[发明专利]一种基于准椭圆低通滤波结构的毫米波Doherty功放芯片

说明书

本发明公开了一种基于准椭圆低通滤波结构的毫米波Doherty功放芯片，包括宽带输入功分器、载波放大电路、峰值放大电路以及后匹配网络；载波放大电路由第一输入匹配网络、驱动级载波放大器T1、第一级间匹配网络、功率级载波放大器T2、第一输出匹配网络依次级联而成；峰值放大电路由第二输入匹配网络、驱动级峰值放大器T3、第二级间匹配网络、功率级峰值放大器T4、第二输出匹配网络依次级联而成；本发明相对于传统的毫米波氮化镓单片集成Doherty功放芯片，将基波以及二次谐波匹配网络与负载调制网络融合，进一步提升功率放大器在回退区的效率，可应用到5G毫米波大规模MIMO移动通信系统中。

技术领域

本发明涉及毫米波功率放大器技术领域，特别是涉及一种基于准椭圆低通滤波结构的毫米波Doherty功放芯片。

背景技术

启用毫米波频段是5G最重要的技术革新之一。毫米波频段由于其较高的频率以及较大的损耗特性将给物理层器件的设计带来更大的挑战。除此之外，为了进一步提升频谱资源的利用率，还将使用更加复杂的高阶调制方式以及具有更多载波数目更加复杂的载波聚合技术(CarrierAggregation,CA)，这将导致调制信号的峰均比越来越高。因此，提升毫米波功率放大器在较大回退输出功率处的效率是非常有必要的。

此外，还将使用基于大规模天线阵列的大规模多入多出技术(Multiple-Inputand Multiple-Output,MIMO)以进一步提升数据的吞吐速率，同时进一步提升天线的增益以及波束汇聚的能力。4G技术中就已经开始使用MIMO技术，相比于4G中传统的MIMO技术，5G将采用具有更多天线单元更大规模的天线阵列(天线单元数≥64)，这样可以在相同的时频资源上提供大的阵列增益和多用户的空间复用功能。MIMO技术在5G中的大规模应用使得对单功放输出功率的需求降低，对功放尺寸小型化的需求提升。基于氮化镓(GaN)的高电子迁移率单片集成Doherty功放芯片是满足以上需求的最佳选择之一，因而引起了广泛关注。

为了进一步提升功率放大器的效率，通常需要对晶体管的谐波进行控制。比较常规的方法是在载波或者峰值放大器的输出匹配网络中加入LC并联谐振网络来对晶体管的二次谐波进行控制，这种方法将引入额外的器件损耗以及占用更大的面筋机。在低频时，由于频率较低，LC并联谐振网络引入的损耗尚可接受。但是在毫米波频段，这种损耗是不可接受的。使用额外的并联LC谐振网络不仅不能提升功放效率，还会导致功放功率效率特性的进一步恶化。因此，十分有必要研究出一种毫米波功率放大器来解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于准椭圆低通滤波结构的毫米波Doherty功放芯片，用以解决背景技术中提及的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于准椭圆低通滤波结构的毫米波Doherty功放芯片，包括：宽带输入功分器、载波放大电路、峰值放大电路以及后匹配网络；

所述宽带输入功分器，其输入端与射频信号的输入端连接，其第一输出端与所述载波放大电路的输入端连接，其第二输出端与所述峰值放大电路的输入端连接；

所述载波放大电路，其包括依次连接的：移相网络、第一输入匹配网络、驱动级载波放大器T1、第一级间匹配网络、功率级载波放大器T2、第一输出匹配网络；

所述载波放大电路，其包括依次连接的：第二输入匹配网络、驱动级峰值放大器T3、第二级间匹配网络、功率级峰值放大器T4、第二输出匹配网络；

所述后匹配网络，其输入端与所述载波放大电路以及所述载波放大电路的输出端连接，其输出端与射频信号的输出端连接。

进一步的，所述第一输出匹配网络为采用准椭圆低通滤波拓扑的阻抗变换网络，其包括：阻抗变换网络和隔直电容C₃；