CN216649625U

CN216649625U - 一种超线性射频放大器及射频设备

Info

Publication number: CN216649625U
Application number: CN202122808305.3U
Authority: CN
Inventors: 冯玉玲
Original assignee: Shenzhen Anxin Iot Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Anxin Iot Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-16
Filing date: 2021-11-16
Publication date: 2022-05-31
Anticipated expiration: 2031-11-16

Abstract

本申请公开了一种超线性射频放大器及内置其的射频设备，包括：输入端、输出端及集成电路，输入端通过集成电路与输出端电连接；其中，集成电路包括若干射频功率放大晶体管，通过不同的栅压设置，使每个管芯工作在不同的状态，通过栅极优化，从而抵消其谐波分量和交调分量，从而提高输出的线性度，提高射频输出的效率，及射频功率的稳定度，且电路结构简单，便于灵活配置。

Description

一种超线性射频放大器及射频设备

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及是一种超线性射频放大器及射频设备。

背景技术

射频放大器是移动通信、电台等领域里常用的器件，用于射频信号的放大，便于长距离传输。其中，线性指标是最为重要的参数之一，在较大的通信系统中，往往通过数字预失真等方式进行线性性能的矫正和改善；在较小或者简易系统中，比如手持或车载设备中，无法应用数字预失真等方式改善线性，而往往采用ClassAB电路形式并较大幅度功率回退的方式来保证线性性能。例如使用10W的器件来提供1W平均功率的输出，来保证线性性能。但相应的，需要较大的饱和功率器件，同时，放大电路效率非常差，从而导致耗电非常高。

在现有技术中，若要提高输出的线性性能，往往应用到较为复杂的电路，从而增加了耗电的损耗。

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种在有效提高放大器的线性性能的同时，有效降低耗电率的射频放大器的技术显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处提供一种在有效提高放大器的线性性能的同时，有效降低耗电率的射频放大器。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：一种超线性射频放大器，包括：输入端、输出端及集成电路，输入端通过集成电路与输出端电连接；输入端包括若干输入引脚，用于与外接的输入匹配电路连接；输出端包括若干输出引脚，用于与外接的输出匹配电路连接；集成电路包括若干射频功率放大晶体管；输入引脚与对应的射频功率放大晶体管的栅极电连接，射频功率放大晶体管的漏极与对应的输出引脚电连接。

优选的，输入引脚每两个为一组，每一组输入引脚均设有对应的一组输出引脚。

更优选的，每一组输入引脚与对应的输出引脚之间，包括有一组射频功率放大晶体管；同一组中的两个射频功率放大晶体管的两个漏极之间电连接。

具体的，射频功率放大晶体管为N型金氧半场效晶体管。

另一具体的，射频功率放大晶体管为采用GaN材料制备的晶体管。

另一具体的，射频功率放大晶体管为采用LDMOS材料制备的晶体管。

以上的，集成电路还包括有栅压设置电路；输入端还包括有栅极设置引脚；栅压设置电路与栅极设置引脚电连接。

具体的，栅压设置电路包括若干串联的电阻，各电阻分别与各个输入引脚电连接，与对应的射频功率放大晶体管形成并联。

更具体的，电阻为集成电阻；集成电阻封装于封装结构内。

一种射频设备，该设备内置有超线性射频放大器。

本实用新型达到的有益效果：一种超线性射频放大器，包括：输入端、输出端及集成电路，输入端通过集成电路与输出端电连接；其中，集成电路包括若干射频功率放大晶体管，通过不同的栅压设置，使每个管芯工作在不同的状态，通过栅极优化，从而抵消其谐波分量和交调分量，从而提高输出的线性度，提高射频输出的效率及射频功率的稳定度，且电路结构简单，利于灵活配置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的实施例中的超线性射频放大器的结构原理示意图。

图2是本申请的实施例中的超线性射频放大器的应用原理示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

一种超线性射频放大器，如图1和图2所示包括：输入端、输出端及集成电路，输入端通过集成电路与输出端电连接。其中，集成电路包括若干射频功率放大晶体管(MOS1至MOS4)以及栅压设置电路；栅压设置电路包括有封装于封装结构内的若干集成电阻(R1至R3)。

输入端包括若干输入引脚(Pin2至Pin5)以及一对栅极设置引脚(Pin1及Pin6)。输入引脚(Pin2至Pin5)用于与外接的输入匹配电路连接；输出端包括若干输出引脚(Pin8至Pin11)，用于与外接的输出匹配电路连接。

输入引脚(Pin2至Pin5)与对应的射频功率放大晶体管(MOS1至MOS4)的栅极(G)分别单独连接，射频功率放大晶体管(MOS1至MOS4)的漏极(D)与对应的输出引脚(Pin11至Pin8)电连接。

栅极设置引脚(Pin1及Pin6)与集成电路中的栅压设置电路电连接，通过栅极设置引脚Pin1设置栅极电压V_gate，栅极设置引脚Pin6通过接电电阻R4进行接地。

集成电阻(R1至R3)，各电阻分别与各个输入引脚(Pin2至Pin5)电连接，具体的，集成电阻R1的分别与输入引脚Pin2及Pin3电连接；集成电阻R2的分别与输入引脚Pin3及Pin4电连接；集成电阻R3的分别与输入引脚Pin4及Pin5电连接。此时，集成电阻R1与射频功率放大晶体管MOS1、MOS2形成并联；集成电阻R2与射频功率放大晶体管MOS2、MOS3形成并联；集成电阻R3与射频功率放大晶体管MOS3、MOS4形成并联。

通过集成电阻(R1至R3)，将每个射频功率放大晶体管(MOS1至MOS4)的栅压设置在不同的电压下(V1，V2，V3及V4)。通过不同的栅压设置，每个射频功率放大晶体管(MOS1至MOS4)工作在不同的状态，通过调整栅极电压V_gate对栅极进行优化，从而抵消其谐波分量和交调分量，提高输出的线性度。

具体的，输入引脚每两个为一组，每一组输入引脚均设有对应的一组输出引脚。每一组输入引脚与对应的输出引脚之间，包括有一组射频功率放大晶体管；同一组中的两个射频功率放大晶体管的两个漏极之间电连接。

更具体的，在本实施例中，输入引脚Pin2与Pin3为一组输入引脚，对应的一组射频功率放大晶体管为MOS1与MOS2，对应的一组输出引脚为Pin11与Pin10；输入引脚Pin4与Pin5为一组输入引脚，对应的一组射频功率放大晶体管为MOS3与MOS4，对应的一组输出引脚为Pin9与Pin8。

以输入引脚Pin2与Pin3为例，输入引脚Pin2与射频功率放大晶体管MOS1的栅极G电连接，射频功率放大晶体管MOS1的漏极D与输出引脚Pin11电连接；输入引脚Pin3与射频功率放大晶体管MOS2的栅极G电连接，射频功率放大晶体管MOS2的漏极D与输出引脚Pin10电连接；射频功率放大晶体管MOS1的漏极D与射频功率放大晶体管MOS2的漏极D电连接。由此，可形成一组相对独立的射频信号放大电路。

其中，引脚数量可根据需要的输入引脚对数去设置，即便有空置的引脚，也不影响整体的功能，因此，本申请的一种超线性射频放大器不但能提高输出的线性度，提高射频输出的效率及射频功率的稳定度，且电路结构简单，利于灵活配置。

更具体的，在本实施例中的一种超线性射频放大器中，射频功率放大晶体管为N型金氧半场效晶体管。

金氧半场效晶体管，可分为电子占多数的N沟道型与空穴占多数的P沟道型，通常被称为N型金氧半场效晶体管与P型金氧半场效晶体管。其中，又分为耗尽型与增强型。

更具体的，在本实施例中的一种超线性射频放大器中，射频功率放大晶体管为增强型金氧半场效晶体管。

耗尽型：即在0栅偏压时就能够导电的器件。

增强型：即在0栅偏压时是不导电的器件，也就是只有当栅极电压的大小大于其阈值电压时才能出现导电沟道的场效应晶体管。增强型的原始沟道较窄、掺杂浓度较低，使得在栅电压为0时沟道即被夹断，只有加上正栅偏压(必须小于0.5V)时才产生沟道而导电；输出伏安特性仍然为饱和特性。

另一具体的，在本实施例中的一种超线性射频放大器中，射频功率放大晶体管为采用GaN(氮化镓)材料制备的晶体管。

GaN材料系列具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。目前，随着MBE技术在GaN材料应用中的进展和关键薄膜生长技术的突破，成功地生长出了GaN多种异质结构。用GaN材料制备出了金属场效应晶体管(MESFET)、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管(MODFET)等新型器件。调制掺杂的AlGaN/GaN结构具有高的电子迁移率(2000cm2/v·s)、高的饱和速度(1×107cm/s)、较低的介电常数，是制作微波器件的优先材料；GaN较宽的禁带宽度(3.4eV)及蓝宝石等材料作衬底，散热性能好，有利于器件在大功率条件下工作。

LDMOS(laterally-diffusedmetal-oxidesemiconductor，横向扩散金属氧化物半导体)能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；它较能承受输入信号的过激励和适合发射射频信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波射频信号放大且失真较小。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。

采用本申请的实施例中的方案达到的技术效果：当使用6W的器件，输出1W时，线性度可以达到-45dBc，即类似于传统方案10W器件才能达到的线性度。同时，效率有5％～10％的改善。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：输入端、输出端及集成电路，所述输入端通过集成电路与输出端电连接；

所述输入端包括若干输入引脚，用于与外接的输入匹配电路连接；

所述输出端包括若干输出引脚，用于与外接的输出匹配电路连接；

所述集成电路包括若干射频功率放大晶体管；所述输入引脚与对应的射频功率放大晶体管的栅极电连接，所述射频功率放大晶体管的漏极与对应的输出引脚电连接。

2.根据权利要求1所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

所述输入引脚每两个为一组，每一组输入引脚均设有对应的一组输出引脚。

3.根据权利要求2所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

每一组输入引脚与对应的输出引脚之间，包括有一组射频功率放大晶体管；

同一组中的两个射频功率放大晶体管的两个漏极之间电连接。

4.根据权利要求3所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

所述射频功率放大晶体管为增强型金氧半场效晶体管。

5.根据权利要求3所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

所述射频功率放大晶体管为采用GaN材料制备的晶体管。

6.根据权利要求3所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

所述射频功率放大晶体管为采用LDMOS材料制备的晶体管。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

所述集成电路还包括有栅压设置电路；所述输入端还包括有栅极设置引脚；

所述栅压设置电路与所述栅极设置引脚电连接。

8.根据权利要求7所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

所述栅压设置电路包括若干串联的电阻，各电阻分别与各个输入引脚电连接，与对应的射频功率放大晶体管形成并联。

9.根据权利要求8所述的一种超线性射频放大器，其特征在于，包括：

所述电阻为集成电阻；所述集成电阻封装于封装结构内。

10.一种射频设备，其特征在于，该设备内置有权利要求1至9任一项所述的一种超线性射频放大器。