一种长期演进线性功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种长期演进线性功率放大器，其涉及移动通信领域，特别是涉及一种长期演进线性功率放大器。一种长期演进线性功率放大器包括差分共源共栅结构和两个并联谐振回路，所述差分共源共栅结构由MOS管M1、M2、M3和M4构成，所述谐振回路由偶极子天线和片上电容Co1、Co2组成。所述长期演进线性功率放大器，由于减少了两个片上集成电感的使用，大大减小了功率放大器的集成面积，降低了集成功率放大器的制作成本；同时，差分结构和偶极子天线直接耦合，无需输出阻抗变换网络，大大提高了功率传输效率，也为功率放大器和发射天线之间建立了一种新型的匹配方式，具有重大的生产实践意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信领域，特别是涉及一种长期演进线性功率放大器。
技术介绍
随着第三代移动通信系统3G在世界各国的商用化，第四代移动通信系统4G已经成为研究重点。根据ITU提出的目标，4G移动通信系统需要实现IOOMbps到Kibps的数据速率，为此将应用一系列新技术。我国拥有自主知识产权的下一代移动通信技术TD-LTE已于 2010年10月被国际电信联盟最终确定为第四代移动通信4G的国际标准。LTE(Long Term Evolution，长期演进)是3G向4G的演进，它改进并增强了 3G的空中接入技术，采用正交频分复用技术和多入多出技术作为其演进的特点，这种以正交频分复用技术/频分多址为核心的技术可以看作是“准4G”技术。在20MHz频谱带宽下能够提供下行lOOMbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。功率放大器是LTE系统发射机射频前端的重要器件。功率放大器对移动终端的功耗有很大影响，而且作为一种有源器件，其非线性可能会给产品带来问题。LTE功率放大器放大的射频信号可能是多载波甚至是混合载波的，使得问题更加复杂化。要实现最佳的LTE 系统性能，必须有高效率、宽带宽和线性的功率放大器。同时功率放大器内因为使用片内集成电感，增大了制作成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对上述功率放大器技术中存在的问题，提供一种长期演进线性功率放大器。为此，本专利技术提供了一种长期演进线性功率放大器，所述长期演进线性功率放大器包括差分共源共栅结构和两个并联谐振回路，所述差分共源共栅结构由MOS管M1，M2，M3 和M4连接组成，所述谐振回路由偶极子天线和片上电容Col，Co2组成。优选的，在所述长期演进线性功率放大器中，共源管Ml的漏极连接共栅管M3的源极，共源管M2的漏极连接共栅管M4的源极，共源管Ml的栅级接收差分射频信号vin+，共源管M2的栅级接收差分射频信vin-；共栅管M3，M4的栅级均接偏置电压Vg或电源电压VDD， 共栅管M3，M4的漏极连接偶极子天线；所述片上电容Col连接于共栅管M3的漏极和地之间，所述片上电容Co2连接于共栅管M4的漏极和地之间，所述偶极子天线的两端分别连接于共栅管M3，M4的漏极，所述偶极子天线的中间接电源电压VDD。优选的，所述偶极子天线中，电阻Ral和电感Lal相连接，电阻Ra2和电感La2相连接；电感Lal和片上电容Col相连接，电感La2和片上电容Co2相连接。优选的，所述电阻Ral和电阻Ra2的阻抗值可根据输出功率和谐振回路Q值进行设计。所述长期演进线性功率放大器采用了并联谐振回路做负载的差分共源共栅结构， 结合天线阻抗设计，无需使用片上电感。所述长期演进线性功率放大器工作在AB类型，满足长期演进系统高线性功率输出的要求。由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有的功率放大器相比，本专利技术具有以下技术效果1.无需使用片内集成电感，即可实现功率放大功能，因此可以使用无电感工艺来制作功率放大器。2.功率放大器版图面积与传统功率放大器版图面积相比大大减小，因此总的制作成本也相应降低。3.采用共源共栅结构，提高了输出电压峰值，即提高了最大输出功率。同时，也有效地减小了对晶体管最大电流能力的要求。4.差分结构的功率放大器，降低了对其他电路的干扰和对封装效应的灵敏度，同时配合偶极子天线的使用，可使放大后的射频信号直接输入到天线中，无需输出阻抗变换网络，提高了功率传输效率。5.天线阻抗可根据功率放大器的需要灵活设计。 附图说明图1为本专利技术提供的一种长期演进线性功率放大器的电路原理图。图2为本专利技术提供的一种长期演进线性功率放大器中偶极子天线的等效电路图。具体实施例方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。在所述长期演进线性功率放大器中，共源管Ml的漏极连接共栅管M3的源极，共源管M2的漏极连接共栅管M4的源极，共源管Ml的栅级接收差分射频信号vin+，共源管M2的栅级接收差分射频信vin-；共栅管M3，M4的栅级均接偏置电压Vg或电源电压VDD，共栅管 M3，M4的漏极连接偶极子天线；所述片上电容Col连接于共栅管M3的漏极和地之间，所述片上电容Co2连接于共栅管M4的漏极和地之间，所述偶极子天线的两端分别连接于共栅管 M3，M4的漏极，所述偶极子天线的中间接电源电压VDD。所述偶极子天线中，电阻Ral和电感Lal相连接，电阻Ra2和电感La2相连接；电感Lal和片上电容Col相连接，电感La2和片上电容Co2相连接。 共源管Ml、M2的栅极接收需要进行功率放大的射频信号vin+和vin-，共源管Ml、 M2可等效为栅控电流源，将差分的射频电压信号转化为差分的电流信号，该差分电流信号经共栅管M3、M4放大输出。图2中，Lal和La2是偶极子天线的等效电感，Ral和Ra2是偶极子天线的等效辐射阻抗。偶极子天线的等效电感Lai、La2和片上电容Col、Co2在基频处谐振，可以滤除高频谐波。射频信号经共源共栅结构放大后，直接经由偶极子天线发射出去。Ral和Ra2上获得的功率代表天线最终发射出去的功率。偶极子天线阻抗值可根据输出功率、谐振回路Q值等实际需要而进行设计。所有元件中，MOS管M1、M2、M3、M4和片上电容Col、Co2均为片上集成元件。该种差分形式的线性功率放大器，由于减少了两个片上集成电感的使用，大大减小了功率放大器的集成面积，降低了集成功率放大器的制作成本；同时，差分结构和偶极子天线直接耦合，无需输出阻抗变换网络，大大提高了功率传输效率，也为功率放大器和发射天线之间建立了一种新型的匹配方式，具有重大的生产实践意义。 以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。权利要求1.一种长期演进线性功率放大器，其特征在于所述长期演进线性功率放大器包括差分共源共栅结构和两个并联谐振回路，所述差分共源共栅结构由MOS管Ml，M2，M3和M4连接组成，所述谐振回路由偶极子天线和片上电容Col，Co2组成。2.根据权利要求1所述的长期演进线性功率放大器，其特征在于共源管Ml的漏极连接共栅管M3的源极，共源管M2的漏极连接共栅管M4的源极，共源管Ml的栅级接收差分射频信号vin+，共源管M2的栅级接收差分射频信vin-；共栅管M3，M4的栅级均接偏置电压 Vg或电源电压VDD，共栅管M3，M4的漏极连接偶极子天线；所述片上电容Col连接于共栅管 M3的漏极和地之间，所述片上电容Co2连接于共栅管M4的漏极和地之间，所述偶极子天线的两端分别连接于共栅管M3，M4的漏极，所述偶极子天线的中间接电源电压VDD。3.根据权利要求1所述的长期演进线性功率放大器，其特征在于所述偶极子天线中， 电阻Ral和电感Lal相连接，电阻Ra2和电感La2相连接；电感Lal和片上电容Col相连接，电感La2和片上电容Co2相连接。4.根据权利要求3所述的长期演进线性功率放大器，其特征在于所述电阻Ral和电阻Ra2的阻抗值可根据输出功率和谐振回路Q值进行设计。全文摘要本本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种长期演进线性功率放大器，其特征在于：所述长期演进线性功率放大器包括差分共源共栅结构和两个并联谐振回路，所述差分共源共栅结构由ＭＯＳ管Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３和Ｍ４连接组成，所述谐振回路由偶极子天线和片上电容Ｃｏ１，Ｃｏ２组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛陆虹，邓见保，张世林，谢生，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12