基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放及设计方法技术

本发明专利技术提供一种基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放及设计方法，所述高线性度功放包括功分模块、主功放模块、相移模块、非线性信号发生模块、相位补偿模块、辅助功放模块及阻抗变换模块。整个功率放大器分为两条支路，输入的初始射频信号被分为两路，在第一条支路中，射频信号分量依次经放大处理及相位调节处理，得到第一中间射频信号，在第二条支路中，射频信号分量作用于可调过饱和前置功放管上，产生三阶交调非线性信号，三阶交调非线性信号依次经过相位补偿、放大处理后，得到第二中间射频信号，后续对两条支路的输出信号进行叠加合并处理，使得第二中间射频信号与第一中间射频信号的三阶交调分量相互抵消，提高了功率放大器的线性度。器的线性度。器的线性度。

【技术实现步骤摘要】
基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放及设计方法


[0001]本专利技术涉及微波
，特别是涉及一种基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放及设计方法。

技术介绍

[0002]无线通信技术的成熟带来了无线业务的宽带化和多样化发展，基站结构不断演变，功率放大器是基站中能耗最大的器件，也是非线性度最高的器件，其性能直接影响射频信号的发射距离以及信号质量。出于节约能源的考虑，要求基站中的功率放大器应同时具有较高的输出效率和较高的线性度指标，Doherty功放能在较大的功率回退范围内，保持较高效率，同时兼顾效率与线性度指标，但其线性度仍需改善。
[0003]目前，提升功率放大器的线性度一般从以下两个角度出发：一方面，从工艺的角度出发，采用高线性的材料，如GaN、GaAs等；另一方面，从电路设计角度出发，采用前馈技术、负反馈技术、预失真技术等改善线性度。近些年来，各类线性化技术与效率提升技术呈现融合的趋势，如将预失真技术融入到Doherty功放中，在保持功放较高的效率的同时能够改善线性度，这也符合功放未来发展面向于高线性、高效率和小尺寸的潮流。但是，即使采用各类线性化技术融合在一起，功率放大器的线性度提升程度仍有限，且对应功率放大器的结构原理复杂、成本造价高。
[0004]因此，目前亟需一种结构简单且线性度高的功率放大器技术方案。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于场效应晶体管实现三阶交调分量补偿的功率放大器技术方案，以解决上述技术问题。r/>[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
[0007]一种基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放，包括：
[0008]功分模块，其输入端作为所述高线性度功率放大器的输入端，其输入端接初始射频信号；
[0009]主功放模块，其输入端接所述功分模块的第一输出端；
[0010]相移模块，其输入端接所述主功放模块的输出端；
[0011]非线性信号发生模块，其输入端接所述功分模块的第二输出端；
[0012]相位补偿模块，其输入端接所述非线性信号发生模块的输出端；
[0013]辅助功放模块，其输入端接所述相位补偿模块的输出端；
[0014]阻抗变换模块，其输入端分别与所述相移模块的输出端及所述辅助功放模块的输出端连接，其输出端作为所述高线性度功率放大器的输出端，其输出端输出目标射频信号；
[0015]其中，所述非线性信号发生模块包括可调过饱和场效应晶体管，所述可调过饱和场效应晶体管的栅极接所述功分模块的第二输出端，所述可调过饱和场效应晶体管的漏极产生三阶交调非线性信号，所述三阶交调非线性信号依次经过所述相位补偿模块的相位补
偿处理、所述辅助功放模块的放大处理后，与所述主功放模块输出的且经所述相移模块的相位调节处理后的信号的三阶交调分量相互抵消。
[0016]可选地，所述功分模块包括不等分的威尔金森功分模块。
[0017]可选地，所述功分模块、所述主功放模块、所述相移模块、所述非线性信号发生模块、所述相位补偿模块、所述辅助功放模块、所述阻抗变换模块均采用厚度为0.508mm、介电常数为3.48的Rogers4350介质基板。
[0018]可选地，所述主功放模块包括基于LDMOS工艺的功放管，所述辅助功放模块包括基于LDMOS工艺的功放管。
[0019]可选地，所述可调过饱和场效应晶体管包括N沟道型高电子迁移率晶体管，所述非线性信号发生模块还包括偏置单元，所述偏置单元包括第一微带传输线、第二微带传输线、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容及第六滤波电容，所述N沟道型高电子迁移率晶体管的栅极经串接的所述第一微带传输线后接所述功分模块的第二输出端，所述第一滤波电容的一端接所述第一微带传输线、另一端接地，所述第二滤波电容及所述第三滤波电容分别与所述第一滤波电容并联，所述N沟道型高电子迁移率晶体管的源极接地，所述N沟道型高电子迁移率晶体管的漏极经串接的所述第二微带传输线后接所述相位补偿模块的输入端，所述第四滤波电容的一端接所述第二微带传输线、另一端接地，所述第五滤波电容及所述第六滤波电容分别与所述第四滤波电容并联。
[0020]可选地，所述第一微带传输线的宽度小于所述第二微带传输线的宽度，所述第一微带传输线的长度小于所述第二微带传输线的长度。
[0021]可选地，所述第一滤波电容的电容值等于所述第四滤波电容的电容值，所述第二滤波电容的电容值等于所述第五滤波电容的电容值，所述第三滤波电容的电容值等于所述第六滤波电容的电容值。
[0022]可选地，所述第一滤波电容的电容值为10pf，所述第二滤波电容的电容值为100pf，所述第三滤波电容的电容值为1000pf。
[0023]一种基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放设计方法，包括：
[0024]设计两支路的功放结构，其包括功分模块、主功放模块、相移模块、相位补偿模块、辅助功放模块及阻抗变换模块，所述功分模块的第一输出端经依次串接的所述主功放模块及所述相移模块后接所述阻抗变换模块的第一输入端，构成第一支路，所述功分模块的第二输出端经依次串接的所述相位补偿模块及所述辅助功放模块后接所述阻抗变换模块的第二输入端，构成第二支路；
[0025]于所述第二支路中，在所述功分模块的第二输出端与所述相位补偿模块的输入端之间串接设置非线性信号发生模块，输入的射频信号经所述功分模块功分处理后作用于所述非线性信号发生模块，通过所述非线性信号发生模块产生三阶交调非线性信号，所述三阶交调非线性信号依次经过所述相位补偿模块的相位补偿处理、所述辅助功放模块的放大处理后，与所述主功放模块输出的且经所述相移模块的相位调节处理后的信号的三阶交调分量相互抵消；
[0026]其中，所述非线性信号发生模块包括可调过饱和场效应晶体管，通过所述第二支路中前置的所述可调过饱和场效应晶体管产生所述三阶交调非线性信号。
[0027]如上所述，本专利技术提供的基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放及设计方
法，至少具有以下有益效果：
[0028]功率放大器结构分为两条支路，输入的初始射频信号被分为两路，第一路射频信号分量依次经主功放模块功率的放大处理及相移模块的相位调节处理，得到第一中间射频信号，第二路射频信号分量作用于非线性信号发生模块中的场效应晶体管上，产生三阶交调非线性信号，三阶交调非线性信号依次经过相位补偿模块的相位补偿处理、辅助功放模块的放大处理后，得到第二中间射频信号，第二中间射频信号的幅度与第一中间射频信号的三阶交调分量的幅度相等，第二中间射频信号的相位与第一中间射频信号的三阶交调分量的相位相反，后续对两条支路的输出信号进行叠加合并处理，使得第二中间射频信号与第一中间射频信号的三阶交调分量相互抵消，得到线性度高的目标射频信号，有效提高了功率放大器的线性度，且结构简单、无需外加其它复杂控制电路，体积小易于与其它微波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放，其特征在于，包括：功分模块，其输入端作为所述高线性度功率放大器的输入端，其输入端接初始射频信号；主功放模块，其输入端接所述功分模块的第一输出端；相移模块，其输入端接所述主功放模块的输出端；非线性信号发生模块，其输入端接所述功分模块的第二输出端；相位补偿模块，其输入端接所述非线性信号发生模块的输出端；辅助功放模块，其输入端接所述相位补偿模块的输出端；阻抗变换模块，其输入端分别与所述相移模块的输出端及所述辅助功放模块的输出端连接，其输出端作为所述高线性度功率放大器的输出端，其输出端输出目标射频信号；其中，所述非线性信号发生模块包括可调过饱和场效应晶体管，所述可调过饱和场效应晶体管的栅极接所述功分模块的第二输出端，所述可调过饱和场效应晶体管的漏极产生三阶交调非线性信号，所述三阶交调非线性信号依次经过所述相位补偿模块的相位补偿处理、所述辅助功放模块的放大处理后，与所述主功放模块输出的且经所述相移模块的相位调节处理后的信号的三阶交调分量相互抵消。2.根据权利要求1所述的基于可调过饱和前置功放管的高线性度功放，其特征在于，所述可调过饱和场效应晶体管包括N沟道型高电子迁移率晶体管，所述非线性信号发生模块还包括偏置单元，所述偏置单元包括第一微带传输线、第二微带传输线、第一滤波电容、第二滤波电容、第三滤波电容、第四滤波电容、第五滤波电容及第六滤波电容，所述N沟道型高电子迁移率晶体管的栅极经串接的所述第一微带传输线后接所述功分模块的第二输出端，所述第一滤波电容的一端接所述第一微带传输线、另一端接地，所述第二滤波电容及所述第三滤波电容分别与所述第一滤波电容并联，所述N沟道型高电子迁移率晶体管的源极接地，所述N沟道型高电子迁移率晶体管的漏极经串接的所述第二微带传输线后接所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世巍，陈云，邓攀，赵艳阳，
申请(专利权)人：重庆嘉旦微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：