一种高功率增益高回退效率功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率增益高回退效率功率放大器，包括功率分配网络、输入匹配网络、三路推放管芯、级间匹配网络、三路末级管芯、输出匹配网络、栅极供电偏置网络以及漏级供电偏置网络。本发明专利技术采用主路推放和末级栅压偏置在AB类，两路辅路推放以及末级栅压都偏置在C类的3路Doherty结构，此结构有效利用了辅路两级放大器栅压偏置在C类时的低功耗特性，在整个Doherty放大器功率增益提高的同时还提高了放大器的回退效率，并且在相当大的回退范围中仍有相当高的回退效率。本发明专利技术所实现的高功率增益高回退效率功率放大器芯片电路，具有功率增益高、9.5dB回退效率高和饱和输出功率高的优点。

A power amplifier with high power gain and high return efficiency

【技术实现步骤摘要】
一种高功率增益高回退效率功率放大器
本专利技术属于场效应晶体管微波射频功率放大器和集成电路
，具体涉及一种高功率增益高回退效率功率放大器的设计。
技术介绍
随着5G通信的快速发展以及各通信运营商对其的早期布局，通信系统中的信号往往都是非恒包络的射频信号，这就促使研发高功率增益、高回退效率、低成本的Doherty功率放大器芯片成为当下的热点。然而，在集成Doherty功率放大器芯片设计中，常见的高增益、高回退效率、高功率射频Doherty功率放大器的电路结构有很多，但三个指标同时实现的却很少，主要体现在：（1）兼顾高功率和高效率难度较大：由于5G通信市场的驱动，高功率、高效率的Doherty放大器在射频前端发射机中的应用极为迫切，但是现有芯片工艺基本上都是栅长较小、特征频率较高的半导体工艺晶体管，功率放大器的电压摆幅受到晶体管低击穿电压的影响，其功率容量大大折扣。为了获得高功率放大器往往是将多个晶体管进行并联，而与此同时，其回退效率将难以接受，这也就导致高功率和高效率指标兼容难度较大。（2）兼顾高增益高回退效率难度较大：单级Doherty电路的功率增益往往不能满足应用需求，为了获得高增益指标，常见的做法是在Doherty电路前面加入多级AB类驱动放大器，由于AB类驱动放大器的回退效率较低，所以降低了整个电路的回退效率。因此高增益高回退效率指标难以兼容。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种高功率增益高回退效率功率放大器，能够同时具备功率增益高、9.5dB回退效率高和饱和输出功率高的优点。本专利技术的技术方案为：一种高功率增益高回退效率功率放大器，包括功率分配网络、输入匹配网络、三路推放管芯、级间匹配网络、三路末级管芯、输出匹配网络、栅极供电偏置网络以及漏级供电偏置网络；功率分配网络的输入端作为高功率增益高回退效率功率放大器的射频输入端，其第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与输入匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；输入匹配网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与三路推放管芯的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；三路推放管芯的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与级间匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；级间匹配网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与三路末级管芯的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；三路末级管芯的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与输出匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；输出匹配网络的输出端作为高功率增益高回退效率功率放大器的射频输出端；栅极供电偏置网络分别与输入匹配网络以及级间匹配网络连接，漏级供电偏置网络分别与级间匹配网络以及输出匹配网络连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用主路推放和末级栅压偏置在AB类，两路辅路推放以及末级栅压都偏置在C类的3路Doherty结构，此结构有效利用了辅路两级放大器栅压偏置在C类时的低功耗特性，在整个Doherty放大器功率增益提高的同时还提高了放大器的回退效率，并且在相当大的回退范围中仍有相当高的回退效率。本专利技术所实现的高功率增益高回退效率功率放大器芯片电路，具有功率增益高、9.5dB回退效率高和饱和输出功率高的优点。进一步地，功率分配网络包括微带线TL1、微带线TL2、电阻R1、微带线TL3、微带线TL4和电阻R2；微带线TL1的一端和微带线TL2的一端连接，并作为功率分配网络的输入端，其另一端与电阻R1的一端连接，并作为功率分配网络的第一输出端，微带线TL2的另一端分别与电阻R1的另一端、微带线TL3的一端以及微带线TL4的一端连接，微带线TL3的另一端与电阻R2的一端连接，并作为功率分配网络的第二输出端，微带线TL4的另一端与电阻R2的另一端连接，并作为功率分配网络的第三输出端。上述进一步方案的有益效果是：功率分配网络用于将射频输入信号分为三路，分别进入输入匹配网络。进一步地，输入匹配网络包括微带线TL5、微带线TL6、微带线TL7、微带线TL8、微带线TL9、电容C1、接地电容C2、电容C3、接地电容C4、电容C5和接地电容C6；微带线TL5的一端作为输入匹配网络的第一输入端，其另一端通过电容C1分别与接地电容C2以及微带线TL6的一端连接，微带线TL6的另一端作为输入匹配网络的第一输出端；电容C3的一端作为输入匹配网络的第二输入端，其另一端分别与接地电容C4以及微带线TL7的一端连接，微带线TL7的另一端作为输入匹配网络的第二输出端；微带线TL8的一端作为输入匹配网络的第三输入端，其另一端通过电容C5分别与接地电容C6以及微带线TL9的一端连接，微带线TL9的另一端作为输入匹配网络的第三输出端。上述进一步方案的有益效果是：输入匹配网络分别对主路以及两路辅助推放管芯的输入进行匹配，同时为了满足相位匹配，在主路以及第二路辅路加入四分之一波长相位补偿线。进一步地，三路推放管芯包括驱动主路晶体管DRM、驱动第一辅路峰值晶体管DRP1和驱动第二辅路峰值晶体管DRP2；驱动主路晶体管DRM的源极接地，其栅极作为三路推放管芯的第一输入端，其漏极作为三路推放管芯的第一输出端；驱动第一辅路峰值晶体管DRP1的源极接地，其栅极作为三路推放管芯的第二输入端，其漏极作为三路推放管芯的第二输出端；驱动第二辅路峰值晶体管DRP2的源极接地，其栅极作为三路推放管芯的第三输入端，其漏极作为三路推放管芯的第三输出端。上述进一步方案的有益效果是：主路以及两路辅路推放管芯直接去驱动末级管芯，同时推放栅压偏置在不同的工作状态，可实现对3路Doherty整体回退效率的提升。进一步地，级间匹配网络包括微带线TL10、接地微带线TL11、微带线TL12、接地微带线TL13、微带线TL14、接地微带线TL15、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8；微带线TL10的一端作为级间匹配网络的第一输入端，其另一端通过电容C7分别与电阻R3的一端以及电容C8的一端连接，电阻R3的另一端与接地微带线TL11连接，电容C8的另一端分别与电容C9的一端以及电阻R4的一端连接，电容C9的另一端与电阻R4的另一端连接，并作为级间匹配网络的第一输出端；微带线TL12的一端作为级间匹配网络的第二输入端，其另一端通过电容C10分别与电阻R5的一端以及电容C11的一端连接，电阻R5的另一端与接地微带线TL13连接，电容C11的另一端分别与电容C12的一端以及电阻R6的一端连接，电容C12的另一端与电阻R6的另一端连接，并作为级间匹配网络的第二输出端；微带线TL14的一端作为级间匹配网络的第三输入端，其另一端通过电容C13分别与电阻R7的一端以及电容C14的一端连接，电阻R7的另一端与接地微带线TL15连接，电容C14的另一端分别与电容C15的一端以及电阻R8的一端连接，电容C15的另一端与电阻R8的另一端连接，并作为级间匹配网络的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率增益高回退效率功率放大器，其特征在于，包括功率分配网络、输入匹配网络、三路推放管芯、级间匹配网络、三路末级管芯、输出匹配网络、栅极供电偏置网络以及漏级供电偏置网络；/n所述功率分配网络的输入端作为高功率增益高回退效率功率放大器的射频输入端，其第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与输入匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；/n所述输入匹配网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与三路推放管芯的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；/n所述三路推放管芯的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与级间匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；/n所述级间匹配网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与三路末级管芯的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；/n所述三路末级管芯的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与输出匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；/n所述输出匹配网络的输出端作为高功率增益高回退效率功率放大器的射频输出端；/n所述栅极供电偏置网络分别与输入匹配网络以及级间匹配网络连接，所述漏级供电偏置网络分别与级间匹配网络以及输出匹配网络连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高功率增益高回退效率功率放大器，其特征在于，包括功率分配网络、输入匹配网络、三路推放管芯、级间匹配网络、三路末级管芯、输出匹配网络、栅极供电偏置网络以及漏级供电偏置网络；
所述功率分配网络的输入端作为高功率增益高回退效率功率放大器的射频输入端，其第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与输入匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；
所述输入匹配网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与三路推放管芯的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；
所述三路推放管芯的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与级间匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；
所述级间匹配网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与三路末级管芯的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；
所述三路末级管芯的第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与输出匹配网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；
所述输出匹配网络的输出端作为高功率增益高回退效率功率放大器的射频输出端；
所述栅极供电偏置网络分别与输入匹配网络以及级间匹配网络连接，所述漏级供电偏置网络分别与级间匹配网络以及输出匹配网络连接。


2.根据权利要求1所述的高功率增益高回退效率功率放大器，其特征在于，所述功率分配网络包括微带线TL1、微带线TL2、电阻R1、微带线TL3、微带线TL4和电阻R2；
所述微带线TL1的一端和微带线TL2的一端连接，并作为功率分配网络的输入端，其另一端与电阻R1的一端连接，并作为功率分配网络的第一输出端，所述微带线TL2的另一端分别与电阻R1的另一端、微带线TL3的一端以及微带线TL4的一端连接，所述微带线TL3的另一端与电阻R2的一端连接，并作为功率分配网络的第二输出端，所述微带线TL4的另一端与电阻R2的另一端连接，并作为功率分配网络的第三输出端。


3.根据权利要求1所述的高功率增益高回退效率功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括微带线TL5、微带线TL6、微带线TL7、微带线TL8、微带线TL9、电容C1、接地电容C2、电容C3、接地电容C4、电容C5和接地电容C6；
所述微带线TL5的一端作为输入匹配网络的第一输入端，其另一端通过电容C1分别与接地电容C2以及微带线TL6的一端连接，所述微带线TL6的另一端作为输入匹配网络的第一输出端；
所述电容C3的一端作为输入匹配网络的第二输入端，其另一端分别与接地电容C4以及微带线TL7的一端连接，所述微带线TL7的另一端作为输入匹配网络的第二输出端；
所述微带线TL8的一端作为输入匹配网络的第三输入端，其另一端通过电容C5分别与接地电容C6以及微带线TL9的一端连接，所述微带线TL9的另一端作为输入匹配网络的第三输出端。


4.根据权利要求1所述的高功率增益高回退效率功率放大器，其特征在于，所述三路推放管芯包括驱动主路晶体管DRM、驱动第一辅路峰值晶体管DRP1和驱动第二辅路峰值晶体管DRP2；
所述驱动主路晶体管DRM的源极接地，其栅极作为三路推放管芯的第一输入端，其漏极作为三路推放管芯的第一输出端；
所述驱动第一辅路峰值晶体管DRP1的源极接地，其栅极作为三路推放管芯的第二输入端，其漏极作为三路推放管芯的第二输出端；
所述驱动第二辅路峰值晶体管DRP2的源极接地，其栅极作为三路推放管芯的第三输入端，其漏极作为三路推放管芯的第三输出端。


5.根据权利要求1所述的高功率增益高回退效率功率放大器，其特征在于，所述级间匹配网络包括微带线TL10、接地微带线TL11、微带线TL12、接地微带线TL13、微带线TL14、接地微带线TL15、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊洪轮，王测天，邬海峰，滑育楠，吕继平，胡柳林，童伟，
申请(专利权)人：成都嘉纳海威科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51