[发明专利]多倍频程宽带功率放大器

说明书

本发明公开了一种多倍频程宽带功率放大器，包括：依次连接的LC输入匹配网络、驱动网络、级间高阶匹配网络、放大网络和输出高阶匹配网络。根据本发明的多倍频程宽带功率放大器，通过LC输入匹配网络、级间高阶匹配网络和输出高阶匹配网络的设置以减小级间和输出匹配网络的面积，从而使得在SOC的芯片的有限面积内实现多倍频程的带宽；同时通过级间高阶匹配网络和输出高阶匹配网络的配置，使得在基波信号的阻抗匹配中，匹配电路的阶数更高，从而让功率放大器在更宽的带宽内有更好的信号增益和平坦度。

技术领域

本发明是关于电子电路技术领域，特别是关于一种多倍频程宽带功率放大器。

背景技术

图1为传统的基于变压器匹配的宽带功率放大器电路原理图，其输入、级间以及输出匹配分别由变压器T1、T2、T3和并联电容C1、C2、C3、C4、C5、C6组成，主要参数包括初级线圈电感、次级线圈电感、耦合系数k、初级线圈侧并联电容以及次级线圈侧并联电容。传统的基于变压器的匹配网络仅可以在两个频点处将负载阻抗匹配到目标阻抗。在频点以外，失配以及变压器带来的损耗会影响功率放大器的增益、输出功率以及效率，进而限制功率放大器的工作带宽。特别是在多倍频程的宽带设计中，该网络无法很好地在整个频带内都实现匹配。同时在高频段，片上变压器的损耗不可忽略，其损耗会导致功率放大器的工作带宽进一步下降。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多倍频程宽带功率放大器，其能在多倍频程的宽带内实现匹配，且在高频段能够降低片上匹配网络的损耗。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种多倍频程宽带功率放大器，包括：依次连接的LC输入匹配网络、驱动网络、级间高阶匹配网络、放大网络和输出高阶匹配网络，所述级间高阶匹配网络包括第一变压器、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第三电感和第四电感，所述第一变压器的初级线圈与驱动网络连接，所述第三电容的两端与第一变压器的次级线圈的两端相连，所述第三电感和第四电感串联后与第六电容并联且一端通过第四电容与第一变压器的次级线圈的一端连接、另一端通过第五电容与第一变压器的次级线圈的另一端连接。

在本发明的一个或多个实施例中，所述输出高阶匹配网络包括第二变压器、第九电容、第十电容、第五电感和第十一电容，所述第二变压器的初级线圈与放大网络连接，所述第九电容的两端与第二变压器的次级线圈的两端相连，所述第五电感与第十一电容并联后的一端连接输出端且通过第十电容与第二变压器的初级线圈的一端连接、另一端与第二变压器的初级线圈的另一端连接且接地。

在本发明的一个或多个实施例中，所述LC输入匹配网络包括第一电感和第二电感，所述第一电感的一端连接第一输入端、另一端连接驱动网络，所述第二电感的一端连接第二输入端、另一端连接驱动网络。

在本发明的一个或多个实施例中，所述驱动网络的等效电容为LC输入匹配网络的匹配电容。

在本发明的一个或多个实施例中，所述驱动网络包括第一晶体管、第二晶体管、第一电容、第二电容和第一电阻，所述第一电容的一端与第二晶体管的栅极和第一电阻的一端以及LC输入匹配网络连接、另一端与第一晶体管的漏极和级间高阶匹配网络连接，所述第二电容的一端与第一晶体管的栅极和第一电阻的另一端以及LC输入匹配网络连接、另一端与第二晶体管的漏极和级间高阶匹配网络连接，所述第一晶体管的源极和第二晶体管的源极连接且接地。

在本发明的一个或多个实施例中，所述放大网络包括第七电容、第八电容、第三电阻、第三晶体管和第四晶体管，所述第七电容的一端连接第三电阻的一端和第四晶体管的栅极以及级间高阶匹配网络、另一端连接第三晶体管的漏极和输出高阶匹配网络，所述第八电容的一端连接第三电阻的另一端和第三晶体管的栅极以及级间高阶匹配网络、另一端连接第四晶体管的漏极，所述第三晶体管的源极和第四晶体管的源极相连且接地。