一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片，与现有技术中的功率放大器相比，本发明专利技术提供的功率放大器包括直流电源、N路子功率放大器、N个匹配电路、隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线。子功率放大器输入的射频信号经晶体管放大后从晶体管的漏端输出，由匹配电路将子功率放大器的输出阻抗匹配至最大输出功率所需的负载值，然后由隔离电路将匹配电路的输出信号隔离，最后通过传输线实现阻抗变换和功率的合成，向负载输出合成的功率。可见，本申请的功率放大器不仅可以实现端口隔离，提高电路的性能；而且，传输线的长度为六分之一的波长，从而减小了芯片的面积，减少了损耗，提高了功率的合成效率。

【技术实现步骤摘要】
一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片
本专利技术涉及射频
，特别是涉及一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，射频前端产品的应用越来越广泛，其中就包括对输入的射频信号进行功率放大的功率放大器。现有技术中，采用较低成本的CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺设计功率放大器，但是，CMOS工艺设计的功率放大器中的晶体管的栅极厚度比较薄，导致电源电压较低，所以受限于低电源电压和高的衬底损耗，设计的功率放大器功率增益较小且击穿电压较低。为了达到较高的输出功率，功率合成技术被引入到功率放大器所在芯片的设计中，功率合成技术是将多路子功率放大器的输出功率合成，从而得到较大的总输出功率，从而在每路子功率放大器中的晶体管不被击穿的基础上增大输出功率。目前，功率合成技术主要有变压器耦合技术及Wilkinson功率合成技术。变压器耦合技术比较紧致，使得芯片面积小，但是端口之间会产生较大的耦合，导致电路性能下降；而Wilkinson功率合成技术通过电阻实现端口隔离，但是，采用Wilkinson功率合成技术合成两路子功率放大器时，需要用到两条传输线，其长度等于输入的射频信号的波长的四分之一，从而增大了芯片的面积，而且，较长的传输线增加了损耗，降低了功率的合成效率。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片，不仅可以实现端口隔离，提高电路的性能；而且，传输线的长度为六分之一的波长，从而减小了芯片的面积，减少了损耗，提高了功率的合成效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种功率合成型的功率放大器，应用于毫米波芯片，包括直流电源、N路子功率放大器、输入端与N路所述子功率放大器的输出端一一对应连接的N个匹配电路、第一端与第i个匹配电路的输出端连接且第二端与第i+1个匹配电路的输出端连接的隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线；所述功率放大器的输入端包括N路所述子功率放大器的输入端，所述功率放大器的输出端与负载的第一端连接，所述负载的第二端接地，每路子功率放大器均包括晶体管、射频扼流圈，1≤i＜N，i、N均为整数，其中：所述晶体管的栅极作为所属子功率放大器的输入端，所述晶体管的漏极与所述射频扼流圈的第一端连接，其公共端作为所属子功率放大器的输出端，所述晶体管的源极接地，所述射频扼流圈的第二端与所述直流电源的输出端连接，第i条传输线的第一端与第i个匹配电路的输出端连接，第i条传输线的第二端与第i+1条传输线的第二端连接，其公共端作为所述功率放大器的输出端。优选地，所述传输线的输入阻抗的关系式为：其中，Zx为所述传输线的特征阻抗，Zc为所述负载的阻抗，lx为所述传输线的长度，λ为所述波长。优选地，所述隔离电路包括串联的M个电阻及M个电容，其中，M为正整数。优选地，所述电阻的个数和所述电容的个数均为两个。优选地，所述隔离电路的结构对称。优选地，所述隔离电路的等效阻抗的求取关系式为：其中，Ziso为所述隔离电路的等效阻抗。优选地，所述晶体管为PMOS管。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种毫米波芯片，包括上述任一种功率合成型的功率放大器。本专利技术提供了一种功率合成型的功率放大器，应用于毫米波芯片，包括直流电源、N路子功率放大器、输入端与N路子功率放大器的输出端一一对应连接的N个匹配电路、第一端与第i个匹配电路的输出端连接且第二端与第i+1个匹配电路的输出端连接的隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线；功率放大器的输入端包括N路子功率放大器的输入端，功率放大器的输出端与负载的第一端连接，负载的第二端接地，每路子功率放大器均包括晶体管、射频扼流圈，其中：晶体管的栅极作为所属子功率放大器的输入端，晶体管的漏极与射频扼流圈的第一端连接，其公共端作为所属子功率放大器的输出端，晶体管的源极接地，射频扼流圈的第二端与直流电源的输出端连接，第i条传输线的第一端与第i个匹配电路的输出端连接，第i条传输线的第二端与第i+1条传输线的第二端连接，其公共端作为功率放大器的输出端。与现有技术中的功率放大器相比，本专利技术提供的功率放大器包括直流电源、N路子功率放大器、N个匹配电路、隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线。子功率放大器输入的射频信号经晶体管放大后从晶体管的漏端输出，由匹配电路将子功率放大器的输出阻抗匹配至最大输出功率所需的负载值，然后由隔离电路将传输线的输入端口隔离，最后通过传输线实现阻抗变换和功率的合成，向负载输出合成的功率。可见，本申请的功率放大器不仅可以实现端口隔离，提高电路的性能；而且，传输线的长度为六分之一的波长，从而减小了芯片的面积，减少了损耗，提高了功率的合成效率。本专利技术还提供了一种毫米波芯片，与上述功率放大器具有相同的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种功率合成型的功率放大器的结构示意图；图2为图1的一种具体实施例的结构示意图；图3为图1所示的功率放大器的隔离电路的结构示意图；图4为结合图3的功率放大器的功率合成示意图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种功率合成型的功率放大器及毫米波芯片，不仅可以实现端口隔离，提高电路的性能；而且，传输线的长度为六分之一的波长，从而减小了芯片的面积，减少了损耗，提高了功率的合成效率。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参照图1，图1为本专利技术提供的一种功率合成型的功率放大器的结构示意图。该功率放大器应用于毫米波芯片，包括直流电源1、N路子功率放大器2、输入端与N路子功率放大器2的输出端一一对应连接的N个匹配电路3、第一端与第i个匹配电路3的输出端连接且第二端与第i+1个匹配电路3的输出端连接的隔离电路4及N条长度为六分之一波长的传输线5；功率放大器的输入端包括N路子功率放大器2的输入端，功率放大器的输出端与负载的第一端连接，负载的第二端接地，每路子功率放大器2均包括晶体管M、射频扼流圈L，1≤i＜N，i、N均为整数，其中：晶体管M的栅极作为所属子功率放大器2的输入端，晶体管M的漏极与射频扼流圈L的第一端连接，其公共端作为所属子功率放大器2的输出端，晶体管M的源极接地，射频扼流圈L的第二端与直流电源1的输出端连接，第i条传输线5的第一端与第i个匹配电路3的输出端连接，第i条传输线5的第二端与第i+1条传输线5的第二端连接，其公共端作为功率放大器的输出端。具体地，本申请提供的功率合成型的功率放大器是将多路子功率放大器2的功率进行合成，请参照图2，图2为图1的一种具体实施例的结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率合成型的功率放大器，应用于毫米波芯片，其特征在于，包括直流电源、N路子功率放大器、输入端与N路所述子功率放大器的输出端一一对应连接的N个匹配电路、第一端与第i个匹配电路的输出端连接且第二端与第i+1个匹配电路的输出端连接的隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线；所述功率放大器的输入端包括N路所述子功率放大器的输入端，所述功率放大器的输出端与负载的第一端连接，所述负载的第二端接地，每路子功率放大器均包括晶体管、射频扼流圈，1≤i＜N，i、N均为整数，其中：所述晶体管的栅极作为所属子功率放大器的输入端，所述晶体管的漏极与所述射频扼流圈的第一端连接，其公共端作为所属子功率放大器的输出端，所述晶体管的源极接地，所述射频扼流圈的第二端与所述直流电源的输出端连接，第i条传输线的第一端与第i个匹配电路的输出端连接，第i条传输线的第二端与第i+1条传输线的第二端连接，其公共端作为所述功率放大器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种功率合成型的功率放大器，应用于毫米波芯片，其特征在于，包括直流电源、N路子功率放大器、输入端与N路所述子功率放大器的输出端一一对应连接的N个匹配电路、第一端与第i个匹配电路的输出端连接且第二端与第i+1个匹配电路的输出端连接的隔离电路及N条长度为六分之一波长的传输线；所述功率放大器的输入端包括N路所述子功率放大器的输入端，所述功率放大器的输出端与负载的第一端连接，所述负载的第二端接地，每路子功率放大器均包括晶体管、射频扼流圈，1≤i＜N，i、N均为整数，其中：所述晶体管的栅极作为所属子功率放大器的输入端，所述晶体管的漏极与所述射频扼流圈的第一端连接，其公共端作为所属子功率放大器的输出端，所述晶体管的源极接地，所述射频扼流圈的第二端与所述直流电源的输出端连接，第i条传输线的第一端与第i个匹配电路的输出端连接，第i条传输线的第二端与第i+1条传输线的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：林甲富，陈续威，章国豪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44