CN118041252A - 毫米波功率放大器、芯片及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了毫米波功率放大器、芯片及设备，属于移动通信和雷达探测领域。其中，毫米波功率放大器包括输入正交耦合器、载波放大电路、峰值放大电路和移相输出网络；载波放大电路和峰值放大电路均采用多路功率合成；峰值放大电路具有自适应偏置功能，可对输入的射频信号进行功率检测并实时调整工作状态。该毫米波功率放大器将多尔蒂功率放大器架构与自适应偏置电路相结合，能够同时提高回退效率和输出功率，可广泛应用于移动通信和雷达探测领域。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信和雷达探测领域，尤其涉及一种毫米波功率放大器、芯片及设备。
背景技术
为实现6G时代的通感融合，通感一体化(integrated sensing andcommunication,ISAC)系统需兼具高质量的通信能力和稳健且高精度的感知能力。
ISAC收发机的无线通信功能要求发射链中的功率放大器(power amplifier,PA)有较高的功率回退效率(back-off efficiency)，以实现对高峰均比(peak to averagepower ratio,PAPR)调制信号的高效功率放大；ISAC收发机实现雷达感知功能所常用的调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)雷达要求PA有较高的输出功率，以实现更远的检测距离和更好的检测信号质量。此外，D波段为未来6G通信和雷达应用的潜在重要波段。
然而，目前尚无可同时支持高回退效率和高输出功率的CMOS集成D波段PA。
传统上，常采用多尔蒂架构来提高PA的回退效率，然而在D波段，由于晶体管在C类偏置条件下的增益过低，峰值放大电路无法提供与载波放大电路(其晶体管常采用AB类偏置条件)相当的输出功率，从而无法通过所需有源负载调制实现回退效率的提升。
发明内容
为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种毫米波功率放大器、芯片及设备。
本发明所采用的第一技术方案是：
一种毫米波功率放大器，包括输入正交耦合器、载波放大电路、峰值放大电路和移相输出网络；其中，
所述载波放大电路用于对输入的射频信号进行功率放大；
所述峰值放大电路用于对输入的射频信号功率进行监测，并调整工作状态；
所述移相输出网络用于对输入的射频信号进行功率合成。
所述载波放大电路包括第一子载波放大电路、第二子载波放大电路、第一功率分配器和第一功率合成器；所述第一功率分配器的第一差分输出端连接所述第一子载波放大电路的差分输入端，所述第一功率合成器的第一差分输入端连接所述第一子载波放大电路的差分输出端；所述第一功率分配器的第二差分输出端连接所述第二子载波放大电路的差分输入端，所述第一功率合成器的第二差分输入端连接所述第二子载波放大电路的差分输出端；所述第一功率分配器的输入端为所述载波放大电路的输入端；所述第一功率合成器的输出端为所述载波放大电路的输出端。所述第一子载波放大电路和所述第二子载波放大电路均为N(N>1，为整数)级共源放大器结构，并以N-1个变压器作为级间匹配网络；所述变压器均有一个差分输入端、一个差分输出端、一个输入端中心抽头和一个输出端中心抽头；所述输入端中心抽头与第一输入电源连接，给共源放大器的漏极提供直流偏置电压；所述输出端中心抽头与第二输入电源连接，给共源放大器的栅极提供直流偏置电压。
所述峰值放大电路包括第一子峰值放大电路、第二子峰值放大电路、第二功率分配器、第二功率合成器和自适应偏置电路。
所述自适应偏置电路具有一个输入端和一个输出端，包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一晶体管和第二晶体管；
当输入端射频信号功率低于预设阈值时，所述自适应偏置电路的输出端可产生预设低直流电压信号；
当输入端射频信号功率高于预设阈值时，所述自适应偏置电路的输出端可产生一预设高直流电压信号。
将所述自适应偏置电路与多尔蒂架构相结合，可解决将传统多尔蒂架构应用于毫米波PA时峰值放大电路在C类偏置下增益过低的问题。
所述第二功率分配器的第一差分输出端连接所述第一子峰值放大电路的差分输入端，所述第二功率合成器的第一差分输入端连接所述第一子峰值放大电路的差分输出端；所述第二功率分配器的第二差分输出端连接所述第二子峰值放大电路的差分输入端，所述第二功率合成器的第二差分输入端连接所述第二子峰值放大电路的差分输出端；所述第二功率分配器的输入端为所述峰值放大电路的输入端；所述第二功率合成器的输出端为所述峰值放大电路的输出端；所述自适应偏置电路的输入端连接所述第二功率分配器的输入端。所述第一子峰值放大电路和所述第二子峰值放大电路均为N(N>1，为整数)级共源放大器结构，并以N-1个变压器作为级间匹配网络；所述变压器均有一个差分输入端、一个差分输出端、一个输入端中心抽头和一个输出端中心抽头；所述输入端中心抽头与第一输入电源连接，给共源放大器的漏极提供直流偏置电压；所述输出端中心抽头与所述自适应偏置电路的输出端连接，给共源放大器的栅极提供自适应直流偏置电压。
所述输入正交耦合器的第一端作为所述毫米波功率放大器的输入端，用于接收射频输入信号；所述输入正交耦合器的第二端连接负载，所述输入正交耦合器的第三端连接所述载波放大电路的输入端，所述输入正交耦合器的第四端连接所述峰值放大电路的输入端。
所述移相输出网络包括第一电感、第一传输线和第二传输线；所述第一传输线的一端作为所述移相输出网络的第一输入端，并与所述载波放大电路的输出端相连；所述第二传输线的一端作为所述移相输出网络的第二输入端，并与所述峰值放大电路的输出端相连；所述第一传输线的另一端和所述第二传输线的另一端分别连接所述第一电感的两端，所述第一传输线的另一端作为移相输出网络的输出端，并作为所述毫米波功率放大器的输出端，用于输出放大后的射频信号。
本发明所采用的第二技术方案是：
一种芯片，包括如第一技术方案所述的毫米波功率放大器。
本发明所采用的第三技术方案是：
一种电子设备，包括外壳和外围电路板，所述外围电路板包括如第二技术方案所述的芯片。
本发明实施例包括以下有益效果：本发明中输入正交耦合器将输入信号分成两路具有90°相位差的正交信号，载波放大电路对其中一路信号进行功率放大，峰值放大电路对另一路信号进行功率监测并实时调整工作状态以在预设状态下对另一路信号进行放大，并通过移相输出网络对两路放大后的信号进行功率合成以得到输出信号；通过多路功率合成实现高输出功率，可实现更远的检测距离和更好的检测信号质量，从而可满足通感一体化系统的雷达感知需求；采用多尔蒂功率放大器架构，并结合自适应偏置电路，对输入信号功率进行监测，动态调整峰值放大电路的栅极偏置电压，实现有源负载调制，提高了回退效率，可实现对高峰均比调制信号的高效功率放大，从而可满足通感一体化系统的无线通信需求。
附图说明
图1是本发明实施例1中毫米波功率放大器的结构框图；
图2是本发明实施例1中载波放大电路的结构框图；
图3是本发明实施例1中峰值放大电路的结构框图；
图4是本发明实施例1中自适应偏置电路的电路原理图；
图5是本发明实施例1中自适应偏置电路的直流输出电压相对于输入功率的仿真结果图；
图6是本发明实施例1中移相输出网络的电路原理图；
图7是本发明实施例1中毫米波功率放大器的输出功率与功率增益相对于输入功率的仿真结果图；
图8是本发明实施例1中毫米波功率放大器的功率附加效率相对于输出功率的仿真结果图；
图9是本发明实施例1中毫米波功率放大器的直流功耗相对于输入功率的仿真结果图；
图10是本发明实施例1中毫米波功率放大器的输出功率与功率增益相对于频率的仿真结果图；
图11是本发明实施例2中峰值放大电路的结构框图；
图12是本发明实施例4中移相输出网络的电路原理图；
图13是本发明实施例5中移相输出网络的电路原理图；
图14是本发明实施例6中移相输出网络的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
实施例1
参阅图1，本发明实施例提供一种毫米波功率放大器，包括输入正交耦合器(IQC，input quadrature coupler)、载波放大电路(CPA，carrier power amplifier)、峰值放大电路(PPA，peaking power amplifier)和移相输出网络(PON，phase-shift outputnetwork)；其中，IQC的第一端为功率放大器的输入端，IQC的第二端连接负载，IQC的第三端连接CPA的输入端，IQC的第四端连接PPA的输入端。
PON的第一端连接CPA的输出端，PON的第二端连接PPA的输出端，PON的第三端为功率放大器的输出端，其用于对输入的信号进行功率合成。
CPA基于四级共源放大电路，采用两路功率合成，为单端输入、单端输出结构；其采用AB类偏置条件，用于对输入的射频信号进行功率放大。
参阅图2，CPA包括第一功率分配器(PD1)、第一子载波放大电路、第二子载波放大电路和第一功率合成器(PC1)；PD1的输入端连接IQC的第三端；PD1的第一差分输出端(OUT11P、OUT11N)连接第一子载波放大电路的差分输入端，第一子载波放大电路的差分输出端连接PC1的第一差分输入端(IN11P、IN11N)；PD1的第二差分输出端(OUT12P、OUT12N)连接第二子载波放大电路的差分输入端，第二子载波放大电路的差分输出端连接PC1的第二差分输入端(IN12P、IN12N)；PC1的输出端为载波放大电路的输出端。
需要说明的是，CPA通过PD1和PC1实现两路功率合成，提高了输出功率。
参阅图3，PPA基于四级共源放大电路，采用两路功率合成，为单端输入、单端输出结构，且带有自适应偏置功能，可对输入信号的功率进行监测，动态调整所述共源放大电路的栅极直流偏置电压；其用于对输入的射频信号功率进行监测，并调整工作状态。
PPA包括第一子峰值放大电路、第二子峰值放大电路、第二功率分配器(PD2)、第二功率合成器(PC2)和自适应偏置电路(ABC，adaptive-bias circuit)，PD2的输入端连接输入正交耦合器的第四端；PD2的第一差分输出端(OUT21P、OUT21N)连接第一子峰值放大电路的差分输入端，第一子峰值放大电路的差分输出端连接PC2的第一差分输入端(IN21P、IN21N)；PD2的第二差分输出端(OUT22P、OUT22N)连接第二峰值放大电路的差分输入端，第二峰值放大电路的差分输出端连接PC2的第二差分输入端(IN22P、IN22N)，PC2的输出端为PPA的输出端；ABC的输入端连接IQC的第四端，ABC的输出端与第一子峰值放大电路和第二子峰值放大电路中所有变压器的输出端中心抽头相连。
第一子峰值放大电路包括第一共源放大电路CS1、第二共源放大电路CS2、第三共源放大电路CS3、第四共源放大电路CS4、第一变压器TF1、第二变压器TF1和第三变压器TF3。其中，第一共源放大电路CS1的两个输入端连接PD2的第一差分输出端(OUT21P、OUT21N)，第一共源放大电路CS1的两个输出端连接第一变压器TF1的两个输入端，第一变压器TF1的两个输出端连接第二共源放大电路CS2的两个输入端；第二共源放大电路CS2的两个输出端连接第二变压器TF2的两个输入端；第二变压器TF2的两个输出端连接第三共源放大电路CS3的两个输入端；第三共源放大电路CS3的两个输出端连接第三变压器TF3的两个输入端；第三变压器TF3的两个输出端连接第四共源放大电路CS4的两个输入端；第四共源放大电路CS4的两个输出端连接PC2的第一差分输入端(IN21P、IN21N)。第一变压器TF1、第二变压器TF2和第三变压器TF3的输出端中心抽头均与ABC的输出端相连；第一变压器TF1、第二变压器TF2和第三变压器TF3的输入端中心抽头均与第一输入电源VDD相连。
第二子峰值放大电路包括第五共源放大电路CS5、第六共源放大电路CS6、第七共源放大电路CS7、第八共源放大电路CS8、第四变压器TF4、第五变压器TF5和第六变压器TF6。其中，第五共源放大电路CS5的两个输入端连接PD2的第二差分输出端(OUT22P、OUT22N)，第五共源放大电路CS5的两个输出端连接第四变压器TF4的两个输入端，第四变压器TF4的两个输出端连接第六共源放大电路CS6的两个输入端；第六共源放大电路CS6的两个输出端连接第五变压器TF5的两个输入端；第五变压器TF5的两个输出端连接第七共源放大电路CS7的两个输入端；第七共源放大电路CS7的两个输出端连接第六变压器TF6的两个输入端；第六变压器TF6的两个输出端连接第八共源放大电路CS8的两个输入端；第八共源放大电路CS8的两个输出端连接PC2的第二差分输入端(IN22P、IN22N)。第四变压器TF4、第五变压器TF5和第六变压器TF6的输出端中心抽头均与ABC的输出端相连；第四变压器TF4、第五变压器TF5和第六变压器TF6的输入端中心抽头均与第一输入电源VDD相连。
需要说明的是，PPA与CPA的结构相同，其中的区别在于：PPA具有自适应偏置功能，其栅极直流偏置电压由ABC的输出端提供，而CPA的栅极直流偏置电压由与第二输入电源相连的变压器输出端中心抽头提供。PPA通过PD2和PC2实现两路功率合成，提高了输出功率；并通过ABC对输入信号功率进行监测，动态调整所述共源放大电路(CS1～CS8)的栅极直流偏置电压，使PPA在功率回退点前处于非工作状态，并在满功率点偏置在AB类，提供与CPA相近的功率输出。
参阅图4，ABC包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一晶体管和第二晶体管。
所述第一电容的一端作为ABC的输入端，所述第一电容的另一端连接所述第一晶体管的栅极，所述第一晶体管的漏极连接所述第二晶体管的栅极，所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极共同接地端，所述第一电阻的两端分别连接所述第一电容的第二端和地端，所述第二电阻的两端分别连接所述第一晶体管的漏极和第一输入电源，所述第三电阻的两端分别连接所述第二晶体管的漏极和第一输入电源，所述第四电阻的两端分别连接所述第二晶体管的漏极和地端，所述第五电阻的一端连接所述第二晶体管的漏极，所述第五电阻的另一端作为ABC的输出端。
当输入端射频信号功率低于一预设阈值时，ABC的输出端可产生一预设低直流电压信号；
当输入端射频信号功率高于上述预设阈值时，ABC的输出端可产生一预设高直流电压信号。
ABC的直流输出电压相对于输入功率的仿真结果如图5所示，
当输入功率低于-3dBm时，ABC的直流输出电压小于0.1V，使PPA中的共源放大电路截止，PPA不提供功率输出；
当输入功率大于0dBm时，ABC的直流输出电压约为0.7V，将PPA中的共源放大电路偏置在AB类，从而提供与CPA相当的功率输出。
参阅图6，PON包括第一电感L1、第一传输线TL1和第二传输线TL2；第一传输线TL1的一端连接CPA的输出端，第二传输线TL2的一端连接PPA的输出端，第一传输线TL1的另一端和第二传输线TL2的另一端分别连接第一电感L1的两端；其中，第一传输线TL1的另一端为PON的输出端。
具体地，当输入功率低于功率回退点时，PPA处于非工作状态，此时PPA中没有信号经过，功率放大器的输出功率仅由CPA提供，功率放大器处于功率回退状态，且由于PON为CPA提供两倍于其最佳负载阻抗的负载阻抗，故其输出功率仅为最大输出功率的一半；当CPA达到饱和时，CPA与PPA均处于工作状态，功率放大器的输出功率由CPA和PPA共同提供，功率放大器处于满功率状态，且由于PON为CPA和PPA提供最佳负载阻抗，故CPA和PPA均能达到最大功率输出，通过PON实现两路功率合成，从而总输出功率为功率回退状态时的4倍，即满功率状态时的输出功率比功率回退状态时的输出功率高了6dB。
功率放大器的输出功率与功率增益相对于输入功率的仿真结果如图7所示，当输入功率达到6dBm时，功率放大器的饱和输出功率和功率增益分别为16.2dBm和10.2dB。
功率放大器的功率附加效率相对于输出功率的仿真结果如图8所示，在满功率点，即输出功率为16.2dBm时，功率放大器的功率附加效率为6.1％；在6dB功率回退点，即输出功率为10.2dBm时，PA的功率附加效率为3.1％。
功率放大器的输出功率与功率增益相对于频率的仿真结果如图9所示，功率放大器在138GHz时有最大输出功率16.5dBm，对应的功率增益为10.5dB，其1-dB大信号带宽为127～148GHz。
功率放大器的直流功耗相对于输入功率的仿真结果如图10所示，当输入功率低于4.5dBm时，仅CPA处于工作状态，功率放大器的直流功耗约为310mW；当输入功率高于6dBm时，CPA与PPA均处于工作状态，PA的直流功耗约620mW。
实施例2
本发明实施例提供一种毫米波功率放大器，其电路结构与实施例1中的电路结构相同，其中的区别在于：
CPA中的第一子载波放大电路和第二子载波放大电路均由3级单端共源放大电路构成，以两个变压器作为级间匹配网络，并通过PC1和PD1实现四路功率合成；
PPA中的第一子峰值放大电路和第二子峰值放大电路均由3级单端共源放大电路构成，以两个变压器作为级间匹配网络，并通过PC2和PD2实现四路功率合成。
具体地，以PPA为例，参阅图11，第一子峰值放大电路包括3级单端共源放大电路(CS1P/CS1N、CS2P/CS2N、CS3P/CS3N)和两个变压器(TF11、TF12)，第一子峰值放大电路中的第一级单端共源放大电路(CS1P、CS1N)的输入端连接PD2的第一差分输出端(OUT21P、OUT21N)，第一级单端共源放大电路(CS1P、CS1N)的输出端连接第一级变压器(TF11)的输入端，第一级变压器(TF11)的输出端连接第二级单端共源放大电路(CS2P、CS2N)的输入端，第二级单端共源放大电路(CS2P、CS2N)的输出端连接第二级变压器(TF12)的输入端，第二级变压器(TF12)的输出端连接第三级单端共源放大电路(CS3P、CS3N)的输入端，第三级单端共源放大电路(CS3P、CS3N)的输出端连接PC2的第一差分输入端(IN21P、IN21N)。
同理，参阅图11，第二子峰值放大电路的结构和连接关系可以根据第一子峰值放大电路类推。
需要说明的是，单端共源放大电路的级数可以是大于1的任意数目N，如4级或5级，相应地，级间匹配变压器的数目为N-1，如3个或4个。不变的是，第一子载波放大电路和第二子载波放大电路通过PC1实现四路功率合成；第一子峰值放大电路和第二子峰值放大电路通过PC2实现四路功率合成。
实施例3
本发明实施例提供一种毫米波功率放大器，其电路结构与实施例1中的电路结构相同，其中的区别在于：
CPA中的第一子载波放大电路和第二子载波放大电路均由3级差分共源放大电路构成，以两个变压器作为级间匹配网络，并通过PC1和PD1实现两路功率合成；
PPA中的第一子峰值放大电路和第二子峰值放大电路均由3级差分共源放大电路构成，以两个变压器作为级间匹配网络，并通过PC2和PD2实现两路功率合成。
需要说明的是，差分共源放大电路的级数可以是大于1的任意数目N，如4级或5级，相应地，级间匹配变压器的数目为N-1，如3个或4个。不变的是，第一子载波放大电路和第二子载波放大电路通过PC1实现两路功率合成；第一子峰值放大电路和第二子峰值放大电路通过PC2实现两路功率合成。
实施例4
本发明实施例提供一种毫米波功率放大器，其可采用实施例1-3中的任一电路结构，其中的区别在于：
参阅图12，PON包括第三传输线TL3、第四传输线TL4和第五传输线TL5，第三传输线TL3的一端连接CPA的输出端，第四传输线TL4的一端连接PPA的输出端，第五传输线TL5的两端分别连接第三传输线TL3的另一端和第四传输线TL4的另一端。
需要说明的是，TL3、TL4与TL5的特征阻抗相同，且电长度均为90°。
实施例5
本发明实施例提供一种毫米波功率放大器，其可采用实施例1-3中的任一电路结构，其中的区别在于：
参阅图13，PON包括第二电容C2、第三电容C3、第二电感L2、第六传输线TL6和第七传输线TL7，第二电感L2的一端连接CPA的输出端，第六传输线TL6的一端连接PPA的输出端，第七传输线TL7的两端分别连接第二电感L2的另一端和第六传输线TL6的另一端，第二电容C2的两端分别连接第二电感L2的一端和地端，第三电容C3的两端分别连接第二电感L2的另一端和地端。
需要说明的是，TL6与TL7的特征阻抗相同，均为Z0，且电长度均为90°；C2与C3的电容值均为C，L2的电感值为L，且满足Z0＝1/(2πf0C)＝2πf0L，其中，f0为放大器的工作频率。
实施例6
本发明实施例提供一种毫米波功率放大器，其可采用实施例1-3中的任一电路结构，其中的区别在于：
参阅图14，PON包括第四电容C4、第三电感L3、第四电感L4、第八传输线TL8和第九传输线TL9，第四电容C4的一端连接CPA的输出端，第八传输线TL8的一端连接PPA的输出端，第九传输线TL9的两端分别连接第四电容C4的另一端和第八传输线TL8的另一端，第三电感L3的两端分别连接第四电容C4的一端和地端，第四电感L4的两端分别连接第四电容C4的另一端和地端。
需要说明的是，TL8与TL9的特征阻抗相同，均为Z0，且电长度均为90°；L3与L4的电感值均为L，C1的电容值为C，且满足Z0＝1/(2πf0C)＝2πf0L，其中，f0为功率放大器的工作频率。
综上所述，本发明相对于现有技术，至少包括以下优点及有益效果：本发明提出了一种毫米波功率放大器，输入正交耦合器将输入信号分成两路具有90°相位差的正交信号，载波放大电路对其中一路信号进行功率放大，峰值放大电路对另一路信号进行功率监测并实时调整工作状态以在预设状态下对另一路信号进行放大，并通过移相输出网络对两路放大后的信号进行功率合成以得到输出信号；通过多路功率合成实现高输出功率，可实现更远的检测距离和更好的检测信号质量，从而可满足通感一体化系统的雷达感知需求；采用多尔蒂功率放大器架构，并结合自适应偏置电路，对输入信号功率进行监测，动态调整峰值放大电路的栅极直流偏置电压，实现有源负载调制，提高了回退效率，可实现对高峰均比调制信号的高效功率放大，从而可满足通感一体化系统的无线通信需求。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (13)
1.一种毫米波功率放大器，其特征在于，包括输入正交耦合器、载波放大电路、峰值放大电路和移相输出网络；
所述输入正交耦合器用于将输入的射频信号分成两路具有预设相位差的正交信号；
所述载波放大电路对两路正交信号的其中一路信号进行功率放大；
所述峰值放大电路对两路正交信号的另一路信号进行功率监测并实时调整工作状态以在预设状态下对另一路信号进行放大；
所述移相输出网络对两路放大后的信号进行功率合成以得到输出信号。
2.如权利要求1所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述载波放大电路包括第一子载波放大电路、第二子载波放大电路、第一功率分配器和第一功率合成器。
3.如权利要求2所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述第一功率分配器的第一差分输出端连接所述第一子载波放大电路的差分输入端，所述第一功率合成器的第一差分输入端连接所述第一子载波放大电路的差分输出端；所述第一功率分配器的第二差分输出端连接所述第二子载波放大电路的差分输入端，所述第一功率合成器的第二差分输入端连接所述第二子载波放大电路的差分输出端；所述第一功率分配器的输入端为所述载波放大电路的输入端；所述第一功率合成器的输出端为所述载波放大电路的输出端。
4.如权利要求2所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述第一子载波放大电路和所述第二子载波放大电路均包括N(N>1，为整数)级共源放大器结构，并以N-1个变压器作为级间匹配网络；所述变压器均有一个差分输入端、一个差分输出端、一个输入端中心抽头和一个输出端中心抽头；所述输入端中心抽头连接第一输入电源，以给共源放大器的漏极提供直流偏置电压；所述输出端中心抽头连接第二输入电源，以给共源放大器的栅极提供直流偏置电压。
5.如权利要求1所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述峰值放大电路包括第一子峰值放大电路、第二子峰值放大电路、第二功率分配器、第二功率合成器和自适应偏置电路。
6.如权利要求5所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述第二功率分配器的第一差分输出端连接所述第一子峰值放大电路的差分输入端，所述第二功率合成器的第一差分输入端连接所述第一子峰值放大电路的差分输出端；所述第二功率分配器的第二差分输出端连接所述第二子峰值放大电路的差分输入端，所述第二功率合成器的第二差分输入端连接所述第二子峰值放大电路的差分输出端；所述第二功率分配器的输入端为所述峰值放大电路的输入端；所述第二功率合成器的输出端为所述峰值放大电路的输出端；所述自适应偏置电路的输入端连接所述第二功率分配器的输入端。
7.如权利要求5所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述第一子峰值放大电路和所述第二子峰值放大电路均包括N(N>1，为整数)级共源放大器结构，并以N-1个变压器作为级间匹配网络；所述变压器均有一个差分输入端、一个差分输出端、一个输入端中心抽头和一个输出端中心抽头；所述输入端中心抽头连接第一输入电源，以给共源放大器的漏极提供直流偏置电压；所述输出端中心抽头连接所述自适应偏置电路的输出端，以给共源放大器的栅极提供自适应直流偏置电压。
8.如权利要求5所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述自适应偏置电路有一个输入端和一个输出端，包括第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一晶体管和第二晶体管；
当输入端射频信号功率低于预设阈值时，所述自适应偏置电路的输出端可产生预设直流电压信号；
当输入端射频信号功率高于所述预设阈值时，所述自适应偏置电路的输出端可产生预设高直流电压信号。
9.如权利要求8所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述第一电容的一端作为所述自适应偏置电路的输入端，所述第一电容的另一端连接所述第一晶体管的栅极，所述第一晶体管的漏极连接所述第二晶体管的栅极，所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极共同接地端，所述第一电阻的两端分别连接所述第一电容的第二端和地端，所述第二电阻的两端分别连接所述第一晶体管的漏极和第一输入电源，所述第三电阻的两端分别连接所述第二晶体管的漏极和第一输入电源，所述第四电阻的两端分别连接所述第二晶体管的漏极和地端，所述第五电阻的一端连接所述第二晶体管的漏极，所述第五电阻的另一端作为所述自适应偏置电路的输出端。
10.如权利要求1所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述输入正交耦合器的第一端作为所述毫米波功率放大器的输入端，用于接收输入的射频信号；所述输入正交耦合器的第二端连接负载，所述输入正交耦合器的第三端连接所述载波放大电路的输入端，所述输入正交耦合器的第四端连接所述峰值放大电路的输入端。
11.如权利要求1所述的毫米波功率放大器，其特征在于，所述移相输出网络包括第一电感、第一传输线和第二传输线；所述第一传输线的一端作为所述移相输出网络的第一输入端，并与所述载波放大电路的输出端相连；所述第二传输线的一端作为所述移相输出网络的第二输入端，并与所述峰值放大电路的输出端相连；所述第一传输线的另一端和所述第二传输线的另一端分别连接所述第一电感的两端，所述第一传输线的另一端作为移相输出网络的输出端，并作为所述毫米波功率放大器的输出端。
12.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的毫米波功率放大器。
13.一种电子设备，其特征在于，包括外壳和外围电路板，所述外围电路板包括如权利要求12所述的芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410214459.5A CN118041252A (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 毫米波功率放大器、芯片及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410214459.5A CN118041252A (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 毫米波功率放大器、芯片及设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118041252A true CN118041252A (zh) | 2024-05-14 |
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ID=90987354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410214459.5A Pending CN118041252A (zh) | 2024-02-27 | 2024-02-27 | 毫米波功率放大器、芯片及设备 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN118041252A (zh) |
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2024
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