射频功率放大器制造技术

本发明专利技术提供了一种射频功率放大器，包括偏置电路，该偏置电路中，第三晶体管的基极连接至第三晶体管的集电极，集电极连接至基准电压源，发射极连接至第二晶体管的集电极；第二晶体管的基极连接至第二晶体管的集电极，发射极接地；第四晶体管的基极连接至第三晶体管的基极，集电极连接至供电电压源，发射极通过串联所述热效应抑制电阻后连接至第一晶体管的基极；第一电容的第一端连接至第四晶体管的发射极，第一电容的第二端连接接地；第二电容的第一端连接至第四晶体管的基极，第二电容的第二端连接至第一晶体管的集电极。与相关技术相比，本发明专利技术的射频功率放大器中，其偏置电路对晶体管热效抑制效果好且提供静态电流稳定性更优，输出功率高且一致性好。输出功率高且一致性好。输出功率高且一致性好。

【技术实现步骤摘要】
射频功率放大器


[0001]本专利技术涉及射频识别
，尤其涉及一种运用于移动通讯装置的射频功率放大器。

技术介绍

[0002]射频识别技术(RFID)为物联网万物互联的关键技术，射频前端模组包括低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、滤波器、开关、天线等，功率放大器是射频前端非常重要的模组，其作用为：将输出信号进行放大，由天线将被放大的信号发出。5G无线通信系统关键模块是位于发射机末级的射频功率放大器(Power Amplifier，RF)，其PA直接影响和决定发射机系统的输出功率、效率、增益、线性度、工作带宽、反射系数等各项性能指标，从而影响和决定整个5G无线通信系统的各项性能指标。5G频段分为两大范围，分别为450MHz～6GHz(简称Sub6G)和24.25GHz～52.6GHz(毫米波频段)。频率越高信号传播距离越短，因此基站覆盖半径较小，受到基站数量和高频信号传播的能量耗散等等问题，毫米波频段暂时不易实现5G通信系统广泛运用；其中N41、N77、N78、N79频段相对毫米波频率较低，且带宽较宽，因此，提出一种工作在Sub6G中N77频段的射频功率放大器尤为重要。
[0003]现有技术的射频功率放大器包括偏置电路、输入输出匹配网络、晶体管等。使用GaAs HBT工艺对射频功率放大器进行设计时，往往对偏置电路的要求较高。如图1所示，为现有技术的射频功率放大器电路原理图，其偏置电路模块中，RF
in
为信号输入端口，RF
out
为信号输出端口，V
bat
、V
cc
为供电电源，I1为偏置电路的偏置电流，Q0为晶体管。偏置电路是射频功率放大器的一个重要组成部分，为放大器提供直流偏置点，该偏置点将直接影响射频功率放大器的功率增益、效率和输出功率的线性度，偏置电路的稳定性直接决定功能性模块的稳定性。即，偏置电路的作用是在给定情况下为射频功率放大器提供一个稳定且适合的静态工作点，并确保其工作状态的稳定性，同时抑制晶体管参数随温度变化而产生的影响。支持5G移动通信的射频功率放大器，5G网络需要功率放大器提供更大的功率，晶体管的热效应将会增加剧烈。5G移动通信中N77频段为3.3GHz
‑
4.2GHz，因其频率较高，对射频功率放大器的输出功率有更高的要求，在输出更大功率的情况下，晶体管的自热效应将更加显著，现有技术的偏置电路对射频功率放大器将不再适用。
[0004]因此，实有必要提供一种新的射频功率放大器解决上述问题。

技术实现思路

[0005]针对以上现有技术的不足，本专利技术提出一种运用于5G移动通讯中，具有对晶体管热效抑制效果好且提供静态电流稳定性更优，输出功率高且一致性好的射频功率放大器。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种射频功率放大器，包括输入端、输出端，第一晶体管及偏置电路；所述第一晶体管的基极连接至所述输入端，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极连接至所述输出端，所述偏置电路搭接至所述第一晶体管的基极与所述输入端之间；
[0007]所述偏置电路包括：第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电容、第二电容、热效应抑制电阻；
[0008]所述第三晶体管的基极连接至所述第三晶体管的集电极，所述第三晶体管的集电极连接至基准电压源，所述第三晶体管的发射极连接至所述第二晶体管的集电极；
[0009]所述第二晶体管的基极连接至所述第二晶体管的集电极，所述第二晶体管的发射极接地；
[0010]所述第四晶体管的基极连接至所述第三晶体管的基极，所述第四晶体管的集电极连接至供电电压源，所述第四晶体管的发射极通过串联所述热效应抑制电阻后连接至所述第一晶体管的基极；
[0011]所述第一电容的第一端连接至所述第四晶体管的发射极，所述第一电容的第二端连接接地；
[0012]所述第二电容的第一端连接至所述第四晶体管的基极，所述第二电容的第二端连接至所述第一晶体管的集电极。
[0013]优选的，所述偏置电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第三晶体管的集电极串联所述第二电阻后连接至所述基准电压源，所述第二晶体管的发射极串联所述第一电阻后接地。
[0014]优选的，所述偏置电路还包括第三电阻，所述第三电阻串联于所述第四晶体管的基极与所述第二电容的第一端之间。
[0015]优选的，所述射频功率放大器还包括串联至所述输入端与所述第一晶体管的基极之间的输入匹配网络。
[0016]优选的，所述输入匹配网络为电容构成。
[0017]优选的，所述射频功率放大器还包括输出匹配网络，所述输出匹配网络连接至所述第一晶体管的集电极和所述输出端之间。
[0018]优选的，所述输出匹配网络由电感和第三电容构成；所述电感的一端连接至所述第一晶体管的集电极，所述电感的另一端连接至电路电压源；所述第三电容串联至所述第一晶体管的集电极与所述输出端之间。
[0019]与相关技术相比，本专利技术的射频功率放大器对偏置电路进行设计，结构简单，支持5G网络的工作频段(即高频信号)，该5G工作频段中，偏置电路由于设计的第一电容和第二电容的存在，将工作频段内的频率较低的一部分高频信号先经过第一电容滤波至地，以滤除该工作频段内频率较低的高频信号，而另一部分工作频段内频率较高的高频信号则依次经过第四晶体管的发射极、第四晶体管的基极、第二电容至第一晶体管的集电极，形成反馈结构，该反馈结构可将泄露的工作频段内频率较高的高频信号补充至输出信号中，因此有效提高了射频功率放大器在工作频段内的高频输出功率，且第四晶体管的基极电位保持不变，因此射频功率放大器的线性度得到有效提高。偏置电阻可有效的抑制晶体管的自热效应，有效提高偏置电路的稳定性，即可提供稳定的静态电流，因此可保持晶体管一直工作在稳定的静态工作点，以此确保功率放大器的增益、输出功率和输出功率线性度的稳定性。
附图说明
[0020]下面结合附图详细说明本专利技术。通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的上
述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
[0021]图1为现有技术的射频功率放大器的电路原理图；
[0022]图2为现有技术的射频功率放大器的电路图；
[0023]图3为图2的偏置点移动示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例一射频功率放大器的电路图；
[0025]图5为本专利技术实施例二射频功率放大器的电路图；
[0026]图6为图2中现有技术的射频功率放大器的偏置电路得到的输出功率和功率附加效率仿真效果图；
[0027]图7为本专利技术射频功率放大器的偏置电路得到的输出功率和功率附加效率仿真效果图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0029]在此记载的具体实施方式/实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本专利技术实施方式及本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频功率放大器，包括输入端、输出端，第一晶体管及偏置电路；所述第一晶体管的基极连接至所述输入端，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极连接至所述输出端，所述偏置电路搭接至所述第一晶体管的基极与所述输入端之间，其特征在于，所述偏置电路包括：第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第一电容、第二电容、热效应抑制电阻；所述第三晶体管的基极连接至所述第三晶体管的集电极，所述第三晶体管的集电极连接至基准电压源，所述第三晶体管的发射极连接至所述第二晶体管的集电极；所述第二晶体管的基极连接至所述第二晶体管的集电极，所述第二晶体管的发射极接地；所述第四晶体管的基极连接至所述第三晶体管的基极，所述第四晶体管的集电极连接至供电电压源，所述第四晶体管的发射极通过串联所述热效应抑制电阻后连接至所述第一晶体管的基极；所述第一电容的第一端连接至所述第四晶体管的发射极，所述第一电容的第二端连接接地；所述第二电容的第一端连接至所述第四晶体管的基极，所述第二电容的第二端连接至所述第一晶体管的集电极。2.根据权利要求1所述的射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢志远，赵宇霆，郭嘉帅，
申请(专利权)人：深圳飞骧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：