CN114614771A - 基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器 - Google Patents

基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器 Download PDF

Info

Publication number
CN114614771A
CN114614771A CN202210088562.0A CN202210088562A CN114614771A CN 114614771 A CN114614771 A CN 114614771A CN 202210088562 A CN202210088562 A CN 202210088562A CN 114614771 A CN114614771 A CN 114614771A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
stage
amplifier
power
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210088562.0A
Other languages
English (en)
Inventor
杨涛
孙晓
王沙飞
杨健
邵怀宗
王勇
李想
齐亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
32802 Troops Of People's Liberation Army Of China
University of Electronic Science and Technology of China
Nanhu Laboratory
Original Assignee
32802 Troops Of People's Liberation Army Of China
University of Electronic Science and Technology of China
Nanhu Laboratory
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 32802 Troops Of People's Liberation Army Of China, University of Electronic Science and Technology of China, Nanhu Laboratory filed Critical 32802 Troops Of People's Liberation Army Of China
Priority to CN202210088562.0A priority Critical patent/CN114614771A/zh
Publication of CN114614771A publication Critical patent/CN114614771A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/42—Modifications of amplifiers to extend the bandwidth
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/213—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/36—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier comprising means for increasing the bandwidth
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明提供了基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器，其包括：与射频输入端连接的第一双工器以及与射频输出端连接的第二双工器，所述第一双工器包括并联的第一电路和第二电路，所述第二双工器包括并联的第三电路和第四电路；其中，所述第一电路和第三电路之间连接有可调频的低频放大电路，所述第二电路和第四电路之间连接有可调频的高频放大电路；所述第一电路、第二电路、第三电路和第四电路均配置为四分之一波长阻抗变换电路。本发明的超宽带射频功率放大器，可实现2‑18G频率范围的覆盖，相对于现有的放大器工作带宽有了较为显著的提升，此外，可提供带内多个频段的灵活切换，并且保持可调频带内高效率、高输出功率的特点。

Description

基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器
技术领域
本发明涉及一种功率放大器，尤其是一种基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器。
背景技术
射频功率放大器是无线通信系统中发射机的重要组成部分，其通常需要将前级信号通过一系列的缓冲级，中间放大级，末级功率放大级，在获得足够的射频功率以后，信号通过天线辐射出去。随着通信终端功能复杂性的增加，对芯片集成化、小型化，多功能化的要求也越来越高，所以射频功率放大器也需要支持越来越多的频段和制式。而如何覆盖整个宽频带，并且灵活高效的对频率进行切换，则是目前的研究热点。
在现有的一些射频功率放大器设计中，功率放大器通常只能工作在一个较窄的频段内，所支持的频段较为单一。为获得较大的带宽范围，目前也出现了采用低频放大器和高频放大器相结合的方案。然而，在目前的多频段结合的功率放大器设计中，通常也只是将简单的通过功分器来分别连接高频放大模块和低频放大模块，使得两个放大路径之间会产生相互的影响。此外，目前的射频功率放大器虽然能实现不同工作频段的切换，但是依然存在调节效率不高、工作带宽难以覆盖较大的频段范围的问题，同时，在小型化设计方面也有待进一步的提升。
发明内容
本发明的目的在于至少部分的解决上述现有技术问题，提供一种基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器，以实现工作频率在较宽的频段范围内的灵活切换，且在不同工作频段下保持高效的性能，可实现芯片集成化，小型化，提升芯片的功能性。
本发明提供的基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器，包括：与射频输入端连接的第一双工器以及与射频输出端连接的第二双工器，所述第一双工器包括并联的第一电路和第二电路，所述第二双工器包括并联的第三电路和第四电路；
其中，所述第一电路和第三电路之间连接有可调频的低频放大电路，所述第二电路和第四电路之间连接有可调频的高频放大电路；
所述第一电路、第二电路、第三电路和第四电路均配置为四分之一波长阻抗变换电路。
作为优选的，四分之一波长阻抗变换电路的等效电路设置为：包括串联有电容的主干路以及分别并联在所述主干路上的第一支路、第二支路和第三支路；
所述第一支路的一端连接所述电容的第一侧的主干路上，另一端顺次连接开关S1和电感L1后接地；
所述第二支路的一端连接在所述电容的第二侧的主干路上，另一端连接电感L2后接地；
所述第三支路的一端连接在所述电容的第一侧的主干路上，另一端连接开关S2后接地。
作为优选的，所述低频放大电路的工作频率配置为2-10GHz，所述高频放大电路的工作频率配置为10-18GHz。
作为优选的，所述低频放大电路具有：
第一输入匹配模块，其与所述第一电路的输出端连接，用于为第一驱动级放大器提供输入匹配；
第一驱动级放大器，其用于接收第一输入匹配模块的输出信号，并对该信号进行第一级的功率放大；
第一级间匹配模块，其连接在第一驱动级放大器和第一功率级放大器之间，用于提供级间匹配；
第一功率级放大器，其用于接收第一级间匹配模块的输出信号，并对该信号进行第二级的功率放大；
第一输出匹配模块，其连接在第一功率级放大器与所述第三电路的输入端之间，用于提供输出匹配；
第一偏置电路，用于对第一驱动级放大器和第一功率级放大器直流供电。
作为优选的，第一输入匹配模块、第一级间匹配模块和第一输出匹配模块均包括有一个匹配调节单元，所述匹配调节单元具有：串联在主线上的第一电容，以及从第一电容到输出端方向顺次加载在所述主线上第一并联支路、第二并联支路和第三并联支路；第一并联支路和第三并联支路的一端与所述主线连接，另一端依次连接一个开关和一个电感后接地；第二并联支路的一端与所述主线连接，另一端连接一个电感后接地。
作为优选的，第一输入匹配模块和第一级间匹配模块的匹配调节单元输出端分别串联有一个RC并联电路。
作为优选的，所述高频放大电路具有：
第二输入匹配模块，其与所述第二电路的输出端连接，用于为第二驱动级放大器提供输入匹配；
第二驱动级放大器，其用于接收第二输入匹配模块的输出信号，并对该信号进行第一级的功率放大；
第二级间匹配模块，其连接在第二驱动级放大器和第二功率级放大器之间，用于提供级间匹配；
第二功率级放大器，其用于接收第二级间匹配模块的输出信号，并对该信号进行第二级的功率放大；
第二输出匹配模块，其连接在第二功率级放大器与所述第四电路的输入端之间，用于提供输出匹配；
第二偏置电路，用于对第二驱动级放大器和第二功率级放大器直流供电。
作为优选的，第二输入匹配模块具有相串联的多个第一低通结构，每个第一低通结构均包括第一微带线，以及加载在第一微带线的靠近第二电路输出端一侧的连接线上的第二电容，第二电容的一端接地；
其中，在第二驱动级放大器与最靠近第二驱动级放大器的第一微带线之间连接有RC并联电路。
作为优选的，第二级间匹配模块具有相串联的多个第二低通结构，每个第二低通结构均包括第二微带线，以及加载在第二微带线的靠近第二电路输出端一侧的连接线上的一个第三电容，第三电容的一端接地；
其中，在第二功率级放大器与最靠近第二功率级放大器的第三电容之间连接有峰化电感。
作为优选的，第二输出匹配模块包括顺次串联在第二功率级放大器上的STN网络和串联电容，所述STN网络包括串联的两条第三微带线，两条所述第三微带线之间的连接线上加载有所述第二偏置电路，所述串联电容与最靠近串联电容的第三微带线之间加载有一个接地的第四电容。
本发明的显著进步性至少体现在：
本发明提出了一种新型结构设计的基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器，可实现2-18G频率范围的覆盖，相对于现有的放大器工作带宽有了较为显著的提升，此外，可提供带内多个频段的灵活切换，并且保持可调频带内高效率、高输出功率的特点。
在一些实施方式中，射频功率放大器的高频段和低频段采用了不同的电路结构，低频段采用电抗结构，高频段采用微带结构，使得在不同频段下，让结构发挥最大性能，最低的损耗。相比于现有的功率放大器，基于本发明的射频功率放大器的整体设计构思，在实现较宽工作频带的放大器的设计中，也更有利于满足芯片集成化，小型化的设计要求。
附图说明
图1为本申请实施例的超宽带射频功率放大器的原理框图；
图2为本申请实施例中双工器的阻抗变换电路的等效电路图；
图3为本申请实施例中低频放大电路原理图；
图4为本申请实施例中高频放大电路的原理图；
图5为本申请实施例的超宽带射频功率放大器的功率附加效率仿真曲线图；
图6为本申请实施例的超宽带射频功率放大器的输出功率仿真曲线图。
附图标记
1-第一输入匹配模块、2-第一驱动级放大器、3-第一级间匹配模块、4-第一功率级放大模块、5-第一输出匹配模块、6-RC并联电路、7-第二输入匹配模块、8-第二驱动级放大器、9-第二级间匹配模块、10-第二功率级放大模块、11-第二输出匹配模块、12-第一低通结构、121-第一微带线、13-峰化电感、14-第二低通结构、141-第二微带线、15-STN网络、151-第三微带线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-6所示，本发明提供的具体实施例如下：
参阅图1所示，本申请所提供的射频功率放大器的整体设计思路为：射频功率放大器构建为包括低频放大器部分和高频放大器部分，低频放大器部分配置为可实现2-10GHz范围内连续频率可调，高频放大器部分配置为可实现10-18GHz范围内连续频率可调。两个放大器部分分别通过两端的双工器进行连接，其中，双工器中的低频段电路与低频放大器部分连接，双工器中的高频段电路与高频放大器部分连接，从而整体上实现2-18GHz范围内连续频率可调的宽带射频放大器。进一步的，低频放大器部分和高频放大器部分均可配置为包括第一级放大电路Ⅰ和第二级放大电路Ⅱ的两级功率放大电路，射频输入信号经第一级放大电路Ⅰ和第二级放大电路Ⅱ后输出，达到天线馈送功率。在上述设计构思中，使用双工器对两部分频段进行切换，可通过对双工器的设计实现既具有隔离的作用，又参与每一部分频段的匹配的作用，从而实现低损耗，高隔离的优点，并且可对每一部分频段的性能有一定的提高。
作为更为一种较优的具体实施方式，本实施例的基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器包括：与射频输入端连接的第一双工器以及与射频输出端连接的第二双工器，所述第一双工器包括并联的第一电路和第二电路，所述第二双工器包括并联的第三电路和第四电路；其中，以第一电路和第三电路分别作为图1中两个双工器的低频段电路，以第二电路和第四电路分别作为图1中两个双工器的高频段电路；
其中，所述第一电路和第三电路之间连接有可调频的低频放大电路，所述第二电路和第四电路之间连接有可调频的高频放大电路；可选的，所述低频放大电路的工作频率配置为2-10GHz，所述高频放大电路的工作频率配置为10-18GHz；
所述第一电路、第二电路、第三电路和第四电路均配置为四分之一波长阻抗变换电路。
进一步的，参阅图2中所示，四分之一波长阻抗变换电路的等效电路为：包括串联有电容C的主干路以及分别并联在所述主干路上的第一支路、第二支路和第三支路；所述第一支路的一端连接所述电容的第一侧的主干路上，另一端顺次连接开关S1和电感L1后接地；所述第二支路的一端连接在所述电容的第二侧的主干路上，另一端连接电感L2后接地；所述第三支路的一端连接在所述电容的第一侧的主干路上，另一端连接开关S2后接地。
应该说明的是，在上述实施例中，双工器采用了优化的设计结构，其具有低损耗，高隔离度的特点。当一部分频段在工作时，从输出端看向另一频段的阻抗为无穷大，使得两部分频段具有高隔离度，互不影响。在实际测试中，双工器的带内损耗小于1dB，隔离度大于10dB。具体的，在本实施例中的双工器采用四分之一波长阻抗变换电路以实现阻抗无穷大的设计目标；在其等效电路中，将开关接通到地，实现短路操作，通过四分之一波长阻抗变换电路的等效电路的π型结构将短路变换到开路，即阻抗无穷大状态，实现高隔离度。同时，四分之一波长阻抗变换电路可作为匹配枝节，参与到所工作频段中，对于不同频段下，匹配阻抗不同，利用开关S1和开关S2对匹配电感进行切换，提升工作频段内的性能。
参阅图3所示，作为一种优选的实施方式，所述低频放大电路具有：
第一输入匹配模块1，其与所述第一电路的输出端连接，用于为第一驱动级放大器2提供输入匹配；
第一驱动级放大器2，其用于接收第一输入匹配模块1的输出信号，并对该信号进行第一级的功率放大；可选的，第一驱动级放大器2配置为晶体管；
第一级间匹配模块3，其连接在第一驱动级放大器2和第一功率级放大器4之间，用于提供级间匹配；
第一功率级放大器4，其用于接收第一级间匹配模块3的输出信号，并对该信号进行第二级的功率放大；可选的，第一功率级放大器4配置为晶体管；
第一输出匹配模块5，其连接在第一功率级放大器4与所述第三电路的输入端之间，用于提供输出匹配；
第一偏置电路，用于对第一驱动级放大器2和第一功率级放大器4直流供电。
作为优选的，参阅图3，以第一功率级放大器2和第一驱动级放大器4均采用晶体管为例，在第一驱动级放大器2和第一功率级放大器4的栅极分别加载一个第一偏置电路，以加载偏置电压Vg，第一驱动级放大器2和第一功率级放大器4的漏极分别加载一个第一偏置电路，以加载偏置电压Vd。
作为进一步的优选，第一输入匹配模块1、第一级间匹配模块3和第一输出匹配模块5均包括有一个匹配调节单元，作为具体的，参阅图3中所示，第一输入匹配模块的匹配调节单元包括了电容C1、开关S3、开关S4、电感L3、电感L4和电感L5，电容C1串联在主线上，通过开关S3控制主线与接地连接的电感L4的连接，通过开关S4控制主线与接地连接的电感L5的连接，电感L3一端连接主线，另一端接地；第一级间匹配模块的匹配调节单元包括了电容C2、开关S5、开关S6、电感L6、电感L7和电感L8，电容C2串联在主线上，通过开关S5控制主线与接地连接的电感L7的连接，通过开关S6控制主线与接地连接的电感L8的连接，电感L6一端连接主线，另一端接地；第一输出匹配模块的匹配调节单元包括了电容C3、开关S7、开关S8、电感L9、电感L10和电感L11，电容C3串联在主线上，通过开关S7控制主线与接地连接的电感L10的连接，通过开关S8控制主线与接地连接的电感L11的连接，电感L9一端连接主线，另一端接地。
可以理解的是，基于本实施例所提供的射频功率放大器，第一输入匹配模块1中，通过对开关S3和S4的控制，可使得第一输入匹配模块1具有三种匹配状态，即当S3、S4都断开时、当S3导通且S4断开时以及当S3、S4都导通时会形成三种不同的等效电感值，通过改变等效电感值从而实现了频率的可重构。通过第一级间匹配模块3，对第一驱动级放大器2的输出阻抗和第一功率级放大器4的输入阻抗进行匹配，其中，对开关S5和S6的控制，可使得第一级间匹配模块3具有三种匹配状态，从而实现频率的变化；第一输出匹配模块5中，通过对开关S7和S8的控制，使得第一输出匹配模块5具有三种匹配状态，从而实现匹配的变化。
还可以理解的是，在以上实施例的低频放大电路中，对第一输入匹配模块、第一级间匹配模块以及第一输出匹配模块通过改变开关管(S3、S4、S5、S6、S7、S8)的控制电压(Vg、Vd)可对匹配网络进行切换，实现频率的连续可调。该方式具有低损耗，结构简单，灵活的特点，可实现每个频段下的高性能。
作为一种的优选实施方式，在第一输入匹配模块1和第一级间匹配模块3的匹配调节单元输出端分别串联有一个稳定网络，所述稳定网络为RC并联电路6，用于保证两级射频功率放大器的稳定性。
参阅图4所示，作为一种优选的实施方式，所述高频放大电路具有：
第二输入匹配模块7，其与所述第二电路的输出端连接，用于为第二驱动级放大器8提供输入匹配；
第二驱动级放大器8，其用于接收第二输入匹配模块7的输出信号，并对该信号进行第一级的功率放大；可选的，所述第二驱动级放大器8配置为晶体管；
第二级间匹配模块9，其连接在第二驱动级放大器8和第二功率级放大器10之间，用于提供级间匹配；
第二功率级放大器10，其用于接收第二级间匹配模块9的输出信号，并对该信号进行第二级的功率放大；可选的，所述第二驱动级放大器10配置为晶体管；
第二输出匹配模块11，其连接在第二功率级放大器10与所述第四电路的输入端之间，用于提供输出匹配；
第二偏置电路，用于对第二驱动级放大器8和第二功率级放大器10直流供电。
优选的，参阅图4，以第二驱动级放大器8和第二功率级放大器10均采用晶体管为例，在第二驱动级放大器8和第二功率级放大器10的栅极分别加载一个第二偏置电路，以加载偏置电压Vg，第二驱动级放大器8和第二功率级放大器10的漏极分别加载一个第二偏置电路，以加载偏置电压Vd。
作为一种优选的实施方式，第二输入匹配模块7具有相串联的多个第一低通结构12，每个第一低通结构12均包括第一微带线121，以及加载在第一微带线121的靠近第二电路输出端一侧的连接线上的第二电容C4，第二电容C4的一端接地；其中，在第二驱动级放大器8与最靠近第二驱动级放大器8的第一微带线之间连接有RC并联电路6，所述RC并联电路是作为稳定网络，用于保证整体的射频功率放大器的稳定性。可以理解的是，本实施例中，采用串联微带线与并联电容构成低通结构，基于该结构可降低信号的传输损耗，并且简化了电路结构，更有利于实现小型化。
作为一种优选的实施方式，第二级间匹配模块具有相串联的多个第二低通结构14，每个第二低通结构14均包括第二微带线141，以及加载在第二微带线141的靠近第二电路输出端一侧的连接线上的一个第三电容C5，第三电容C5的一端接地；其中，在第二功率级放大器10与最靠近第二功率级放大器10的第三电容之间连接有峰化电感13，即在第二功率级放大器10的漏极连接所述峰化电感13。可以理解的是，在本实施例中，通过串联微带线与并联电容构成的低通结构，可确保信号的低损耗传输，并且简化了电路结构；进一步的，本实施例中的高频放大电路的设计工作频段在10-18GHz，高频段本身受寄生参量影响较大，为了实现高效率，在第二功率级放大器(晶体管)的漏极连接所述峰化电感13，可通过该峰化电感补偿晶体管的寄生参数Cds，实现对晶体管漏极输出电压和电流的波形进行修正，从而减少交叠面积，提高整体的输出效率。还值得说明的是，对于工作频率在较高频段(如10-18GHz)的射频功率放大器而言，其中一个难点就是如何提升功放效率，而基于本实施例中的第二级间匹配模块9的设计结构，可显著提升放大器在10-18GHz这个频段的功放效率，效率优于现有的射频功率放大器。
作为一种优选的实施方式，参阅图4所示，第二输出匹配模块11包括顺次串联在第二功率级放大器10的漏极输出端的STN网络15和串联电容C7，所述STN网络15包括串联的两条第三微带线151，两条所述第三微带线之间的连接线上加载有一个偏置电压Vd，所述串联电容C7与最靠近串联电容C7的第三微带线之间加载有一个接地的第四电容C6。可以理解的是，对于工作频率在较高频段的射频功率放大器而言，如何提升频带宽度也是一个主要难点，在本实施例中，在第二输出匹配模块中采用STN网络，可实现高阻抗比的转换，实现较宽的工作频带。
为进一步说明本申请实施例的射频功率放大器的技术效果，下面结合图5和图6的测试结果进行阐述。
所测试的射频功率放大器中，第一驱动级放大器采用4×150um栅宽的晶体管，第一功率级放大器采用6×125um栅宽的晶体管，第二驱动级放大器采用4×125um栅宽的晶体管，第二功率级放大器采用6×125um栅宽的晶体管。所制作出的射频功率放大器的版图整体面积仅为4mm×2.37mm，较好的实现了小型化的设计目的。整体的性能如图5，图6所示，整体覆盖频率为2-18GHz，可切换频率为2-5GHz、5-7GHz、7-9GHz和9-18GHz四个频段，其中，切换频段为2-5GHz时，开关S1-S8均断开；切换频段为5-7GHz时，开关S1、S2、S4、S6和S8断开，开关S3、S5、S7接通；切换频段为7-9GHz时，开关S1断开，S2-S8均接通；切换频段为9-18GHz时，开关S1-S8均接通。瞬时带宽大于2G，功率附加效率在30％以上，输出功率在33dBm以上，上述测试结果较好的验证了本申请实施例所提供的射频功率放大器具有可调频带宽、高功放效率以及高输出功率的优势特性。
在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器，其特征在于，包括：与射频输入端连接的第一双工器以及与射频输出端连接的第二双工器，所述第一双工器包括并联的第一电路和第二电路，所述第二双工器包括并联的第三电路和第四电路；
其中，所述第一电路和第三电路之间连接有可调频的低频放大电路，所述第二电路和第四电路之间连接有可调频的高频放大电路；
所述第一电路、第二电路、第三电路和第四电路均配置为四分之一波长阻抗变换电路。
2.根据权利要求1所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，四分之一波长阻抗变换电路的等效电路设置为：包括串联有电容的主干路以及分别并联在所述主干路上的第一支路、第二支路和第三支路；
所述第一支路的一端连接所述电容的第一侧的主干路上，另一端顺次连接开关S1和电感L1后接地；
所述第二支路的一端连接在所述电容的第二侧的主干路上，另一端连接电感L2后接地；
所述第三支路的一端连接在所述电容的第一侧的主干路上，另一端连接开关S2后接地。
3.根据权利要求1或2所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，所述低频放大电路的工作频率配置为2-10GHz，所述高频放大电路的工作频率配置为10-18GHz。
4.根据权利要求2所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，所述低频放大电路具有：
第一输入匹配模块，其与所述第一电路的输出端连接，用于为第一驱动级放大器提供输入匹配；
第一驱动级放大器，其用于接收第一输入匹配模块的输出信号，并对该信号进行第一级的功率放大；
第一级间匹配模块，其连接在第一驱动级放大器和第一功率级放大器之间，用于提供级间匹配；
第一功率级放大器，其用于接收第一级间匹配模块的输出信号，并对该信号进行第二级的功率放大；
第一输出匹配模块，其连接在第一功率级放大器与所述第三电路的输入端之间，用于提供输出匹配；
第一偏置电路，用于对第一驱动级放大器和第一功率级放大器直流供电。
5.根据权利要求4所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，第一输入匹配模块、第一级间匹配模块和第一输出匹配模块均包括有一个匹配调节单元，所述匹配调节单元具有：串联在主线上的第一电容，以及从第一电容到输出端方向顺次加载在所述主线上第一并联支路、第二并联支路和第三并联支路；第一并联支路和第三并联支路的一端与所述主线连接，另一端依次连接一个开关和一个电感后接地；第二并联支路的一端与所述主线连接，另一端连接一个电感后接地。
6.根据权利要求4所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，第一输入匹配模块和第一级间匹配模块的匹配调节单元输出端分别串联有一个RC并联电路。
7.根据权利要求2所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，所述高频放大电路具有：
第二输入匹配模块，其与所述第二电路的输出端连接，用于为第二驱动级放大器提供输入匹配；
第二驱动级放大器，其用于接收第二输入匹配模块的输出信号，并对该信号进行第一级的功率放大；
第二级间匹配模块，其连接在第二驱动级放大器和第二功率级放大器之间，用于提供级间匹配；
第二功率级放大器，其用于接收第二级间匹配模块的输出信号，并对该信号进行第二级的功率放大；
第二输出匹配模块，其连接在第二功率级放大器与所述第四电路的输入端之间，用于提供输出匹配；
第二偏置电路，用于对第二驱动级放大器和第二功率级放大器直流供电。
8.根据权利要求7所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，第二输入匹配模块具有相串联的多个第一低通结构，每个第一低通结构均包括第一微带线，以及加载在第一微带线的靠近第二电路输出端一侧的连接线上的第二电容，第二电容的一端接地；
其中，在第二驱动级放大器与最靠近第二驱动级放大器的第一微带线之间连接有RC并联电路。
9.根据权利要求7所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，第二级间匹配模块具有相串联的多个第二低通结构，每个第二低通结构均包括第二微带线，以及加载在第二微带线的靠近第二电路输出端一侧的连接线上的一个第三电容，第三电容的一端接地；
其中，在第二功率级放大器与最靠近第二功率级放大器的第三电容之间连接有峰化电感。
10.根据权利要求7所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于，第二输出匹配模块包括顺次串联在第二功率级放大器上的STN网络和串联电容，所述STN网络包括串联的两条第三微带线，两条所述第三微带线之间的连接线上加载有所述第二偏置电路，所述串联电容与最靠近串联电容的第三微带线之间加载有一个接地的第四电容。
CN202210088562.0A 2022-01-25 2022-01-25 基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器 Pending CN114614771A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210088562.0A CN114614771A (zh) 2022-01-25 2022-01-25 基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210088562.0A CN114614771A (zh) 2022-01-25 2022-01-25 基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114614771A true CN114614771A (zh) 2022-06-10

Family

ID=81857663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210088562.0A Pending CN114614771A (zh) 2022-01-25 2022-01-25 基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114614771A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115118295A (zh) * 2022-08-29 2022-09-27 成都市克莱微波科技有限公司 一种功放输出快速切换方法、系统及存储介质
CN117914272A (zh) * 2024-03-19 2024-04-19 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种小型化超宽带低噪声放大器

Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020097087A1 (en) * 2000-10-31 2002-07-25 Petz Felix Anton Reconfigurable device for amplifying RF signals
CN1367952A (zh) * 1999-07-07 2002-09-04 艾利森公司 双频带、双模式功率放大器
JP2010068339A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 可変利得反転増幅回路
CN104065395A (zh) * 2014-06-04 2014-09-24 北京中科汉天下电子技术有限公司 射频前端装置
CN104218897A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 诺基亚公司 高效紧凑Doherty功率放大器装置和方法
CN204119223U (zh) * 2014-05-27 2015-01-21 电子科技大学 多通道全双工调幅宽带射频收发机
JP2015084520A (ja) * 2013-09-20 2015-04-30 旭化成エレクトロニクス株式会社 バンドパスフィルタ
KR20150056985A (ko) * 2013-11-18 2015-05-28 한국과학기술원 다중 주파수대역을 지원하는 정합회로
EP3142258A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-15 Catena Holding bv Radio transceiver circuit
CN107124146A (zh) * 2017-05-03 2017-09-01 宜确半导体（苏州）有限公司 一种射频功率放大器
CN107332528A (zh) * 2017-08-11 2017-11-07 华中科技大学 一种可调多频段功率放大器
CN107493082A (zh) * 2017-08-31 2017-12-19 电子科技大学 一种双通带放大器
CN107508565A (zh) * 2017-08-29 2017-12-22 北京邮电大学 一种非连续频带工作的宽带功率放大器
CN109787569A (zh) * 2017-11-14 2019-05-21 锐迪科微电子科技（上海）有限公司 一种多模多频射频功率放大器
CN110011623A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 一种双频带射频异向功率放大器
CN210469352U (zh) * 2019-09-18 2020-05-05 上海海积信息科技股份有限公司 一种信号处理装置及天线设备
WO2020125664A1 (zh) * 2018-12-19 2020-06-25 天津大学 多通道发射机射频前端结构和终端以及无线通信设备
CN112910418A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 电子科技大学 一种超宽带芯片偏置电路结构
CN113162646A (zh) * 2020-01-19 2021-07-23 广东宽普科技有限公司 一种高性能全双工通信电路
CN113395043A (zh) * 2021-05-25 2021-09-14 杭州电子科技大学 一种基于精确谐波控制的高效率双频功率放大器及其设计方法
JP2021163975A (ja) * 2020-03-30 2021-10-11 株式会社村田製作所 高周波回路、アンテナモジュールおよび通信装置
CN113644883A (zh) * 2021-07-14 2021-11-12 电子科技大学 一种宽带频率可重构功率放大器
CN113794453A (zh) * 2021-08-12 2021-12-14 杭州电子科技大学 多模态高效率mmic功率放大器及其实现方法
CN113839621A (zh) * 2021-11-26 2021-12-24 华南理工大学 Doherty功率放大器
CN113872533A (zh) * 2021-12-02 2021-12-31 华南理工大学 功率放大器和发射机
CN113938102A (zh) * 2021-09-18 2022-01-14 华南理工大学 一种宽带高效率的功率放大器及实现方法

Patent Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1367952A (zh) * 1999-07-07 2002-09-04 艾利森公司 双频带、双模式功率放大器
US20020097087A1 (en) * 2000-10-31 2002-07-25 Petz Felix Anton Reconfigurable device for amplifying RF signals
JP2010068339A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 可変利得反転増幅回路
CN104218897A (zh) * 2013-05-31 2014-12-17 诺基亚公司 高效紧凑Doherty功率放大器装置和方法
JP2015084520A (ja) * 2013-09-20 2015-04-30 旭化成エレクトロニクス株式会社 バンドパスフィルタ
KR20150056985A (ko) * 2013-11-18 2015-05-28 한국과학기술원 다중 주파수대역을 지원하는 정합회로
CN204119223U (zh) * 2014-05-27 2015-01-21 电子科技大学 多通道全双工调幅宽带射频收发机
CN104065395A (zh) * 2014-06-04 2014-09-24 北京中科汉天下电子技术有限公司 射频前端装置
EP3142258A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-15 Catena Holding bv Radio transceiver circuit
CN107124146A (zh) * 2017-05-03 2017-09-01 宜确半导体（苏州）有限公司 一种射频功率放大器
CN107332528A (zh) * 2017-08-11 2017-11-07 华中科技大学 一种可调多频段功率放大器
CN107508565A (zh) * 2017-08-29 2017-12-22 北京邮电大学 一种非连续频带工作的宽带功率放大器
CN107493082A (zh) * 2017-08-31 2017-12-19 电子科技大学 一种双通带放大器
CN109787569A (zh) * 2017-11-14 2019-05-21 锐迪科微电子科技（上海）有限公司 一种多模多频射频功率放大器
WO2020125664A1 (zh) * 2018-12-19 2020-06-25 天津大学 多通道发射机射频前端结构和终端以及无线通信设备
CN110011623A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 一种双频带射频异向功率放大器
CN210469352U (zh) * 2019-09-18 2020-05-05 上海海积信息科技股份有限公司 一种信号处理装置及天线设备
CN113162646A (zh) * 2020-01-19 2021-07-23 广东宽普科技有限公司 一种高性能全双工通信电路
JP2021163975A (ja) * 2020-03-30 2021-10-11 株式会社村田製作所 高周波回路、アンテナモジュールおよび通信装置
CN112910418A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 电子科技大学 一种超宽带芯片偏置电路结构
CN113395043A (zh) * 2021-05-25 2021-09-14 杭州电子科技大学 一种基于精确谐波控制的高效率双频功率放大器及其设计方法
CN113644883A (zh) * 2021-07-14 2021-11-12 电子科技大学 一种宽带频率可重构功率放大器
CN113794453A (zh) * 2021-08-12 2021-12-14 杭州电子科技大学 多模态高效率mmic功率放大器及其实现方法
CN113938102A (zh) * 2021-09-18 2022-01-14 华南理工大学 一种宽带高效率的功率放大器及实现方法
CN113839621A (zh) * 2021-11-26 2021-12-24 华南理工大学 Doherty功率放大器
CN113872533A (zh) * 2021-12-02 2021-12-31 华南理工大学 功率放大器和发射机

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄庆安: "《RF MEMS理论·设计·技术》", 东南大学出版社, pages: 323 - 329 *
黄轲: "基于GaN的宽带可重构功率放大器设计", pages 418 - 420 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115118295A (zh) * 2022-08-29 2022-09-27 成都市克莱微波科技有限公司 一种功放输出快速切换方法、系统及存储介质
CN115118295B (zh) * 2022-08-29 2022-11-22 成都市克莱微波科技有限公司 一种功放输出快速切换方法、系统及存储介质
CN117914272A (zh) * 2024-03-19 2024-04-19 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种小型化超宽带低噪声放大器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4464919B2 (ja) 整合回路
US8487713B2 (en) Multiband matching circuit and multiband power amplifier
US7092691B2 (en) Switchless multi-resonant, multi-band power amplifier
US9425756B2 (en) Amplifier device and corresponding radio base station and mobile communication terminal
KR100898349B1 (ko) 정합 회로, 듀얼밴드 전력 증폭 장치
US7242245B2 (en) Method and apparatus for an improved power amplifier
US7656249B2 (en) Matching circuit
KR101286045B1 (ko) 멀티 밴드 정합 회로
CN112543006B (zh) 一种超宽带可重构功率放大器单片微波集成电路
CN114614771A (zh) 基于频率连续可调的超宽带射频功率放大器
CN114024512B (zh) 一种频分双工的超宽带低噪声放大器
CN112865725A (zh) 一种超宽带大功率高效率的单片集成功率放大器电路结构
CN113644883A (zh) 一种宽带频率可重构功率放大器
CN114285379A (zh) 一种二维可重构Doherty功率放大器
CN113904638A (zh) 一种跨越四倍频的可重构混合连续f类超宽带功率放大器
CN217406496U (zh) Doherty功率放大器
Wang et al. A 2.5-to-18GHz Reconfigurable LNA With 1.38-to-1.97 dB NF Using Switchable Diplexer and Low-Noise Oriented Input
Chen et al. Design of broadband power amplifier based on loop-shaped filter matching structure
CN215120738U (zh) 一种基于可重构开关的两路并发功率放大器
CN114567262A (zh) 一种高效率宽带射频功率放大器
Lin et al. High gain and high PAE 68∼ 94 GHz CMOS power amplifier using miniature zero-degree four-way current combiner
Hu et al. A Reconfigurable K-Band GaN Power Amplifier
Liu et al. Design of class f reconfigurable power amplifiers
CN112737526A (zh) 一种双频带高效率射频功率放大器
CN117713717A (zh) 一种基于阶跃阻抗微带线的宽带射频功率放大器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220610

RJ01 Rejection of invention patent application after publication