基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放大器制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放大器中，射频输入信号RFin依次通过输入匹配网络、第一级双路放大电路后，经过第一级双路放大电路的放大后，一路放大信号依次通过所述第一级匹配网络、所述第二级单路放大电路、所述第一变压器T1后变换为两路差分信号，该两路差分信号经过所述第三级双路放大电路，然后通过所述第二变压器T2合成为一路信号，该路合成的信号和经第一级双路放大电路的放大后的另一路放大信号一同传输至所述第三变压器T3，从而通过第三变压器T3进行信号合成为一路射频输出信号RFout，通过上述方式，够降低阻抗匹配难度，且可以有效优化输入回波损耗和增益，还有利于提高输出功率。高输出功率。高输出功率。

【技术实现步骤摘要】
基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放大器


[0001]本技术涉及功率放大器
，尤其涉及一种基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放大器。

技术介绍

[0002]5G无线通信系统的关键模块是位于发射机末级的射频功率放大器(RF Power Amplifier)，射频功率放大器的作用为将信号进行放大，然后由天线将放大的信号发出。射频功率放大器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。射频功率放大器中通常会用到阻抗匹配网络，现有的匹配网络一般为一个到几个电容电感之间的串并联组合，电容电感的阻抗匹配网络的作用是使得射频功率放大器的输入输出端口与50欧姆端口连接时实现阻抗变化，根据不同放大器的需求达到最大增益传输或最大功率传输等效果。
[0003]现有阻抗匹配网络多为“Π型”、“T型”、“L型”，然而，5G无线通信系统中的射频功率放大器的输出功率更大，因此设计和实现高功率需要更多的晶体管，增加了匹配的难度；并且在高频下的电容、电感、电阻将产生较大的寄生效应，导致器件的实际值与理想值有一定差距，由此可知高频下的阻抗匹配将更加困难；并且，若仅使用电容、电感的传统匹配结构，难以将输入回波损耗、增益匹配至一个较好的状态。

技术实现思路

[0004]本技术实施例提供一种基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放大器，能够降低阻抗匹配难度，且可以有效优化输入回波损耗和增益，有利于提高输出功率。
[0005]为了解决上述技术问题，一方面，本技术实施例提供一种基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放大器，包括输入匹配网络、第一级双路放大电路、第一级匹配网络、第二级单路放大电路、第二级变压器匹配网络、第三级双路放大电路以及输出变压器匹配网络；
[0006]所述第二级变压器匹配网络包括第一变压器T1，所述输出变压器匹配网络包括第二变压器T2和第三变压器T3；
[0007]射频输入信号RFin通过所述输入匹配网络传输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的两个输出端分别与所述第一级匹配网络的输入端和所述第三变压器T3的一个输入端连接；所述第一级匹配网络的输出端与所述第二级单路放大电路的输入端连接，所述第一变压器T1的两个输入端分别与所述第二级单路放大电路的输出端和供电电压Vcc2连接，所述第一变压器T1的两个输出端分别与所述第三级双路放大电路的两个输入端连接，所述第三级双路放大电路的两个输出端分别与所述第二变压器T2的两个输入端连接，所述第二变压器T2的两个输出端分别与地端和所述第三变压器T3的另一个输入端连接，所述第三变压器T3的一个输出端用于输出射频输出信号RFout，所述第三
变压器T3的另一个输出端接地。
[0008]更进一步地，所述输入匹配网络包括第四变压器T4、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1以及两个第三电容C3；
[0009]所述第四变压器T4的一个输入端用于输入所述射频输入信号RFin，所述第四变压器T4的另一个输入端通过所述第一电感L1接地，所述第一电容C1和第二电容C2的一端分别与所述第四变压器T4的两个输入端连接，所述第一电容C1和第二电容C2的另一端均接地，所述第四变压器T4的两个输出端分别通过所述两个第三电容C3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，所述输入匹配网络包括两路呈镜像的π型电路，每路所述π型电路包括高通π型LC单元、第四电容C4和基极电阻R0；
[0011]所述高通π型LC单元的输入端用于输入射频输入信号RFin，所述高通π型LC单元的输出端依次通过所述第四电容C4和基极电阻R0与所述第一级双路放大电路的一个输入端连接。
[0012]更进一步地，所述第一级匹配网络包括高通T型LC单元和第二电感L2；
[0013]所述高通T型LC单元的输入端与所述第二电感L2的一端连接，且连接节点作为所述第一级匹配网络的输入端与所述第一级双路放大电路的一个输出端连接，所述第二电感L2的另一端连接供电电压Vcc1，所述高通T型LC单元的输出端作为所述第一级匹配网络的输出端与所述第二级单路放大电路的输入端连接。
[0014]更进一步地，所述第二级变压器匹配网络还包括第五电容C5、第六电容C6、第三电感L3、两个第四电感L4以及两个第七电容C7；
[0015]所述第五电容C5和所述第六电容C6的一端分别与所述第一变压器T1的两个输入端连接，所述第五电容C5和所述第六电容C6的另一端均接地，所述第一变压器T1的用于接供电电压Vcc2的输入端通过所述第三电感L3与所述供电电压Vcc2连接，所述两个第四电感L4的一端分别与所述第一变压器T1的两个输出端连接，所述两个第四电感L4的另一端均接地，所述两个第七电容C7分别串联在所述第一变压器T1的两个输出端和所述第三级双路放大电路的两个输入端之间。
[0016]更进一步地，所述输出变压器匹配网络还包括两个第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五电感L5以及第六电感L6；
[0017]所述两个第八电容C8的一端分别与所述第二变压器T2的两个输入端连接，所述两个第八电容C8的另一端均接地，所述第二变压器T 2的接地的输出端通过所述第五电感L5接地，且所述第九电容C9的一端与所述第二变压器T2的接地的输出端连接，所述第九电容C9的另一端接地，所述第三变压器T3的接地的输出端通过所述第六电感L6接地，所述第十电容C10的一端与所述第三变压器T3的接地的输出端连接，所述第十电容C10的另一端接地。
[0018]更进一步地，还包括第一放大单元和级间匹配网络一；所述第一级双路放大电路中与所述第三变压器T3的输入端连接的输出端，依次通过所述级间匹配网络一和所述第一放大单元与所述第三变压器T3的输入端连接。
[0019]更进一步地，还包括第二放大单元和级间匹配网络二；所述第一放大单元依次通过所述级间匹配网络二和所述第二放大单元与所述第三变压器T3的输入端连接。
[0020]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，所述第二级单路放大电路包括一个第二晶体管Q2，所述第三级双路放大电路包括两个第三晶体管Q3；
[0021]其中所述两个第一晶体管Q1的基极分别对应为所述第一级双路放大电路的两个输入端，所述两个第一晶体管Q1的集电极分别对应为第一级双路放大电路的两个输出端，所述两个第一晶体管Q1的发射极均接地；所述第二晶体管Q2的基极和集电极分别对应为所述第二级单路放大电路的输入端和输出端，所述第二晶体管Q2的发射极接地；所述两个第三晶体管Q3的基极分别对应为所述第三级双路放大电路的两个输入端，所述两个第三晶体管Q3的集电极分别对应为第三级双路放大电路的两个输出端，所述两个第三晶体管Q3的发射极均接地。
[0022]有益效果：本技术的基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变压器匹配的三路功率合成的射频功率放大器，其特征在于，包括输入匹配网络、第一级双路放大电路、第一级匹配网络、第二级单路放大电路、第二级变压器匹配网络、第三级双路放大电路以及输出变压器匹配网络；所述第二级变压器匹配网络包括第一变压器T1，所述输出变压器匹配网络包括第二变压器T2和第三变压器T3；射频输入信号RFin通过所述输入匹配网络传输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的两个输出端分别与所述第一级匹配网络的输入端和所述第三变压器T3的一个输入端连接；所述第一级匹配网络的输出端与所述第二级单路放大电路的输入端连接，所述第一变压器T1的两个输入端分别与所述第二级单路放大电路的输出端和供电电压Vcc2连接，所述第一变压器T1的两个输出端分别与所述第三级双路放大电路的两个输入端连接，所述第三级双路放大电路的两个输出端分别与所述第二变压器T2的两个输入端连接，所述第二变压器T2的两个输出端分别与地端和所述第三变压器T3的另一个输入端连接，所述第三变压器T3的一个输出端用于输出射频输出信号RFout，所述第三变压器T3的另一个输出端接地。2.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括第四变压器T4、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1以及两个第三电容C3；所述第四变压器T4的一个输入端用于输入所述射频输入信号RFin，所述第四变压器T4的另一个输入端通过所述第一电感L1接地，所述第一电容C1和第二电容C2的一端分别与所述第四变压器T4的两个输入端连接，所述第一电容C1和第二电容C2的另一端均接地，所述第四变压器T4的两个输出端分别通过所述两个第三电容C3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所述的射频功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括两路呈镜像的π型电路，每路所述π型电路包括高通π型LC单元、第四电容C4和基极电阻R0；所述高通π型LC单元的输入端用于输入射频输入信号RFin，所述高通π型LC单元的输出端依次通过所述第四电容C4和基极电阻R0与所述第一级双路放大电路的一个输入端连接。4.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一级匹配网络包括高通T型LC单元和第二电感L2；所述高通T型LC单元的输入端与所述第二电感L2的一端连接，且连接节点作为所述第一级匹配网络的输入端与所述第一级双路放大电路的一个输出端连接，所述第二电感L2的另一端连接供电电压Vcc1，所述高通T型LC单元的输出端作为所述第一级匹配网络的输出端与所述第二级单路放大电路的输入端连接。5.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所...

【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：