[发明专利]一种全集成带通滤波射频功率放大器芯片

说明书

本发明提供一种全集成带通滤波射频功率放大器芯片，将滤波器的结构融合到匹配电路中，同时实现了带通滤波和阻抗变换的功能，使得带外的传输信号被大幅度抑制，并且避免了谐波影响，有助于减少射频电路中的元器件数量，降低损耗。同时，所有的元器件都采用芯片制造工艺通过在衬底上进行多层金属生长集成得到的，实现了晶体管和无源器件小型化、单片集成的目的，各元件的高集成度，进一步减小了设备整体的尺寸和重量，减少损耗。相比于现有的射频功率放大器芯片，本发明使用的输出匹配网络可以在宽频带内追踪晶体管的最优负载阻抗，实现宽频带匹配功能。

技术领域

本发明涉及射频电路技术领域，尤其涉及一种全集成带通滤波射频功率放大器芯片。

背景技术

随着5G技术的不断发展，基站朝着宽带化、小型化、集成化等方向不断演进，这要求提高射频功率放大器的各种性能，进一步降低成本和电路尺寸，同时拥有高输出功率及效率。通常，在传统的射频前端系统中，功率放大器和滤波器是独立模块实现的，射频前端的元器件数量众多，系统庞大。功率放大器的带宽较窄，只能在一个窄带内实现射频功放的高效率，难以满足现在基站宽带化的发展趋势。为了进一步减少射频前端系统中的滤波器的数量，同时获得较宽的带宽处理能力，亟需一种新的射频功率放大器设备。

发明内容

本发明实施例提供了一种全集成带通滤波射频功率放大器芯片，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决现有射频功率放大器元器件数量多且系统庞杂的问题。

本发明的解决技术问题的方案如下：

本发明提供一种全集成带通滤波射频功率放大器芯片，包括：输入端口、输入匹配电路、晶体管、带通滤波输出匹配电路和输出端口，所述输入端口、所述输入匹配电路、所述晶体管、所述带通滤波输出匹配电路以及所述输出端口是在设定材料衬底上进行多层金属生长集成得到的。

输入端口，用于接收输入的射频信号。

输入匹配电路，连接所述输入端口。

晶体管，所述晶体管的栅极连接所述输入匹配电路的输出端，由所述输入匹配电路匹配所述晶体管的源阻抗，所述晶体管用于对所述射频信号进行功率放大，所述晶体管的栅极和漏极上分别添加直流偏置。

带通滤波输出匹配电路，连接所述晶体管的漏级，所述带通滤波输出匹配电路用于对功率放大后的所述射频信号进行带通滤波并匹配所述晶体管的负载阻抗。

输出端口，连接所述带通滤波输出匹配电路的输出端，以输出经功率放大和带通滤波处理后的所述射频信号。

在一些实施例中，所述输入匹配电路包括依次设置并联接地的第一电容、串联的第一电感、串联的第二电容和并联接地的第二电感。

在一些实施例中，所述晶体管由设定数量的异质结双极晶体管并联构成。

在一些实施例中，所述带通滤波输出匹配电路包括依次设置的串联的第三电容、并联接地的第四电容、串联的第五电容、并联接地的第六电容以及串联的第七电容；所述第五电容两侧分别连接第三电感和第四电感的第一端，所述第三电感和第四电感的第二端连接并串联第五电感接地。

在一些实施例中，所述晶体管栅极和漏级分别连接第一直流偏置电路和第二直流偏置电路，用于对所述晶体管提供预设的直流偏置电压，第一直流偏置电路和第二直流偏置电路通过焊盘提供偏置。

在一些实施例中，所述设定材料衬底为砷化镓衬底。

在一些实施例中，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容、所述第四电容、所述第五电容、所述第六电容和所述第七电容均为MIM电容；所述第一电感、所述第二电感、所述第三电感、所述第四电感和所述第五电感为片上螺旋电感。

在一些实施例中，所述晶体管由12个2*20μm的2指InGaP/GaAs异质结双极晶体管并联构成；