CN211352158U - 射频功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种射频功率放大器，包括至少一级放大器，所述射频功率放大器还包括至少一个耐受性电路，每个所述耐受性电路串接在一个所述放大器的输出端和工作电源之间；所述耐受性电路用于钳制对应的所述放大器的饱和输出电压和电流。本实用新型利用现有的射频功率放大器制造工艺，通过在其放大器的输出端和工作电源之间增设耐受性电路来钳制对应的放大器的饱和输出电压和电流，能够在不增加器件的工艺成本的前提下有效提高射频功率放大器的坚固性。

Description

射频功率放大器

技术领域

本实用新型涉及功率放大器领域，特别涉及一种射频功率放大器。

背景技术

射频功率放大器的耐受性(ruggedness)也称坚固性，是指其抵抗在大功率输出(或输入)状态时其所用的器件耐高压或高电流而不被永久损坏的能力。射频功率放大器在各种有意或者无意条件下可能被驱使至大功率状态，其耐受性是衡量射频功率放大器可靠性和安全性的重要指标。

随着通讯业的发展，射频功率放大器的集成度越来越高，其工作频率也越来越高。因此，射频功率放大器，尤其是射频功率放大器集成电路所使用的器件和工艺本身抗高压和高电流的能力趋于降低。然而，射频功率放大器的使用场景对其耐受性要求却越来越高。为了满足前述应用场景的需求，现有的处理方式一般是通过使用更坚固的器件工艺来提高射频功率放大器的耐受性，这样的处理方式往往制造困难，导致器件制造成本的增加。如何提供一种对器件工艺要求没有过高要求同时能够有效提高射频功率放大器的耐受性的实现方式是急需解决的一个问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中通过使用更坚固的器件工艺来提高射频功率放大器的耐受性存在制造困难，导致器件成本的增加的缺陷，提供一种利用现有的射频功率放大器制造工艺即可实现的且能够有效提高坚固性的射频功率放大器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供了一种射频功率放大器，包括至少一级放大器，所述射频功率放大器还包括至少一个耐受性电路，每个所述耐受性电路串接在一个所述放大器的输出端和工作电源之间；所述耐受性电路用于钳制对应的所述放大器的饱和输出电压和电流。

较佳地，所述耐受性电路包括钳制电路、第一感性器件和第二感性器件；所述第一感性器件和所述第二感性器件串联在所述放大器的输出端和所述工作电源之间；所述第一感性器件和所述钳制电路并联。

较佳地，所述第一感性器件的一端与所述第二感性器件电连接；

所述第一感性器件的另一端与所述工作电源电连接；

或，所述第一感性器件的另一端与所述放大器的输出端电连接。

较佳地，所述钳制电路包括至少一个二极管，当所述二极管的数量为多个时，多个所述二极管串联连接。

较佳地，所述二极管在所述射频功率放大器中的方向不限。

较佳地，所述第一感性器件为芯片上的电感或所述芯片上电感的一部分或贴片电感或芯片引线；所述第二感性器件为芯片上的电感或所述芯片上电感的一部分或贴片电感或芯片引线。

较佳地，所述二极管采用三极管实现。

较佳地，所述放大器为三极管，所述输出端为所述三极管的集电极；

或，所述放大器为场效应管，所述输出端为所述场效应管的漏极。

较佳地，所述射频功率放大器包括两级所述放大器，分别为驱动级和输出级，所述驱动级的输出端和所述工作电源之间串接所述耐受性电路；

和/或，所述输出级的输出端和所述工作电源之间串接所述耐受性电路。

较佳地，所述射频功率放大器还包括器件偏置电路和去耦合电容；所述器件偏置电路用于实现所述放大器的输入端的偏置，所述去耦合电容串接于所述工作电源和地之间。

较佳地，所述射频功率放大器还包括高频输入端和高频输出端；

所述射频功率放大器还包括前端匹配电路和/或输出匹配电路；

当所述射频功率放大器包括所述前端匹配电路时，所述前端匹配电路串接在所述高频输入端和所述放大器的输入端之间；

当所述射频功率放大器包括所述输出匹配电路时，所述输出匹配电路串接在所述放大器的输出端和所述高频输出端之间。

较佳地，所述耐受性电路还为所述放大器提供直流电流；所述耐受性电路还为所述放大器的所述输出端提供阻抗匹配。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供了一种射频功率放大器，利用现有的射频功率放大器制造工艺，通过在其放大器的输出端和工作电源之间增设耐受性电路来钳制对应的放大器的饱和输出电压和电流，能够在不增加器件的工艺成本的前提下有效提高射频功率放大器的坚固性。

进一步地，耐受性电路包括钳制电路、第一感性器件和第二感性器件，钳制电路用来限制其两端的直流电压幅值，而第一感性器件和第二感性器件的连接点的交流幅值是由两个感性器件的比值决定，因此可以通过调节两个感性器件的比值和钳制电路的钳制电压值来调节放大器的输出端输出的交流电压的最大值，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种射频功率放大器的电路示意图。

图2为本实用新型实施例2的一种射频功率放大器的电路示意图。

图3为本实用新型实施例3的一种射频功率放大器的电路示意图。

图4为本实用新型实施例4的一种射频功率放大器的电路示意图。

图5为本实用新型实施例5的一种射频功率放大器的电路示意图。

图6为本实用新型实施例6的一种射频功率放大器的电路示意图。

图7为本实用新型实施例7的一种射频功率放大器的电路示意图。

图8为本实用新型实施例8的一种射频功率放大器的电路示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种射频功率放大器，包括高频输入端1、高频输出端2、器件偏置电路3、去耦合电容C、前端匹配电路4、输出匹配电路5和至少一级放大器。其中，前端匹配电路4和输出匹配电路5为可选项，也即可以包括，也可以不包括，本实施例中二者均包括。此射频功率放大器的信号通过高频输入端1进入放大器的前端匹配电路4，然后经过放大器的放大后通过输出匹配电路5输出到高频输出端2。本实施例中放大器采用三极管T实现。器件偏置电路3用于实现放大器的输入端也就是三极管的基极的偏置，去耦合电容C串接于工作电源VCC和地之间。射频功率放大器还包括至少一个耐受性电路6，每个耐受性电路6串接在一个放大器的输出端和工作电源VCC之间；耐受性电路6用于钳制对应的放大器的饱和输出电压和电流。放大器的输出端为三极管T的集电极。

本实施例中，耐受性电路6还为放大器提供直流电流以及为放大器的输出端提供阻抗匹配。

本实用新型中，射频功率放大器可以包括一级放大器，也可以包括多级放大器，同时，用来改善射频功率放大器坚固性的耐受性电路也可以为一个或者多个，但是耐受性电路的数量小于或者等于射频功率放大器包括的放大器的数量。可以每一级放大器均设置一个耐受性电路，也可以仅部分放大器设置耐受性电路。例如，某一具体实现方式中，射频功率放大器包括两级放大器，分别为驱动级和输出级，驱动级的输出端和工作电源之间串接耐受性电路；和/或，输出级的输出端和工作电源之间串接耐受性电路。本实施例中仅以一级放大器为例进行说明，需要说明的是，本实施例中放大器的级数和耐受性电路的个数并构成对本实用新型保护范围的限制。另外，本射频功率放大器中每级放大器可以采用三极管实现，也可以采用其他工艺的功率器件，多级放大器的每一级器件也可以使用不同的工艺，如可以是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)，SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)，或SiGe(一种工艺)等工艺。

本实施例提供了一种射频功率放大器，通过在其放大器的输出端和工作电源之间增设耐受性电路来钳制对应的放大器的饱和输出电压和电流，能够在不增加器件的工艺成本的前提下有效提高射频功率放大器的坚固性。

实施例2

如图2所示，本实施例是在实施例1的基础上的进一步改进。其中，耐受性电路6包括钳制电路601、第一感性器件Lt和第二感性器件Lb；第一感性器件Lt和第二感性器件Lb串联在放大器的输出端Vo和工作电源VCC之间；第一感性器件Lt和钳制电路601并联。第一感性器件Lt的一端与第二感性器件Lb电连接。第一感性器件Lt的另一端与工作电源VCC电连接。

本实施例中，第一感性器件Lt和第二感性器件Lb均可以是芯片上电感或电感的一部分或贴片电感或芯片引线等，只要是存在电感的器件即可，本实用新型对此不作限制。

本实施例中，耐受性电路6包括钳制电路601、第一感性器件Lt和第二感性器件Lb，钳制电路601用来限制其两端的直流电压幅值，而第一感性器件Lt和第二感性器件Lb的连接点N的交流幅值是由两个感性器件的比值决定，因此可以通过调节两个感性器件的比值和钳制电路601的钳制电压值来调节放大器的输出端Vo输出的交流电压的最大值，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

实施例3

如图3所示，本实施例是在实施例2的基础上的进一步改进。其中，钳制电路采用二极管D实现，该二极管D的阳极与工作电源VCC连接，该二极管D的阴极与第二感性器件Lb连接于点N。

本实施例中，为了减少面积和成本，采用了最优的实现方式，也就是钳制电路只用一个二极管D实现。二极管D也可以由三极管电路实现，具体为将三极管的基极和集电极短接作为二极管使用。具体选择哪种器件实现钳制电路取决于具体的制造工艺和应用需求，本实用新型对此不作限定。

本实施例中，无论加在射频功率放大器的电压或电流有多高，受限于二极管D的钳制功能，使得第一感性器件Lt两端的电压幅值固定，进而限制了放大器的输出端Vo的交流电压的最大值，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

实施例4

如图4所示，本实施例提供了一种射频功率放大器，其与实施例3不同之处在于二极管的方向是相反的，其二极管D的阴极与工作电源VCC连接，该二极管D的阳极与第二感性器件Lb连接于点N。由此可见，本实用新型中二极管D在射频功率放大器中的方向不受限制。

本实施例中，无论加在射频功率放大器的电压或电流有多高，受限于二极管D的钳制功能，使得第一感性器件Lt两端的电压幅值都固定，进而限制了放大器的输出端Vo的交流电压的最大值，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

实施例5

如图5所示，本实施例提供了一种射频功率放大器，其与实施例4不同之处在于钳制电路601采用n个二极管串联组成，分别为图5中的D1……Dn。本实施例中，通过调节接入的二极管的数量，实现对放大器的输出端Vo输出的交流电压的最大值的调节，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

实施例6

如图6所示，本实施例提供了一种射频功率放大器，其与实施例3不同之处在于钳制电路601采用n个二极管串联组成，分别为图6中的D1……Dn。本实施例中，通过调节接入的二极管的数量，实现对放大器的输出端Vo输出的交流电压的最大值的调节，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

实施例7

如图7所示，本实施例提供了一种射频功率放大器，其与实施例5不同之处在于钳制电路601以及第一电感Lt的位置与第二电感Lb的位置互换。本实施例同样能够实现对放大器的输出端Vo输出的交流电压的最大值的调节，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

实施例8

如图8所示，本实施例提供了一种射频功率放大器，其与实施例5不同之处在于其放大器采用场效应管M实现，放大器的输出端为场效应管M的漏极。本实施例同样能够实现对放大器的输出端Vo输出的交流电压的最大值的调节，从而限制了放大器的最大功率，因此增强其坚固性。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种射频功率放大器，包括至少一级放大器，其特征在于，所述射频功率放大器还包括至少一个耐受性电路，每个所述耐受性电路串接在一个所述放大器的输出端和工作电源之间；所述耐受性电路用于钳制对应的所述放大器的饱和输出电压和电流。

2.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述耐受性电路包括钳制电路、第一感性器件和第二感性器件；所述第一感性器件和所述第二感性器件串联在所述放大器的输出端和所述工作电源之间；所述第一感性器件和所述钳制电路并联。

3.如权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一感性器件的一端与所述第二感性器件电连接；

所述第一感性器件的另一端与所述工作电源电连接；

或，所述第一感性器件的另一端与所述放大器的输出端电连接。

4.如权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述钳制电路包括至少一个二极管，当所述二极管的数量为多个时，多个所述二极管串联连接。

5.如权利要求4所述的射频功率放大器，其特征在于，所述二极管在所述射频功率放大器中的方向不限。

6.如权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一感性器件为芯片上的电感或所述芯片上电感的一部分或贴片电感或芯片引线；所述第二感性器件为芯片上的电感或所述芯片上电感的一部分或贴片电感或芯片引线。

7.如权利要求4所述的射频功率放大器，其特征在于，所述二极管采用三极管实现。

8.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述放大器为三极管，所述输出端为所述三极管的集电极；

或，所述放大器为场效应管，所述输出端为所述场效应管的漏极。

9.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器包括两级所述放大器，分别为驱动级和输出级，所述驱动级的输出端和所述工作电源之间串接所述耐受性电路；

和/或，所述输出级的输出端和所述工作电源之间串接所述耐受性电路。

10.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器还包括器件偏置电路和去耦合电容；所述器件偏置电路用于实现所述放大器的输入端的偏置，所述去耦合电容串接于所述工作电源和地之间。

11.如权利要求10所述的射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器还包括高频输入端和高频输出端；

所述射频功率放大器还包括前端匹配电路和/或输出匹配电路；

当所述射频功率放大器包括所述前端匹配电路时，所述前端匹配电路串接在所述高频输入端和所述放大器的输入端之间；

当所述射频功率放大器包括所述输出匹配电路时，所述输出匹配电路串接在所述放大器的输出端和所述高频输出端之间。

12.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述耐受性电路还为所述放大器提供直流电流；所述耐受性电路还为所述放大器的所述输出端提供阻抗匹配。

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