CN113746439A - 一种新型射频功率放大器内匹配电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，包括：输入匹配单元，其能够接收并减少输入信号的损耗；射频晶体单元，其与所述输入匹配单元耦接，以对所述输入信号进行放大，并输出放大后的信号；输出匹配单元，其与所述射频晶体单元耦接，能够接收所述放大后的信号，经阻抗变换后进行选频，得到选频信号并输出，本发明在输出匹配单元内调整内匹配电路，能够在射频功率放大器的二次谐波点形成谐振，降低谐波点的功率性能，使基波处的性能达到最优，实现最大输出功率和最大效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种新型射频功率放大器内匹配电路。
背景技术
随着无线通信技术的发展，如何高效的进行信号放大和传输一直是需要解决的问题。射频功率放大器是发射系统中的主要部分，随着时代的变迁，通信行业的发展对功放提出了新的要求，尤其是处理多载波无线通信系统，带宽，效率，功率，线性度等要求逐渐提高，因此，如何保证在实现一定带宽的情况下改善功率放大器放大状态下的线性度，成为了目前有研究意义的问题。目前主要采用多赫尔蒂电路拓扑结构，以及在其基础上变换出来的多路doherty形式，主体主要是包括主放大器和峰值放大器，主要是用在基站中以提高功率放大器在回退工作中的效率，使全部输出信号在放大器的线性工作区域内，然而放大器电路受尺寸限制，一般是使用封装好的器件进行独立制版，目前在管壳内部主要是通过增加内匹配电路的方式使其谐振在工作频点，使二次谐波或者倍频信号工作在带外的方式来保证功放的效率，但是带外的谐波信号对通信系统的效率影响较大。
因此，亟需通过在功放管管壳内部做内匹配电路抑制或者改善谐波。
发明内容
本发明提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，在输出匹配单元内调整内匹配电路，能够在射频功率放大器的二次谐波点形成谐振，降低谐波点的功率性能，使基波处的性能达到最优，实现最大输出功率和最大效率。
本发明实施例提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，包括：
输入匹配单元，其能够接收并减少输入信号的损耗；
射频晶体单元，其与所述输入匹配单元耦接，以对所述输入信号进行放大，并输出放大后的信号；
输出匹配单元，其与所述射频晶体单元耦接，能够接收所述放大后的信号，经阻抗变换后进行选频，得到选频信号并输出。
优选的是，所述输入匹配单元包括：第一电感，其一端接收输入信号。
优选的是，所述射频晶体单元采用横向扩散金属氧化物半导体射频晶体管。
优选的是，所述输出匹配单元采用微带滤波器。
优选的是，还包括第二电感，其一端连接所述微带滤波器，另一端输出信号。
优选的是，所述微带滤波器包括：
微带介质板；
第一传输主线，其设置在所述微带介质板上，在所述微带介质板上形成开口；
第二传输主线，其一端与所述第一传输主线连接，且在所述微带介质上形成开口，与所述第一传输主线形成“L”型马刺线结构。
优选的是，所述微带介质板包括：
微带介质，其采用二氧化硅制成；
金属层，其设置在所述微带介质表面，所述金属层采用材料铝制成。
优选的是，所述第二电感采用键合线电感。
优选的是，所述射频晶体单元采用横向扩散金属氧化物半导体射频晶体管。
优选的是，所述第一传输主线和所述第二传输主线通过通过浅沟槽隔离工艺、深沟槽隔离工艺或干法刻蚀工艺形成。
有益效果
本发明提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，在输出匹配单元内调整内匹配电路，有效改善输出的工作频点，以抑制谐波。
本发明还提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，设置“L”型马刺线结构，能够在射频功率放大器的二次谐波点形成谐振，降低谐波点的功率性能，使基波处的性能达到最优，实现最大输出功率和最大效率。
附图说明
图1为本发明所述的新型射频功率放大器内匹配电路的电路原理图。
图2为本发明所述的输出匹配单元的结构示意图。
图3为本发明所述的微带滤波器的结构示意图。
图4为本发明提供的一个实施例中的新型射频功率放大器内匹配电路仿真结果图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，基于背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，具体包括：输入匹配单元210、射频晶体单元220和输出匹配单元230。
输入匹配单元210，其能够接收并减少输入信号的损耗；
射频晶体单元220与输入匹配单元220耦接，以对所述输入信号进行放大，并输出放大后的信号；
输出匹配单元230与射频晶体单元220耦接，能够接收所述放大后的信号，经阻抗变换后进行选频，得到选频信号并输出。
在另一实施例中，新型射频功率放大器内匹配电路的一端设置输入端110，以向输入匹配单元210输入信号，新型射频功率放大器内匹配电路的另一端设置输出端120，以输出信号。
作为一种优选，输入匹配单元210包括：第一电感211，其一端接收输入信号。需要特别说明的是，射频晶体单元采用横向扩散金属氧化物半导体射频晶体管。输出匹配单元230采用微带滤波器。
作为一种优选，还包括第二电感240，其一端连接微带滤波器，另一端输出信号。
需要特别说明的是，通过调整物理结构，使其谐振在RF功率放大器中心工作频点的二次倍频处，使其信号经晶体管放大后经本发明提出的微带马刺结构滤除二次谐波后传输到输出端。
如图3所示，微带滤波器包括：微带介质板231、第一传输主线232和第二传输线233，其中，第一传输主线232设置在微带介质板232上，在微带介质板上形成开口；第二传输主线233，其一端与第一传输主线232连接，且在微带介质231上形成开口，与第一传输主线232形成“L”型马刺线结构。
需要特别说明的是，本发明实施例提供的微带马刺电路能够产生谐振点，用于抑制倍频处的谐波，提高基波处的输出功率和效率，改善放大状态下的线性度。
在一个优选实施例中，第一传输主线232和第二传输主线233通过通过浅沟槽隔离工艺、深沟槽隔离工艺或干法刻蚀工艺形成。
在一个优选实施例中，给出了微带滤波器中马刺先结构的物理参数，包括槽宽a、槽长b以及距离边缘间距c，谐振频率由这几个参数的物理尺寸控制。本申请实施例中的L形马刺结构参数为：a＝0.10mm-0.20mm，b＝0.5mm-0.15mm，C＝3-5mm。
在一个优选实施例中，给出了微带滤波器中马刺先结构的物理参数，包括槽宽a、槽长b以及距离边缘间距c，谐振频率由这几个参数的物理尺寸控制。本申请实施例中的L形马刺结构参数为：a＝0.15mm，b＝0.1mm，C＝4mma＝0.15mm，b＝0.1mm，C＝4mm。
其中，槽宽即为第一传输线232和第二传输线233的开口宽度，槽长b即为传输主线的长度，即平行于微带介质板231的水平方向，距离边缘间距c表示第一传输线232豁口与微带介质板231边缘的距离。
需要特别说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以根据具体的谐振频率的设计进行修改。
作为一种优选，微带介质板231包括：微带介质和金属层，微带介质采用二氧化硅制成；金属层设置在微带介质表面，金属层采用材料铝制成。
在一个优选实施例中，第二电感240采用键合线电感。
在一个优选实施例中，射频晶体单元220采用横向扩散金属氧化物半导体射频晶体管。
如图4所示，以本实施例中，本申请实施例中的L形马刺结构对应的无源仿真结果为图4，由仿真结果可以看出在频点7GHz处，插损为-20dBm，由此证明，本发明实施例提供的种新型射频功率放大器内匹配电路，设置“L”型马刺线结构，可以很好的抑制二次谐波。
本发明提供的用马刺结构的微带电路，此微带马刺电路能够产生谐振点，用于抑制倍频处的谐波，提高基波处的输出功率和效率，改善放大状态下的线性度。本发明提供的马刺结构的微带电路可以应用在RF功率放大器进行内匹配，还可以设置在MMIC电路以及SIP系统集成中，实现RF功率放大器输入或者输出端使用的保护。
本发明提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，在输出匹配单元内调整内匹配电路，有效改善输出的工作频点，以抑制谐波。
本发明还提供了一种新型射频功率放大器内匹配电路，设置“L”型马刺线结构，能够在射频功率放大器的二次谐波点形成谐振，降低谐波点的功率性能，使基波处的性能达到最优，实现最大输出功率和最大效率。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，包括：
输入匹配单元，其能够接收并减少输入信号的损耗；
射频晶体单元，其与所述输入匹配单元耦接，以对所述输入信号进行放大，并输出放大后的信号；
输出匹配单元，其与所述射频晶体单元耦接，能够接收所述放大后的信号，经阻抗变换后进行选频，得到选频信号并输出。
2.根据权利要求1所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述输入匹配单元包括：第一电感，其一端接收输入信号。
3.根据权利要求1或2所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述射频晶体单元采用横向扩散金属氧化物半导体射频晶体管。
4.根据权利要求3所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述输出匹配单元采用微带滤波器。
5.根据权利要求4所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，还包括第二电感，其一端连接所述微带滤波器，另一端输出信号。
6.根据权利要求4所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述微带滤波器包括：
微带介质板；
第一传输主线，其设置在所述微带介质板上，在所述微带介质板上形成开口；
第二传输主线，其一端与所述第一传输主线连接，且在所述微带介质上形成开口，与所述第一传输主线形成“L”型马刺线结构。
7.根据权利要求6所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述微带介质板包括：
微带介质，其采用二氧化硅制成；
金属层，其设置在所述微带介质表面，所述金属层采用材料铝制成。
8.根据权利要求5所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述第二电感采用键合线电感。
9.根据权利要求1所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述射频晶体单元采用横向扩散金属氧化物半导体射频晶体管。
10.根据权利要求6所述的新型射频功率放大器内匹配电路，其特征在于，所述第一传输主线和所述第二传输主线通过通过浅沟槽隔离工艺、深沟槽隔离工艺或干法刻蚀工艺形成。
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