功率放大电路以及电子设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种功率放大电路及电子设备，所述功率放大电路，包括功率放大器、输入匹配网络和输出匹配网络，所述输入匹配网络的第一端连接输入节点，所述输入匹配网络的第二端连接所述功率放大器的第一端，所述功率放大器的第二端连接所述输出匹配网络的第一端，所述输出匹配网络的第二端连接输出节点，所述功率放大器为采用硅锗的多级级联功率放大器或采用硅锗的多级堆叠功率放大器；所述功率放大电路为采用硅锗的多级级联功率放大器或采用硅锗的多级堆叠功率放大器，具有很高的最大频率，以及更高的器件击穿电压，使得功率放大器实现了高集成度、低成本以及高PAE，同时让功率放大电路可以使用最少的组件来最大程度地减少损耗并实现高PAE。

【技术实现步骤摘要】
功率放大电路以及电子设备
本技术涉及5G毫米波通信领域，尤其涉及一种功率放大电路以及电子设备。
技术介绍
在5G毫米波通信领域中，毫米波功率放大器很容易消耗整个系统功率预算的一半以上，价格较为昂贵，并且他们决定了整个发射器的性能，因此毫米波功率放大器的选取尤为重要。但在国内，即使是窄带毫米波功率放大器也很难保持出色的功效。现有技术中，对于窄带毫米波功率放大器(PowerAmplifier，简称PA)而言，其峰值功率附加效率(PowerAddedEfficiency，简称PAE)可能达到35+％，但要设计在整个24-42GHz范围内具有35+％PAE的毫米波PA变得非常困难，而要保持出色的PAE则更加困难度，CMOS功率放大器在线性度、输出功率效率等方面的性能较差。以下为现有几种材料的功率放大器：1)基于GaAs工艺的可变增益功率放大器单片微波集成电路(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，简称MMIC)：在6～9GHz频率范围内，1dB压缩点输出功率大于33dBm，当控制电压在－1～0V之间变化时，放大器的增益在5～40dB之间变化，增益控制范围达到了35dB。将功率放大器与增益控制电路制作在同一个单片集成电路上，面积仅为3.5mm×2.3mm，但其成本较高。2)基于氮化镓(GaN)的毫米波功率放大器：氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体的代表，具有大的禁带宽度、高的电子迁移率和击穿场强等优点，器件功率密度是Si、GaAs功率密度的10倍以上。由于其高频率、高功率、高效率、耐高温、抗辐射等优异特性，可以广泛应用于微波毫米波频段的尖端军事装备和民用通信基站等领域，但GaN是宽禁带半导体，极性太大，较难以通过高掺杂来获得较好的金属-半导体的欧姆接触，工艺复杂。3)基于InP的毫米波功率放大器：InP基半导体材料是以InP单晶为衬底而生长的化合物半导体材料，包括InGaAs、InA1As、InGaAsP以及GaAssb等材料。这些材料突出的特点是材料的载流子迁移率高、种类非常丰富、带隙从0.7到将近2.0eV、有利于进行能带剪裁。InP基器件具有高频、低噪声、高效率、抗辐照等特点，然而这种材料比GaAs更易碎，生长方法更复杂，材料更难处理。因此，这种技术不成熟。
技术实现思路
本技术提供一种功率放大电路以及电子设备，以解决宽带毫米波功率放大器成本高、工艺复杂的问题。根据本技术的第一方面，提供了一种功率放大电路，包括功率放大器、输入匹配网络和输出匹配网络，所述输入匹配网络的第一端连接输入节点，所述输入匹配网络的第二端连接所述功率放大器的第一端，所述功率放大器的第二端连接所述输出匹配网络的第一端，所述输出匹配网络的第二端连接输出节点，所述功率放大器为采用硅锗的多级级联功率放大器或采用硅锗的多级堆叠功率放大器。可选的，所述功率放大器为采用硅锗的二级级联功率放大器，所述多级级联功率放大器包括第一晶体管单元和第二晶体管单元；所述第一晶体管单元的控制极连接所述输入匹配网络的第二端和第一供电电源，所述第一晶体管单元的第一极接地，所述第一晶体管单元的第二极连接所述第二晶体管单元的控制极和第一电源，所述第二晶体管单元的控制极连接第二供电电源，所述第二晶体管单元的第一极接地，所述第二晶体管单元的第二极连接第一电源和输出匹配网络的第一端，所述第一晶体管单元与所述第二晶体管单元均为硅锗的晶体管单元。可选的，所述二级级联功率放大器还包括第一供电电感、第二供电电感、第一偏置电感、第二偏置电感、级间电感和级间电容；所述第一供电电感的一端连接所述第一供电电源，所述第一供电电感的另一端连接所述第一晶体管单元的控制极；所述第一偏置电感的一端连接第一电源，所述第一偏置电感的另一端连接所述第一晶体管单元的第二极；所述第二供电电感的一端连接所述第二供电电源，所述第二供电电感的另一端连接所述第二晶体管单元的控制极；所述第二偏置电感的一端连接第一电源，所述第二偏置电感的另一端连接所述第二晶体管单元的第二极；所述级间电容的一端连接所述第一晶体管单元的第一极，所述级间电容的另一端连接所述级间电感的一端，所述级间电感的另一端连接所述第二晶体管单元的控制极。可选的，所述功率放大器为采用硅锗的二级堆叠功率放大器，所述二级堆叠功率放大器包括第三晶体管单元和第四晶体管单元；所述第三晶体管单元的控制极连接所述输入匹配网络的第二端和第三供电电源，所述第三晶体管单元的第一极接地，所述第三晶体管单元的第二极连接所述第四晶体管单元的第一极；所述第四晶体管单元的控制极连接第四供电电源，所述第四晶体管单元的第二极连接第二电源和所述输出匹配网络的第一端；所述第三晶体管单元与所述第四晶体管单元均为硅锗的晶体管单元。可选的，所述二级堆叠功率放大器还包括第三供电电感、第四供电电感、第三偏置电感和第一供电电容；所述第三供电电感的一端连接所述第三供电电源，所述第三供电电感的另一端连接所述第三晶体管单元的控制极；所述第四供电电感的一端连接所述第四供电电源，所述第四供电电感的另一端连接所述第四晶体管单元的控制极；所述第三偏置电感的一端连接第二电源，所述第三偏置电感的另一端连接所述第四晶体管单元的第二极；所述第一供电电容的一端连接所述第四晶体管单元的控制极，所述第一供电电容的另一端接地。可选的，所述功率放大器为采用硅锗的三级堆叠功率放大器，所述三级堆叠功率放大器包括第五晶体管单元、第六晶体管单元和第七晶体管单元；所述第五晶体管单元的控制极连接所述输入匹配网络的第二端和第五供电电源，所述第五晶体管单元的第一极接地，所述第五晶体管单元的第二极连接所述第六晶体管单元的第一极；所述第六晶体管单元的控制极连接第六供电电源，所述第六晶体管单元的第二极连接所述第七晶体管单元的第一极；所述第七晶体管单元的控制极连接第七供电电源，所述第七晶体管单元的第二极连接第三电源和所述输出匹配网络的第一端；所述第五晶体管单元、所述第六晶体管单元与所述第七晶体管单元均为硅锗的晶体管单元。可选的，所述三级堆叠功率放大器还包括第五供电电感、第六供电电感、第七供电电感、第四偏置电感、第二供电电容和第三供电电容；所述第五供电电感的一端连接所述第五供电电源，所述第五供电电感的另一端连接所述第五晶体管单元的控制极；所述第六供电电感的一端连接所述第六供电电源，所述第六供电电感的另一端连接所述第六晶体管单元的控制极；所述第七供电电感的一端连接所述第七供电电源，所述第七供电电感的另一端连接所述第七晶体管单元的控制极；所述第四偏置电感的一端连接第三电源，所述第四偏置电感的另一端连接所述第七晶体管单元的第二极；所述第二供电电容的一端连接所述第六晶体管单元的控制极，所述第二供电电容的另一端接地；所述第三供电电容的一端连接所述第七晶体管单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率放大电路，其特征在于，包括功率放大器、输入匹配网络和输出匹配网络，所述输入匹配网络的第一端连接输入节点，所述输入匹配网络的第二端连接所述功率放大器的第一端，所述功率放大器的第二端连接所述输出匹配网络的第一端，所述输出匹配网络的第二端连接输出节点，所述功率放大器为采用硅锗的多级级联功率放大器或采用硅锗的多级堆叠功率放大器。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率放大电路，其特征在于，包括功率放大器、输入匹配网络和输出匹配网络，所述输入匹配网络的第一端连接输入节点，所述输入匹配网络的第二端连接所述功率放大器的第一端，所述功率放大器的第二端连接所述输出匹配网络的第一端，所述输出匹配网络的第二端连接输出节点，所述功率放大器为采用硅锗的多级级联功率放大器或采用硅锗的多级堆叠功率放大器。


2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大器为采用硅锗的二级级联功率放大器，所述多级级联功率放大器包括第一晶体管单元和第二晶体管单元；
所述第一晶体管单元的控制极连接所述输入匹配网络的第二端和第一供电电源，所述第一晶体管单元的第一极接地，所述第一晶体管单元的第二极连接所述第二晶体管单元的控制极和第一电源，所述第二晶体管单元的控制极连接第二供电电源，所述第二晶体管单元的第一极接地，所述第二晶体管单元的第二极连接第一电源和输出匹配网络的第一端，所述第一晶体管单元与所述第二晶体管单元均为硅锗的晶体管单元。


3.根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于，所述二级级联功率放大器还包括第一供电电感、第二供电电感、第一偏置电感、第二偏置电感、级间电感和级间电容；
所述第一供电电感的一端连接所述第一供电电源，所述第一供电电感的另一端连接所述第一晶体管单元的控制极；
所述第一偏置电感的一端连接第一电源，所述第一偏置电感的另一端连接所述第一晶体管单元的第二极；
所述第二供电电感的一端连接所述第二供电电源，所述第二供电电感的另一端连接所述第二晶体管单元的控制极；
所述第二偏置电感的一端连接第一电源，所述第二偏置电感的另一端连接所述第二晶体管单元的第二极；
所述级间电容的一端连接所述第一晶体管单元的第一极，所述级间电容的另一端连接所述级间电感的一端，所述级间电感的另一端连接所述第二晶体管单元的控制极。


4.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大器为采用硅锗的二级堆叠功率放大器，所述二级堆叠功率放大器包括第三晶体管单元和第四晶体管单元；
所述第三晶体管单元的控制极连接所述输入匹配网络的第二端和第三供电电源，所述第三晶体管单元的第一极接地，所述第三晶体管单元的第二极连接所述第四晶体管单元的第一极；
所述第四晶体管单元的控制极连接第四供电电源，所述第四晶体管单元的第二极连接第二电源和所述输出匹配网络的第一端；
所述第三晶体管单元与所述第四晶体管单元均为硅锗的晶体管单元。


5.根据权利要求4所述的功率放大电路，其特征在于，所述二级堆叠功率放大器还包括第三供电电感、第四供电电感、第三偏置电感和第一供电电容；
所述第三供电电感的一端连接所述第三供电电源，所述第三供电电感的另一端连接所述第三晶体管单元的控制极；
所述第四供电电感的一端连接所述第四供电电源，所述第四供电电感的另一端连接所述第四晶体管单元的控制极；
所述第三偏置电感的一端连接第二电源，所述第三偏置电感的另一端连接所述第四晶体管单元的第二极；
所述第一供电电容的一端连接所述第四晶体管单元的控制极，所述第一供电电容的另一端接地。


6.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大器为采用硅锗...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科举，张启超，
申请(专利权)人：富满微电子集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44