一种多路功率合成的射频功率放大器及射频前端架构制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种多路功率合成的射频功率放大器及射频前端架构，所述射频功率放大器包括依次连接的第一级变压器匹配网络、第一级双路放大电路、第二级变压器匹配网络、第二级四路放大电路、第三级变压器匹配网络、第三级八路放大电路以及输出变压器匹配网络；通过各级变压器匹配网络，可以实现对单端的射频输入信号RFin依次转换为两路差分信号、四路差分信号、八路差分信号，然后再将八路差分信号合成为一路射频输出信号RFout进行输出，由此，通过上述方式可以有效的缩小了版图面积，同时对增益和输出回波损耗的优化的效果有显著提升，且可获得较高的输出功率。且可获得较高的输出功率。且可获得较高的输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种多路功率合成的射频功率放大器及射频前端架构


[0001]本技术涉及功率放大器
，尤其涉及一种多路功率合成的射频功率放大器及射频前端架构。

技术介绍

[0002]射频功率放大器做为发射机重要的组成部分，位于发射机的末级，其主要功能是对前级的射频信号进行无失真放大，并且从天线端将放大之后的信号发出。针对应用场景的不同，功率放大器需要达到不同的输出功率、线性度、效率等，并以此保证信号可在适当的距离被安全、有效、可靠的接收。现有的传统阻抗匹配网络可以由集总参数的电抗元件(如电容、电感)构成，也可以由分布参数原件(如微带线、带状线)构成。典型的匹配网络拓扑结构由集总元件构成的“L”型、“Π”型和“T”型匹配网络，还有分布式的传输线匹配网络。
[0003]在5G移动通信通信技术的N77(3.3GHz—4.2GHz)频段内，因为高频下的各个元器件均会产生不同程度的寄生效应，并且在输出功率很大的情况需要更大的晶体管发射极总面积，意味着需要多个晶体管并联才可达到设计所需的输出功率。而多个晶体管并联将导致其输入端和输出端的阻抗值非常小，在设计匹配时将非常困难，无论是“L”型、“Π”型还是“T”型匹配网络，均要多个拓扑结构级联或增加电抗元件，才能进行匹配。然而，增加级联拓扑结构或电抗元件，不仅会使得版图面积增大，增加了流片的成本；每多引入一个拓扑结构或电抗元件，还将导致匹配结构的插损增大，将对整体电路的增益和输出功率带来较大影响。

技术实现思路

[0004]本技术实施例提供一种多路功率合成的射频功率放大器，能够有效的缩小了版图面积，同时没有带来额外的插损，对增益和输出回波损耗的优化的效果有显著提升，且有利于获得较高的输出功率。
[0005]为了解决上述技术问题，第一方面，本技术实施例提供一种多路功率合成的射频功率放大器，包括依次连接的第一级变压器匹配网络、第一级双路放大电路、第二级变压器匹配网络、第二级四路放大电路、第三级变压器匹配网络、第三级八路放大电路以及输出变压器匹配网络；
[0006]所述第一级变压器匹配网络的输入端与射频输入信号RFin连接，用以将所述射频输入信号RFin变为两路第一差分信号，并将所述两路第一差分信号分别输出至所述第一级双路放大电路的两个输入端；所述第一级双路放大电路将所述两路第一差分信号放大后分别输出给所述第二级变压器匹配网络的两个输入端，所述第二级变压器匹配网络将放大后的所述两路第一差分信号转换为四路第二差分信号，并将所述四路第二差分信号分别输出至所述第二级四路放大电路的四个输入端，所述第二级四路放大电路将所述四路第二差分信号放大后分别输出给第三级变压器匹配网络的四个输入端；
[0007]所述第三级变压器匹配网络将放大后的所述四路第二差分信号转换为八路第三
差分信号，并将所述八路第三差分信号分别输出至所述第三级八路放大电路的八个输入端；所述第三级八路放大电路将所述八路第三差分信号放大后分别输出给所述输出变压器匹配网络的八个输入端，所述输出变压器匹配网络将所述八路第三差分信号合成为一路射频输出信号RFout，并输出所述射频输出信号RFout。
[0008]更进一步地，所述第一级变压器匹配网络包括一个第一变压器T1、一个第一电感L1、两个第一电容C1；
[0009]所述第一变压器T1的一个输入端作为所述第一级变压器匹配网络的输入端与射频输入信号RFin连接，所述第一变压器T1的另一个输入端通过所述第一电感L1接地；所述第一变压器T1的两个输出端分别作为所述第一级变压器匹配网络的两个输出端，并分别通过所述两个第一电容C1与所述第一级双路放大电路的两个输入端连接。
[0010]更进一步地，所述第二级变压器匹配网络包括两个第二变压器T2、两个第二电感L2以及四个第二电容C2；
[0011]每个所述第二变压器T2的其中一个输入端作为所述第二级变压器匹配网络的一个输入端，与所述第一级双路放大电路的一个输出端连接；每个所述第二变压器T2的另一个输入端通过一个所述第二电感L2接地；
[0012]每个所述第二变压器T2的每个输出端作为述第二级变压器匹配网络的一个输出端，通过一个第二电容C2与所述第二级四路放大电路的一个输入端连接。
[0013]更进一步地，所述第三级变压器匹配网络包括四个第三变压器T3、四个第三电感L3以及八个第三电容C3；
[0014]每个所述第三变压器T3的一个输入端作为所述第三级变压器匹配网络的一个输入端，与所述第二级四路放大电路的一个输出端连接；每个所述第三变压器T3的另一个输入端通过一个所述第三电感L3连接供电电压Vcc2；
[0015]每个所述第三变压器T3的每个输出端作为述第三级变压器匹配网络的一个输出端，通过一个第三电容C3与所述第三级八路放大电路的一个输入端连接。
[0016]更进一步地，所述输出变压器匹配网络包括四个第四变压器T4、两个第五变压器T5、一个第六变压器T6、四个第四电感L4、四个第五电感L5、两个第六电感L6、两个第七电感L7、以及一个第八电感L8；
[0017]每个所述第四变压器T4的两个输入端作为所述输出变压器匹配网络的两个输入端，与所述第三级八路放大电路的两个输出端连接；每个所述第四变压器T4的一个输出端通过一个所述第四电感L4与一个所述第五变压器T5的一个输入端连接，每个所述第四变压器T4的另一个输出端通过一个所述第五电感L5接地；
[0018]每个所述第五变压器T5的一个输出端通过一个所述第六电感L6与所述第六变压器T6的一个输入端连接，每个所述第五变压器T5的另一个输出端通过一个所述第七电感L7接地；
[0019]所述第六变压器T6的一个输出端作为所述输出变压器匹配网络的输出端，用于输出射频输出信号RFout，所述第六变压器T6的另一个输出端通过所述第八电感L8接地。
[0020]更进一步地，所述输出变压器匹配网络包括四个第七变压器T7、一个第八变压器T8、四个第九电感L9以及一个第十电感L10；
[0021]每个所述第七变压器T7的两个输入端作为所述输出变压器匹配网络的两个输入
端，与所述第三级八路放大电路的两个输出端连接；其中两个所述第七变压器T7的一个输出端相连接，并且连接节点与所述第八变压器T8的一个输入端连接，所述其中两个所述第七变压器T7的另一个输出端通过一个所述第九电感L9接地；另外两个所述第七变压器T7的一个输出端相连接，并且连接节点与所述第八变压器T8的另一个输入端连接，所述另外两个所述第七变压器T7的另一个输出端通过一个所述第九电感L9接地；所述第八变压器T8的一个输出端作为所述输出变压器匹配网络的输出端，用于输出射频输出信号RFout，所述第八变压器T8的另一个输出端通过所述第十电感L10接地。
[0022]更进一步地，所述第一级双路放大电路包括两个第一晶体管Q1，每个第一晶体管Q1用于实现一路放大电路，所述第二级四路放大电路包括四个第二晶体管Q2，每个所述第二晶体管Q2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多路功率合成的射频功率放大器，其特征在于，包括依次连接的第一级变压器匹配网络、第一级双路放大电路、第二级变压器匹配网络、第二级四路放大电路、第三级变压器匹配网络、第三级八路放大电路以及输出变压器匹配网络；所述第一级变压器匹配网络的输入端与射频输入信号RFin连接，用以将所述射频输入信号RFin变为两路第一差分信号，并将所述两路第一差分信号分别输出至所述第一级双路放大电路的两个输入端；所述第一级双路放大电路将所述两路第一差分信号放大后分别输出给所述第二级变压器匹配网络的两个输入端，所述第二级变压器匹配网络将放大后的所述两路第一差分信号转换为四路第二差分信号，并将所述四路第二差分信号分别输出至所述第二级四路放大电路的四个输入端，所述第二级四路放大电路将所述四路第二差分信号放大后分别输出给第三级变压器匹配网络的四个输入端；所述第三级变压器匹配网络将放大后的所述四路第二差分信号转换为八路第三差分信号，并将所述八路第三差分信号分别输出至所述第三级八路放大电路的八个输入端；所述第三级八路放大电路将所述八路第三差分信号放大后分别输出给所述输出变压器匹配网络的八个输入端，所述输出变压器匹配网络将所述八路第三差分信号合成为一路射频输出信号RFout，并输出所述射频输出信号RFout。2.根据权利要求1所述的多路功率合成的射频功率放大器，其特征在于，所述第一级变压器匹配网络包括一个第一变压器T1、一个第一电感L1、两个第一电容C1；所述第一变压器T1的一个输入端作为所述第一级变压器匹配网络的输入端与射频输入信号RFin连接，所述第一变压器T1的另一个输入端通过所述第一电感L1接地；所述第一变压器T1的两个输出端分别作为所述第一级变压器匹配网络的两个输出端，并分别通过所述两个第一电容C1与所述第一级双路放大电路的两个输入端连接。3.根据权利要求1所述的多路功率合成的射频功率放大器，其特征在于，所述第二级变压器匹配网络包括两个第二变压器T2、两个第二电感L2以及四个第二电容C2；每个所述第二变压器T2的其中一个输入端作为所述第二级变压器匹配网络的一个输入端，与所述第一级双路放大电路的一个输出端连接；每个所述第二变压器T2的另一个输入端通过一个所述第二电感L2接地；每个所述第二变压器T2的每个输出端作为述第二级变压器匹配网络的一个输出端，通过一个第二电容C2与所述第二级四路放大电路的一个输入端连接。4.根据权利要求1所述的多路功率合成的射频功率放大器，其特征在于，所述第三级变压器匹配网络包括四个第三变压器T3、四个第三电感L3以及八个第三电容C3；每个所述第三变压器T3的一个输入端作为所述第三级变压器匹配网络的一个输入端，与所述第二级四路放大电路的一个输出端连接；每个所述第三变压器T3的另一个输入端通过一个所述第三电感L3连接供电电压V...

【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：新型
国别省市：