现功率放大器两种工作模式的切换。但开关结构插入损耗较大，尤其对于超宽带开关插入损耗更大，会对功率放大器整体性能指标产生较大影响。而且，单个开关结构仅具有导通和关断两种状态，所以只能实现两种离散状态的可重构，且在开关状态切换时，系统容易出现性能突变。若使用多个开关结构，功率放大器可以实现多个离散状态的可重构，但多个开关的组合会引入更大的插入损耗并增加系统复杂性。通过外部电压控制，可以调节变容器件的电容值实现匹配网络的可重构，但变容器件线性度较差、容值受温度影响较大且难以实现单片微波集成。

对于同时满足超宽带与可重构特性的功率放大器，尤其在单片微波集成电路(MMIC)技术领域目前相关研究较少。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种超宽带可重构功率放大器单片微波集成电路，利用有源负载调制在超宽带范围内实现在不同输出功率、不同工作频段条件下的最优阻抗匹配，发挥器件的最佳性能，实现超宽带下的频率、功率连续可调，从而实现可重构。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种超宽带可重构功率放大器单片微波集成电路，包括控制功放单元、平衡功放单元、超宽带移相网络以及第一～第三超宽带耦合器；所述第一超宽带耦合器的输入端与射频输入口连接；所述超宽带移相网络的输入端与第一超宽带耦合器的第一输出端连接，所述控制功放单元的输入端与超宽带移相网络的输出端连接；所述第二超宽带耦合器的输入端与第一超宽带耦合器的第二输出端连接，所述平衡功放单元包括镜像的两个功放单元，两个功放单元的输入端分别与第二超宽带耦合器的两个输出端连接；所述第三超宽带耦合器的输入端分别与控制功放单元的输出端和两个功放单元的输出端连接，第三超宽带耦合器的输出端与射频输出口连接；

所述控制功放单元、平衡功放单元、超宽带移相网络以及第一～第三超宽带耦合器均为超宽带结构；所述控制功放单元的输出功率对平衡功放单元中的两个功放单元的负载阻抗进行有源负载调制，实现可重构。

进一步地，所述控制功放单元包括依次连接的输入匹配电路、级间匹配电路、谐波控制网络和输出匹配电路，所述输入匹配电路与级间匹配电路之间串联晶体管，所述谐波控制网络与输出匹配电路之间串联晶体管。

进一步地，在控制功放单元中，所述输入匹配电路、级间匹配电路和输出匹配电路采用多级LC结构。

进一步地，所述平衡功放单元的两个功放单元均包括依次连接的输入匹配电路、级间匹配电路、谐波控制网络和预匹配电路，所述输入匹配电路与级间匹配电路之间串联晶体管，所述谐波控制网络与预匹配电路之间串联晶体管。

进一步地，在平衡功放单元中，所述输入匹配电路和级间匹配电路采用多级LC结构。