MMIC射频功率放大器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种MMIC射频功率放大器，其中，放大器芯片单元用于将单端输入信号放大，并将单端输入信号转换为两路差分输入信号；输出LC巴伦用于将两路差分输入信号转换实现合路为一路单端输出信号；输出LC巴伦包括串接于第一路差分输入信号的第一LC单元和串接于第二路差分输入信号的第二LC单元；二次三次谐波陷波网络用于将单端输出信号实现二次三次谐波抑制后输出给输出端。与现有技术相比，本实用新型专利技术的MMIC射频功率放大器输出功率高、谐波抑制效果好且可靠性高。谐波抑制效果好且可靠性高。谐波抑制效果好且可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
MMIC射频功率放大器


[0001]本技术涉及射频集成电路设计
，尤其涉及一种运用于卫星移动通讯装置的MMIC射频功率放大器。

技术介绍

[0002]卫星移动通信系统要求卫星移动通信手持终端能够最大发射 5W功率等级的大功率，输出谐波的功率低于
‑
45dBm，且在负载失配的高驻波比条件下仍能可靠的工作。卫星移动通信手持终端的发射性能是由发射链路最末级的器件射频功率放大器的性能决定的，射频功率放大器输出功率等级、谐波性能、可靠性决定了发射机的整体性能。一般情况下，射频功率放大器工作在大信号模式下，射频功率管输出信号中含有较大的输出谐波分量，尤其是二阶三阶谐波分量的幅值最大。输出信号中的谐波分量会干扰其它信道的信号。设计的射频功率放大器必须能够有效抑制输出信号中的谐波分量。
[0003]现有技术中，设计单片微波集成电路MMIC的主要集成电路工艺包括CMOS、SiGe HBT和GaAs HBT工艺。CMOS工艺广泛应用于数字电路、信号处理、射频收发器等电路中，在成本上具有优势。不过对于射频功率放大器设计而言，CMOS器件较低的击穿电压限制了其用于设计较大功率的应用。同样，基于硅基材料的 SiGe HBT，常常被用于设计中小功率的驱动放大器以及低噪声放大器。因为GaAs HBT在击穿电压、线性特性、带宽和效率上的优势，工程实践中更多采用GaAs HBT来设计射频功率放大器。但常见的GaAs HBT器件的击穿电压只有十几伏，射频功率放大器只能设计在低电源电压工作条件下，典型卫星移动通信手持终端工作电源电压为5V，4.5V，3.7V等，要输出5W功率等级的射频信号，较大的工作电流会流过功率放大管。为了保证功率放大管可靠的工作，单端结构的射频功率放大器的饱和输出功率往往被限制在3W 左右，要输出更大的功率，需要使用功率合成的方法。然而，如图一所示，现有技术的无线通信系统常常要求射频功率放大器是单端输入、单端输出结构，需要使用巴伦Balun完成单端和差分的转换。图1所示的是现有技术中常用的螺旋线巴伦Balun构成的射频功率放大器，输入端RFin由Balun1完成单端到差分的转换，输出端 RFout由Balun2完成差分到单端的转换，同时完成两路功率的合成。
[0004]然而，单片微波集成电路(Monolithic Microwave IntegratedCircuit，MMIC)的工艺特性决定了射频功率放大器要输出5W功率等级的功率，射频功率管需要在极限条件下工作。受到GaAs HBT 击穿电压的限制，必须限制GaAs HBT射频功率管的最大输出功率，以保证在天线负载失配时射频功率放大器仍能可靠的工作。螺旋线巴伦插损较大，在射频功率放大器的输出端，射频功率经过螺旋线Balun2后的损耗较大，不利于输出射频大功率。
[0005]因此，实有必要提供一种新的MMIC射频功率放大器解决上述问题。

技术实现思路

[0006]针对以上相关技术的不足，本技术提出一种输出功率高、谐波抑制效果好且可靠性好的MMIC射频功率放大器。
[0007]为了解决上述技术问题，本技术提供了一种MMIC射频功率放大器，包括依次连接的输入端、放大器芯片单元、输出LC巴伦、二次三次谐波陷波网络以及输出端；
[0008]所述放大器芯片单元用于将所述输入端接入的一路单端输入信号增益放大，并将一路所述单端输入信号转换为第一路差分输入信号和第二路差分输入信号；
[0009]所述输出LC巴伦用于将所述第一路差分输入信号和所述第二路差分输入信号转换实现合路为一路单端输出信号；所述输出LC巴伦包括串接于所述第一路差分输入信号的第一LC单元和串接于所述第二路差分输入信号的第二LC单元；所述第一LC单元包括串联至所述第一路差分输入信号的第一电容以及连接于所述第一电容的第一端和地之间的第一电感；所述第二LC单元包括串接至所述第二路差分输入信号的第二电感以及连接于所述第二电感的第一端与地之间的第二电容；所述第一电容的第二端和所述第二电感的第二端合路输出一路所述单端输出信号；
[0010]所述二次三次谐波陷波网络用于将所述单端输出信号实现二次三次谐波抑制后输出给所述输出端。
[0011]优选的，所述二次三次谐波陷波网络包括依次串连于所述输出LC 巴伦与所述输出端之间的第三电感、第四电感、第五电感，以及第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器；所述第一谐振器包括第三电容和第六电感，所述第三电容的第一端连接至所述第三电感和所述第四电感之间，所述第三电容的第二端经串联所述第六电感后接地；所述第二谐振器包括第四电容和第七电感，所述第四电容的第一端连接至所述第四电感和所述第五电感之间，所述第四电容的第二端经串联所述第七电感后接地；所述第三谐振器包括第五电容和第八电感，所述第五电容的第一端连接至所述第五电感和所述输出端之间，所述第五电容的第二端经串联所述第八电感后接地。
[0012]优选的，所述第三电容和所述第六电感串联谐振在三次谐波频率上。
[0013]优选的，所述第四电容和所述第七电感，以及所述第五电容和所述第八电感均串联谐振在二次谐波频率上。
[0014]优选的，所述第三电感、所述第四电感以及所述第五电感均为贴片电感，所述第六电感、所述第七电感以及所述第八电感均为百pH量级电感。
[0015]优选的，所述放大器芯片单元为三级放大结构，包括第一级放大单元、第二级放大单元、螺旋线巴伦器件、第三级放大单元；
[0016]所述第一级放大单元和所述第二级放大单元串联，用以对所述输入端的所述单端输入信号实现增益放大；
[0017]所述螺旋线巴伦器件为变压器，包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的第一端与所述第二级放大单元的输出连接，所述初级线圈的第二端接地；所述次级线圈的两端实现差分转换并分别输出所述第一路差分输入信号和所述第二路差分输入信号；
[0018]所述第三级放大单元包括分别连接至所述次级线圈的两端的第三放大器和第四放大器，用以分别将所述第一路差分输入信号和所述第二路差分输入信号进行放大。
[0019]优选的，所述放大器芯片单元还包括第一匹配电容、第二匹配电容、第一过孔以及第二过孔；所述第一匹配电容与所述第一过孔串联后共同连接至所述第三放大器的输出与接地之间；所述第二匹配电容与所述第二过孔串联后共同连接至所述第四放大器与接地之间。
[0020]优选的，所述第一级放大单元为第一晶体管、所述第二级放大单元为第二晶体管，所述第三放大器为第三晶体管，所述第四放大器为第四晶体管；所述放大器芯片单元还包括第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第九电感、第十电感、第十一电感以及级间匹配电路；
[0021]所述第一晶体管的基极经串联所述第六电容后连接至所述输入端，所述第一晶体管的集电极经串联所述第九电感后连接至电压源，所述第一晶体管的发射集连接至接地；
[0022]所述第二晶体管的基极经串联所述级间匹配电路后连接至所述第一晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MMIC射频功率放大器，其特征在于，包括依次连接的输入端、放大器芯片单元、输出LC巴伦、二次三次谐波陷波网络以及输出端；所述放大器芯片单元用于将所述输入端接入的一路单端输入信号增益放大，并将一路所述单端输入信号转换为第一路差分输入信号和第二路差分输入信号；所述输出LC巴伦用于将所述第一路差分输入信号和所述第二路差分输入信号转换实现合路为一路单端输出信号；所述输出LC巴伦包括串接于所述第一路差分输入信号的第一LC单元和串接于所述第二路差分输入信号的第二LC单元；所述第一LC单元包括串联至所述第一路差分输入信号的第一电容以及连接于所述第一电容的第一端和地之间的第一电感；所述第二LC单元包括串接至所述第二路差分输入信号的第二电感以及连接于所述第二电感的第一端与地之间的第二电容；所述第一电容的第二端和所述第二电感的第二端合路输出一路所述单端输出信号；所述二次三次谐波陷波网络用于将所述单端输出信号实现二次三次谐波抑制后输出给所述输出端。2.根据权利要求1所述的MMIC射频功率放大器，其特征在于，所述二次三次谐波陷波网络包括依次串连于所述输出LC巴伦与所述输出端之间的第三电感、第四电感、第五电感，以及第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器；所述第一谐振器包括第三电容和第六电感，所述第三电容的第一端连接至所述第三电感和所述第四电感之间，所述第三电容的第二端经串联所述第六电感后接地；所述第二谐振器包括第四电容和第七电感，所述第四电容的第一端连接至所述第四电感和所述第五电感之间，所述第四电容的第二端经串联所述第七电感后接地；所述第三谐振器包括第五电容和第八电感，所述第五电容的第一端连接至所述第五电感和所述输出端之间，所述第五电容的第二端经串联所述第八电感后接地。3.根据权利要求2所述的MMIC射频功率放大器，其特征在于，所述第三电容和所述第六电感串联谐振在三次谐波频率上。4.根据权利要求2所述的MMIC射频功率放大器，其特征在于，所述第四电容和所述第七电感，以及所述第五电容和所述第八电感均串联谐振在二次谐波频率上。5.根据权利要求2所述的MMIC射频功率放大器，其特征在于，所述第三电感、所述第四电感以及所述第五电感均为贴片电感，所述第六电感、所述第七电感以及所述第八电感均为百pH量级电感。6.根据权利要求1所述的MMIC射频功率放大器，其特征在于，所述放大器芯片单元为三级放大结构，包括第一级放大单元、第二级放大单元、螺旋线巴伦器件、第三级放大单元；所述第一级放大单元和所述第二级放大单元串联，用以对所述输入端的所述单端输入信号实现增益放大；所述螺旋线巴伦器件为变压器，包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈的第一端与所述第二级放大单元的输出连接，所述初级线圈的第二端接地；所述次级线圈的两端实现差分转换并分别输出所述第一路差分输入信号和所述第二路差分输入信号；所述第三级放大单元包括分别连接至所述次级线圈的两端的第三放大器和第四放大器，用以分别将所述第一路差分输入信号和所述第二路差分输入信号进行放大。7.根据权利要求6所述的MMIC射频功率放大器，其特征在于，所述放大器芯片单元还包括第一匹配电容、第二匹配电容、第一过孔以及第二过孔；所述第一匹配电容与所述第一过
孔串联后共同连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳军，宣凯，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：