宽带谐波匹配网络制造技术

用于放大器装置的示例性阻抗匹配电路包括宽带阻抗变换器，其被配置为在基频范围内变换与阻抗匹配电路的输入端口或输出端口相关联的阻抗；以及发射具有在基频范围内的基频的RF信号。阻抗匹配电路还包括相移器电路，该相移器电路被配置为对具有在基频范围内的基频的RF信号的高次谐波进行相移；以及以基本上匹配的阻抗发射具有在基频范围内的基频的RF信号。阻抗匹配电路还包括高通阻抗变换器，该高通阻抗变换器被配置成匹配具有在基频范围内的基频的RF信号的阻抗；以及以低反射发射具有在基频范围内的基频的RF信号的二次谐波。实施例还包括包含RF放大器的放大器电路和阻抗匹配电路的实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽带谐波匹配网络
本申请涉及射频（RF）放大器，并且特别地涉及用于RF放大器的阻抗匹配网络。
技术介绍
RF功率放大器用于各种应用中，诸如用于无线通信系统的基站等。RF功率放大器被设计成提供没有失真的线性操作。由RF功率放大器放大的信号通常包括具有高频调制载波的信号，该高频调制载波具有在400兆赫（MHz）到4千兆赫（GHz）范围内的频率。调制载波的基带信号通常处于相对较低的频率，并且根据应用，可以高达300MHz或更高。用于RF功率放大器的器件封装可以包括晶体管管芯（例如，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）、HEMT（高电子迁移率晶体管）以及其中包含的输入和输出阻抗匹配电路。输入和输出阻抗匹配电路典型地包括LC网络，其提供被配置为将晶体管管芯的阻抗匹配到固定值的阻抗匹配电路的至少一部分。这些输入和输出阻抗匹配电路用于将RF晶体管的相对低的特性阻抗（例如，阻抗（例如对于高功率器件为大约2欧姆或更小）匹配到固定阻抗值（例如，50欧姆）。这些输入和输出阻抗匹配电路是频率选择性的并且引入相对于频率的阻抗分散，其导致频带受限的功率放大器操作。在高阶谐波频率范围内呈现给器件的阻抗显著影响放大器的性能，并且特别是放大器的效率。在常规阻抗匹配网络中，阻抗变换典型地仅在受限的频率范围内令人满意。例如，优化的输入匹配网络需要二次谐波频率处的源反射系数方面的频率响应，以呈现一定的相位范围，以便以最小的变化获得相对于频率的一致性能。在此相位范围之外，效率会大幅降级。常规地，阻抗匹配网络主要在基频范围的中心频率处调谐。在没有明确的设计参数的情况下隐含地确定二次谐波反射系数的相位。因此，难以应用于多个器件特性。用于优化放大器效率的一种技术涉及引入谐振电路（例如LC谐振器），其被配置为在器件的输入处提供二次谐波短路（180°）。在这种设计中，当二次谐波相位接近短路（同相180°）时，效率性能接近最大值。然而，在这种电路中，二次谐波频率响应是高度分散的。因此，虽然二次谐波短路改善了窄带性能，但是这种拓扑遭受了降低的宽带性能。
技术实现思路
公开了一种放大器电路。根据一个实施例，放大器电路包括RF放大器，该RF放大器被配置为跨包括基本RF频率的RF频率范围放大第一端子和第二端子之间的RF信号。该放大器电路还包括多级阻抗匹配网络，该多级阻抗匹配网络包括宽带阻抗变换器、相移器和高通阻抗变换器。宽带阻抗变换器、相移器和高通阻抗变换器在放大器电路的第一端口和第一端子之间彼此串联连接。宽带阻抗变换器发射在RF频率范围内的RF信号，同时提供在RF频率范围内的阻抗变换。相移器移动在与基本RF频率的二次谐波重叠的二次谐波频率范围内的相位输出端口反射系数。高通阻抗变换器发射在RF频率范围内的RF信号同时提供在RF频率范围内的阻抗匹配，并且以低阻抗发射二次谐波频率范围内的RF信号。公开了一种阻抗匹配电路。根据一个实施例，阻抗匹配电路包括电抗组件的网络，所述电抗组件被配置为跨包括基本RF频率的RF频率范围将放大器装置的特性阻抗匹配到固定阻抗值。电抗组件的网络包括在阻抗匹配电路的输入端口和输出端口之间彼此串联连接的高通阻抗变换器、相移器和宽带阻抗变换器。宽带阻抗变换器的参数使得宽带阻抗变换器发射在RF频率范围内的RF信号同时提供在RF频率范围内的阻抗变换。相移器的参数使得RF信号的高次谐波被相移，同时RF频率内的RF信号以匹配的阻抗被发射。高通阻抗变换器的参数使得高通阻抗变换器变换RF频率范围内的RF信号的阻抗同时以低反射发射在与基本RF频率的二次谐波重叠的二次谐波频率范围内的RF信号。本领域技术人员在阅读以下详细描述并查看附图后将认识到附加特征和优点。附图说明附图中的元件不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记表示对应的类似部件。各种所示实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。实施例在附图中描绘并在随后的描述中详述。图1描绘根据一个实施例的放大器电路的高级示意图，该放大器电路包括RF放大器和连接到RF放大器的输入和输出的多级阻抗匹配网络；图2描绘根据一个实施例的多级阻抗匹配网络的高级示意图；图3包括图3A、3B和3C，其描绘根据一个实施例的宽带阻抗变换器的RF特性和配置。图3A和3B描绘宽带阻抗变换器的S参数。图3C描绘根据一个实施例的宽带阻抗变换器的可能电路拓扑；图4包括图4A、4B、4C和4D，其描绘根据一个实施例的相移器的RF特性和配置。图4A和4B描绘包括宽带阻抗变换器和相移器的电路的S参数。图4C和4D描绘根据一个实施例的相移器的可能电路拓扑；图5包括图5A、5B和5C，其描绘根据一个实施例的高通阻抗变换器的RF特性和配置。图5A和5B描绘包括宽带阻抗变换器、相移器和高通阻抗变换器的电路的S参数。图5C描绘根据一个实施例的高通阻抗变换器的可能电路拓扑。具体实施方式根据本文公开的实施例，一种放大器电路包括放大器装置，该放大器装置被配置为跨RF频率范围放大第一端子和第二端子之间的RF信号。放大器电路另外包括多级阻抗匹配网络。该多级阻抗匹配网络可以连接到放大器装置的第一和第二端子中的任一个或两个。多级阻抗匹配网络包括彼此串联连接的三个单独网络，即：宽带阻抗变换器、相移器和高通阻抗变换器。多级阻抗匹配网络有利地控制在网络的各级处的二次谐波反射系数的相位。这样，电路可以总是在最优或接近最优的相位角处操作，以便高效地调谐二次谐波而同时提供跨宽带RF频率范围的阻抗匹配。宽带阻抗变换器提供跨包括基本（中心）频率的宽带RF频率范围的阻抗变换。同时，宽带阻抗变换器在RF频率范围的二次谐波处是高反射的。相移器控制用于器件的宽带操作的二次谐波反射系数的位置。高通输入匹配将复数的器件输入阻抗变换为增加的实数阻抗，同时将较高谐波分量传输到多级阻抗匹配网络的下一级。参考图1，根据一个实施例描绘了放大器电路100。放大器电路100包括RF放大器102，其被配置为放大第一端子104和第二端子106之间的RF信号。RF放大器102和完整的放大器电路100可以是多载波放大器、多频带放大器、兼容LTE（长期演进）的放大器、兼容WCDMA（宽带码分多址）的放大器、兼容802.11（x）的放大器等。在各种实施例中，RF放大器102可以是功率晶体管，诸如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、DMOS（双扩散金属氧化物半导体）晶体管、GaNHEMT（氮化镓高电子迁移率晶体管）、GaNMESFET（氮化镓金属半导体场效应晶体管）、LDMOS晶体管等，并且更一般地可以是任何类型的RF晶体管器件。在所描绘的实施例中，RF放大器102是晶体管器件，其中第一端子104对应于晶体管器件的控制端子或栅极端子，而第二端子106对应于晶体管器件的输出端子（例如，漏极端子）。晶体管器件另外包括第三端子108，其对应于可以连接到参考电位（例如GND）的晶体管的参考电位端子（例如源极端子）。放大器电路100被配置为在宽带频率范围内操作。与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于放大器装置（102）的阻抗匹配电路（111），包括：/n宽带阻抗变换器（122），被配置为：/n在基频范围内变换与所述阻抗匹配电路的输入端口或输出端口相关联的阻抗；以及/n发射具有在基频范围内的基频的RF信号；/n相移器电路（124），被配置为：/n相移具有在基频范围内的基频的RF信号的高次谐波；以及/n以基本上匹配的阻抗发射具有在基频范围内的基频的RF信号；以及/n高通阻抗变换器（126），被配置为：/n匹配具有在基频范围内的基频的RF信号的阻抗；以及/n以低反射发射具有在基频范围内的基频的RF信号的二次谐波。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170920 US 15/709,5931.一种用于放大器装置（102）的阻抗匹配电路（111），包括：
宽带阻抗变换器（122），被配置为：
在基频范围内变换与所述阻抗匹配电路的输入端口或输出端口相关联的阻抗；以及
发射具有在基频范围内的基频的RF信号；
相移器电路（124），被配置为：
相移具有在基频范围内的基频的RF信号的高次谐波；以及
以基本上匹配的阻抗发射具有在基频范围内的基频的RF信号；以及
高通阻抗变换器（126），被配置为：
匹配具有在基频范围内的基频的RF信号的阻抗；以及
以低反射发射具有在基频范围内的基频的RF信号的二次谐波。


2.根据权利要求1所述的阻抗匹配电路，其中，所述宽带阻抗变换器、所述相移器电路和所述高通阻抗变换器串联连接在所述阻抗匹配电路的输入端口（112、113）与输出端口（116、117）之间。


3.根据权利要求2所述的阻抗匹配电路，其中：
所述阻抗匹配电路还包括第一内部节点和第二内部节点（128、130）；
所述宽带阻抗变换器电连接在输入端口与第一内部节点（128）之间；
所述相移器电路电连接在第一内部节点和第二内部节点之间；并且
所述高通阻抗变换器电连接在第二内部节点（130）与输出端口之间。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的阻抗匹配电路，其中，所述相移器电路被配置为通过旋转在与基频范围相关联的二次谐波频率范围内的所述宽带阻抗变换器的输出端口反射系数来对高阶谐波进行相移，而基本上不改变在基频范围内的所述阻抗匹配电路的频率响应。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的阻抗匹配电路，其中，所述宽带阻抗变换器还被配置为发射在基频范围内的经受最大回波损耗的RF信号。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的阻抗匹配电路，其中：
所述宽带阻抗变换器与输出端口反射系数分布相关联；并且
所述输出端口反射系数分布包括在基频范围的下端处的第一最大值和在基频范围的上端处的第二最大值。


7.根据权利要求6所述的阻抗匹配电路，其中，第一最大值和第二最大值中的至少一个对应于最大回波损耗。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的阻抗匹配电路，其中：
所述高通阻抗变换器与输出端口反射系数分布相关联；
所述输出端口反射系数分布在基频范围内小于第一最大值；并且
所述输出端口反射系数分布在与基频范围相关联的二次谐波频率范围内大于第二最大值。


9.根据权利要求8所述的阻抗匹配电路，其中：
所述输出端口反射系数分布包括位于第一最大值与第二最大值之间并且在基频范围内的局部最小值；并且
所述输出端口反射系数分布在二次谐波频率范围内也大于第一最大值。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的阻抗匹配电路，其中，所述宽带阻抗变换器被配置为反射具有在基频范围内的基频的RF信号的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：R威尔逊，张海东，T肯宁，
申请(专利权)人：克里公司，
类型：发明
国别省市：美国;US