使用功率合成器的功率放大器制造技术

在此公开一种使用功率合成器的功率放大器，该功率放大器通过使用传输线变压器合成由用在无线通信系统中的多个功率放大器所产生的功率从而能将功率损耗最小化并提高大输出功率的功率放大器的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用功率合成器的功率放大器，并且更具体地，涉及一 种通过使用传输线变压器合成由用在无线通信系统中的多个功率放大器所 产生的功率，从而能将功率损耗最小化并提高大输出功率的功率放大器的效 率的使用功率合成器的功率放大器。
技术介绍
功率合成器和功率放大器用于允许无线通信系统的发射机以大输出功 率发射射频信号。图1为显示一般功率放大器的结构的图。如图1所示，该功率放大器包括放大器单元，所述放大器单元包括功率晶体管101和匹配电路102，所述匹配电路102用于将与输出端口 103连接 的负载电阻的阻值转变为允许功率放大器101产生大功率的负载电阻的阻 值。通常，在无线通信系统中，连接到所述输出端口 103的负载电阻的阻值 为50Q，但是，Rload—optimum的阻值不是50Q。因此需要匹配电路102。为了得到比图1所示功率放大器的输出功率更大的输出功率，这就需要 比所述功率晶体管101更大的放大器单元。图2为显示使用若干个放大器产生大输出功率的一般放大器的结构图。在图2中，放大器单元201包括若干个功率晶体管101，使得产生的输 出功率比所述功率晶体管101产生的功率大。如图2所示，在所述一般功率放大器中，所述放大器单元201产生的输 出功率被功率合成器和匹配电路202合成。此时，所述功率应当被所述匹配电路202合成使得功率损耗被最小化。通常，所述匹配电路202包括如电感器或电容器等无源元件的组合。 然而，由于形成在具有集成CMOS的硅衬底上的这些无源元件具有大寄生电阻部件，因此，在所述功率合成器和所述匹配电路202中产生大功率损耗。在目前技术水平下，如果产生几瓦特输出功率的功率放大器形成在硅衬 底上，那么在所述功率合成器和匹配电路中产生的功率损耗达到在所述功率 晶体管中产生的功率的50%。因此，在目前技术水平下，通过在硅衬底上集成所有的无源元件得到的 功率放大器是不具备商业化的。为了克服上述问题，在目前大多数功率放大器中，无源元件是由具有小 寄生电阻部件的化合物半导体制成或在非集成的片外(off-chip)执行。但是， 这种方法增加了功率放大器的制造成本。
技术实现思路
因此，考虑到上述问题做出本专利技术，本专利技术的目的是提供一种使用功率 合成器的功率放大器，该功率放大器通过使用传输线变压器合成由用在无线 通信系统中的多个功率放大器所产生的功率，能将功率损耗最小化并提高大 输出功率的功率放大器的效率。根据本专利技术，通过提供所述使用功率合成器的功率放大器能实现上述目 的及其它的目的，其中，第一和第二放大器单元放大并输出具有相反相位的 射频信号，并且第一和第二放大器单元被分别连接到第一传输线变压器的第 一传输线和第二传输线的一端，第三和第四放大器单元放大并输出具有相反 相位的射频信号，并且第三和第四放大器单元被分别连接到第二传输线变压 器的第三传输线和第四传输线的一端，所述第一传输线变压器的第二传输线的另一端和所述第二传输线变压器的第三传输线的另一端被相互连接以被 连接到地，所述第一传输线变压器的第一传输线的另一端被连接到所述第三 传输线变压器的第五传输线的一端，所述第二传输线变压器的第四传输线的 另一端被连接到所述第三传输线变压器的第六传输线的一端，所述第三传输 线变压器的第五传输线通过输出电阻被连接到地，并且所述第三传输线变压 器的第六传输线被连接到地。优选地，所述功率放大器可以以多个的方式被组合，这些功率放大器的 第三传输线变压器可以被共同连接到所述输出电阻和地。优选地，所述功率放大器可以以多个的方式被组合，第四传输线变压器 可以被插入到所述输出电阻和地之间，这些功率放大器的第三传输线变压器 的不同输出可以被相互连接，并且这些第三传输线变压器的其它不同输出可 以被分别连接到所述第四传输线变压器的第七传输线和第八传输线。优选地，根据本专利技术的所述功率放大器的传输线变压器可以被替换成螺 旋变压器。根据本专利技术的另一方面，提供一种使用功率合成器的功率放大器，其中， 第一和第二放大器单元放大并输出具有相反相位的射频信号，所述第一放大 器单元被连接到第一传输线变压器的第一传输线和第二传输线变压器的第 三传输线的一端，所述第二放大器单元被连接到所述第一传输线变压器的第 二传输线和第二传输线变压器的第四传输线的一端；所述第一传输线变压器 的第二传输线的另一端和所述第二传输线变压器的第三传输线的另一端被 相互连接以被连接到地，所述第一传输线变压器的第一传输线的另一端被连 接到第三传输线变压器的第五传输线的一端，所述第二传输线变压器的第四 传输线的另一端被连接到所述第三传输线变压器的第六传输线的一端，所述 第三传输线变压器的第五传输线通过输出电阻被连接到地，并且所述第三传 输线变压器的第六传输线被连接到地。优选地，所述功率放大器可以以多个的方式被组合，这些功率放大器的 第三传输线变压器可以被共同连接到所述输出电阻和地。优选地，所述功率放大器可以以多个的方式被组合，第四传输线变压器 可以被插入到所述输出电阻和地之间，这些功率放大器的第三传输线变压器 的不同输出可以被相互连接，并且这些第三传输线变压器的其它不同输出可 以被分别连接到所述第四传输线变压器的第七传输线和第八传输线。优选地，根据本专利技术的所述功率放大器的传输线变压器可以替换被成螺 旋变压器。根据本专利技术，通过将使用传输线变压器的功率放大器产生的功率合成， 可以将功率损耗最小化并提高功率放大器大输出功率的效率。附图说明从下面结合附图的详细描述中可以更清楚地理解本专利技术的上述及其它 目的、特征和其它优点，其中图1为显示一般功率放大器的结构图2为显示使用若干个放大器单元产生大输出功率的一般放大器的结构图3为显示根据本专利技术的作为功率合成器基本部件的传输线以及流过传 输线的信号波形的图4为显示根据本专利技术用在功率合成器中的一般传输线变压器的电路图5为显示根据本专利技术的使用传输线变压器的功率合成器的基本结构的 电路图6为显示根据本专利技术第一实施方式使用功率合成器的功率放大器的电 路图7为显示根据本专利技术第二实施方式使用功率合成器的功率放大器的电路图8为显示根据本专利技术第三实施方式使用功率合成器的功率放大器的电 路图9为显示根据本专利技术第四实施方式使用功率合成器的功率放大器的电 路图10为显示根据本专利技术第五实施方式使用功率合成器的功率放大器的 电路图11为显示包括图IO所示的功率放大器的集成电路的实际布局图； 图12为显示图11所示的功率放大器的计算机仿真结果曲线图； 图13为显示图6所示的功率放大器电路图，其中构成功率合成器的传 输线变压器被替换成螺旋变压器。具体实施例方式现在，参照其中显示本专利技术示例实施方式的附图将对本专利技术作更充分的 描述。但是，本专利技术可以由多种不同的方式实施，不应当理解为只局限于这 里列举的实施方式；更确切地，提供这些实施方式是为了公开充分彻底，向 本领域技术人员充分地表达本专利技术的构思。图3为显示根据本专利技术作为功率合成器基本部件的传输线以及流过传输 线中的信号波形的图。参考数字302指的是通过线301传输的AC信号的波形。如图3所示，A点的电压为0V， B点的电压为IV， D点的电压为一1V。 通常，因为几MHz的AC信号的波长较长，因此，要得到如图3所示的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用功率合成器的功率放大器，其中，第一和第二放大器单元放大并输出具有相反相位的射频信号，并且第一和第二放大器单元被分别连接到第一传输线变压器的第一传输线和第二传输线的一端，第三和第四放大器单元放大并输出具有相反相位的射频信号，并且第三和第四放大器单元被分别连接到第二传输线变压器的第三传输线和第四传输线的一端，所述第一传输线变压器的第二传输线的另一端和所述第二传输线变压器的第三传输线的另一端被相互连接以被连接到地，所述第一传输线变压器的第一传输线的另一端被连接到所述第三传输线变压器的第五传输线的一端，所述第二传输线变压器的第四传输线的另一端被连接到所述第三传输线变压器的第六传输线的一端，所述第三传输线变压器的第五传输线通过输出电阻被连接到地，并且所述第三传输线变压器的第六传输线被连接到地。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴昌根，洪圣喆，
申请(专利权)人：韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：KR[]