CN216649630U - 功率放大器和射频芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种功率放大器,其包括依次连接的输入端口、输入匹配电路、第一级放大电路、第一级间匹配电路、第二级放大电路、第二级间匹配电路、第三级放大电路、输出匹配电路以及输出端口。输入匹配电路包括第一谐振器和与第一谐振器共同组成带通滤波器的谐振单元;第一谐振器包括串联的第三电感和第三电容;谐振单元包括串联连接的第二谐振器和第三谐振器;第二谐振器包括并联连接的第一电感和第一电容;第三谐振器包括串联的第二电容和第二电感。本实用新型提供了一种射频芯片。采用本实用新型的技术方案,其抑制和衰减非谐振频段信号并减少非谐振频段信号的增益。
Description
技术领域
本实用新型涉及放大器电路领域,尤其涉及一种功率放大器和射频芯片。
背景技术
目前,在无线收发系统中,射频的功率放大器是重要的组成部分之一,功率放大器将信号进行功率放大,获得足够的射频功率以后,信号才能馈送到天线上辐射出去。
相关技术的功率放大器包括依次连接的输入端口、电容、第一级放大电路、第一级间匹配电路、第二级放大电路、第二级间匹配电路、第三级放大电路、输出匹配电路以及输出端口。如图1所示的功率放大器为相关技术中常用的一种功率放大器。其中,所述功率放大器中的电容C为隔直电容。电容C作为输入端口RFin与第一级放大电路直接的匹配电路。
然而,相关技术的功率放大器采用电容C作为输入端口的匹配网络,电容C因为对于射频电路中只是起到隔直作用,对于射频信号来说是直通的,所以电容C在输入端口的匹配网络中并没有任何的带外增益的抑制能力,在功率放大器发射功率的提高同时也需要更高的功率增益,在高功率增益情况下,功率放大器本身会产生带外杂散较差,而电容C的匹配电路结构不能将该带外杂散进行抑制,使得相关技术的功率放大器带外杂散的恶化会严重影响到通信的质量。
因此,实有必要提供一种新的功率放大器和射频芯片解决上述问题。
实用新型内容
针对以上现有技术的不足,本实用新型提出一种抑制和衰减非谐振频段信号并减少非谐振频段信号的增益的功率放大器和射频芯片。
为了解决上述技术问题,第一方面,本实用新型的实施例提供了一种功率放大器,其包括依次连接的输入端口、第一级放大电路、第一级间匹配电路、第二级放大电路、第二级间匹配电路、第三级放大电路、输出匹配电路以及输出端口;
所述功率放大器还包括设置于所述输入端口和所述第一级放大电路之间的输入匹配电路;
所述输入匹配电路包括第一谐振器和与所述第一谐振器共同组成带通滤波器的谐振单元;
所述第一谐振器串联设置于所述输入端口和所述第一级放大电路之间,其谐振频段为所述功率放大器的工作频段,用于对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号形成高阻;所述第一谐振器包括串联的第三电感和第三电容;
所述谐振单元的一端连接于所述输入端口与所述第一谐振器之间,另一端连接至接地,用于对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号进行抑制和衰减;所述谐振单元包括串联连接的第二谐振器和第三谐振器;
所述第二谐振器包括并联连接的第一电感和第一电容;所述第三谐振器包括串联的第二电容和第二电感。
优选的,所述第一电容为参数可调电容,所述第一电感为参数可调电感。
优选的,所述第二电容为参数可调电容,所述第二电感为参数可调电感。
优选的,所述第三电容为参数可调电容,所述第三电感为参数可调电感。
优选的,所述功率放大器还包括第四电感,所述第一级放大电路的接地端通过串联所述第一电感后连接至接地。
优选的,所述第四电感为参数可调电感。
优选的,所述功率放大器还包括第五电感和第一电阻,所述第二级放大电路的接地端通过依次串联所述第五电感和所述第一电阻后连接至接地。
优选的,所述功率放大器还包括第六电感和第二电阻,所述第三级放大电路的接地端通过依次串联所述第六电感和所述第二电阻后连接至接地。
第二方面,本实用新型的实施例还提供了一种射频芯片,所述射频芯片包括本实用新型实施例提供的上述的功率放大器。
与相关技术相比,本实用新型的功率放大器通过在所述输入端口和所述第一级放大电路之间串联设置所述第一谐振器,其中,所述第一谐振器包括串联的第三电感和第三电容。所述第一谐振器谐振频段为所述功率放大器的工作频段,所述第一谐振器对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号形成高阻,并减少非谐振频段信号的增益。本实用新型的功率放大器还通过其的一端连接于所述输入端口与所述第一谐振器之间,其的另一端连接至接地设置谐振单元,其中,所述谐振单元包括串联连接的第二谐振器和第三谐振器,所述第二谐振器包括并联连接的第一电感和第一电容;所述第三谐振器包括串联的第二电容和第二电感。所述谐振单元对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号进行抑制和衰减。因此,功率放大器和运用该功率放大器的射频芯片可有效的实现对非谐振频段信号抑制和衰减,并减少非谐振频段信号的增益。
附图说明
下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述,本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中,
图1为相关技术的功率放大器的电路结构图;
图2为本实用新型实施例的功率放大器的电路结构图;
图3为本实用新型实施例的输入匹配电路的增益频率关系曲线示意图;
图4为相关技术的功率放大器的增益频率关系曲线示意图;
图5本实用新型功率放大器的增益频率关系曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式,用于说明本实用新型的构思,均是解释性和示例性的,不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外,本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案,这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案,都在本实用新型的保护范围之内。
本实用新型提供一种功率放大器100。所述功率放大器100连接于功率放大器的射频放大晶体管Q1的基极。
请参考图2所示,图2为本实用新型实施例的功率放大器的电路结构图。
所述功率放大器100包括依次连接的依次连接的输入端口RFin、输入匹配电路1、第一级放大电路2、第一级间匹配电路3、第二级放大电路4、第二级间匹配电路5、第三级放大电路6、输出匹配电路7以及输出端口RFout。
所述输入匹配电路1设置于所述输入端口RFin和所述第一级放大电路2之间。所述输入匹配电路1为带通滤波器。具体的,所述输入匹配电路1包括第一谐振器11和谐振单元12。所述第一谐振器11和所述谐振单元12共同组成带通滤波器。所述输入匹配电路1的谐振频段为所述功率放大器100的工作频段。
所述第一谐振器11设置于所述输入端口RFin和所述第一级放大电路2之间。所述第一谐振器11用于将在所述输入端口RFin的输入信号中的非谐振频段信号形成高阻,并减少非谐振频段信号的增益,即减少工作频段的带外的信号增益。
具体的,所述第一谐振器11包括串联的第三电感L3和第三电容C3。
本实施方式中,所述第三电容C3为参数可调电容。所述第三电感L3为参数可调电感。所述第一谐振器11可以动态调整,以实现减少工作频带外的信号增益。
所述谐振单元12的一端连接于所述输入端口RFin与所述第一谐振器11之间,另一端连接至接地。也就是说,所述谐振单元12跨接于所述输入端口RFin与地之间。所述谐振单元12用于对所述输入端口RFin的输入信号中的非谐振频段信号进行抑制和衰减。
具体的,所述谐振单元12包括串联连接的第二谐振器121和第三谐振器122。
所述第二谐振器121包括并联连接的第一电感L1和第一电容C1。
本实施方式中,所述第一电容C1为参数可调电容。所述第一电感L1为参数可调电感。所述第二谐振器121的电路结构实现抑制和衰减非谐振频段信号。
所述第三谐振器122包括串联的第二电容C2和第二电感L2。
本实施方式中,所述第二电容C2为参数可调电容。所述第二电感L2为参数可调电感。所述第三谐振器122的电路结构实现抑制和衰减非谐振频段信号。
所述输入匹配电路1的工作原理为:
所述第二谐振器121的阻抗Z111满足公式(1):
所述第三谐振器122的阻抗Z112满足公式(2):
令
由公式(1)可知,所述第二谐振器121的阻抗Z111谐振于ωα。在ω<ωα时,所述第二谐振器121的阻抗Z111呈容性。在ω>ωα时,所述第二谐振器121的阻抗Z111呈感性。
由公式(2)可知,所述第三谐振器122的阻抗Z112谐振于ωβ。在ω<ωβ时,所述第三谐振器122的阻抗Z112呈感性,在ω>ωβ时,所述第三谐振器122的阻抗Z112呈容性。
因此,所述谐振单元12的阻抗Z11满足公式(3):
显然方程ω4L1L1C1C2-ω2(L1C1+L1C2+L2C2)+1=0存在四个根。该四个根可以分为两对,每对根互为相反数。可以通过合理配置第二电容C2、第二电感L2、第二电容C2和第二电感L2的参数,使得上述两对根分别对应第二谐波频率和第一谐波频率。即使得,所述谐振单元12在第二频率附近和第一谐波频率附近时,所述谐振单元12的阻抗Z11非常小,接近于零。从而使得所述谐振单元12在第二频率附近和第一谐波频率有较大衰减,因此实现将在所述输入端口RFin的信号中的非谐振频段信号得到抑制和衰减。
所述第一谐振器11谐振频段为所述功率放大器100的工作频段。串联的第三电感L3和第三电容C3形成所述第一谐振器11对于非谐振频段信号形成高阻,对非谐振频段信号的增益有一定抑制作用。因此,所述第一谐振器11将在所述输入端口RFin的输入信号中的非谐振频段信号形成高阻,并减少非谐振频段信号的增益。
请参考图3所示,图3为本实用新型实施例的输入匹配电路的增益频率关系曲线示意图。以手机频段GSM850和GSM900频段为例,图3为所述输入匹配电路1作为带通滤波器仿真结果图。从仿真结果来看,对于工作频带为820MHz-920MHz范围内的插入损耗非常小。其中,350MHz有43dB的非谐振频段信号抑制。1.21GHz有34dB的非谐振频段信号抑制。1.2GHz以上也有10dB非谐振频段信号抑制能力。图中第一谐波频率的谐振点m2和第二频率的谐振点m3是第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2和第二电感L2联合产生。
本实施方式中,所述功率放大器100还包括第四电感L4。所述第一级放大电路2的接地端通过串联所述第一电感L1后连接至接地。第四电感L4作为键合电感的设置有利于抑制非谐振频段信号的幅度。所述第四电感为参数可调电感。调节第四电感L4的电感值,可以灵活调节第一级放大电路2的增益。
本实施方式中,所述功率放大器100还包括第五电感L5和第一电阻R1。所述第二级放大电路4的接地端通过依次串联所述第五电感L5和所述第一电阻R1后连接至接地。所述第五电感L5和所述第一电阻R1为通过背孔的寄生参数导致产生。该第五电感L5和第一电阻R1结构的背孔用于实现散热和接地,有利于提高所述功率放大器100的电路可靠性。
本实施方式中,所述功率放大器100还包括第六电感L6和第二电阻R2。所述第三级放大电路6的接地端通过依次串联所述第六电感L6和所述第二电阻R2后连接至接地。所述第六电感L6和所述第二电阻R2为通过背孔的寄生参数导致产生。该第六电感L6和第二电阻R2结构的背孔用于实现散热和接地,有利于提高所述功率放大器100的电路可靠性。
本实施方式中,偏置电压Bias11和偏置电压Bias12分别为第一级放大电路2的不同电压值的偏置电压。当然,不限于此,偏置电压Bias11和偏置电压Bias12可以为同一偏置电压,具体根据电路的实际性能需求进行设置。偏置电压Bias21和偏置电压Bias22分别为第二级放大电路4的不同电压值的偏置电压。当然,不限于此,偏置电压Bias21和偏置电压Bias22可以为同一偏置电压,具体根据电路的实际性能需求进行设置。偏置电压Bias31和偏置电压Bias32分别为第三级放大电路6的不同电压值的偏置电压。当然,不限于此,偏置电压Bias31和偏置电压Bias32可以为同一偏置电压,具体根据电路的实际性能需求进行设置。
请同时参考图4-5所示,图4为相关技术的功率放大器的增益频率关系曲线示意图;图5本实用新型功率放大器的增益频率关系曲线示意图。图中得出,所述输入匹配电路1的设置,在保证不影响所述功率放大器100工作频段内增益的情况下,可以有效的抑制非谐振频段信号的增益,从而达到抑制带外杂散目的。在500MHz,增益抑制了13dB,1.2GHz,增益抑制了22dB,拥有较强的非谐振频段信号杂散抑制能力。
本实用新型的实施例还提供一种射频芯片,所述射频芯片包括所述功率放大器100。所述射频芯片运用所述功率放大器100。
需要指出的是,本实用新型采用的相关电容、电感、电阻及电路模块均为本领域常用的电路模块和元器件,对应的具体的指标和参数根据实际应用进行调整,在此,不作详细赘述。
与相关技术相比,本实用新型的功率放大器通过在所述输入端口和所述第一级放大电路之间串联设置所述第一谐振器,其中,所述第一谐振器包括串联的第三电感和第三电容。所述第一谐振器谐振频段为所述功率放大器的工作频段,所述第一谐振器对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号形成高阻,并减少非谐振频段信号的增益。本实用新型的功率放大器还通过其的一端连接于所述输入端口与所述第一谐振器之间,其的另一端连接至接地设置谐振单元,其中,所述谐振单元包括串联连接的第二谐振器和第三谐振器,所述第二谐振器包括并联连接的第一电感和第一电容;所述第三谐振器包括串联的第二电容和第二电感。所述谐振单元对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号进行抑制和衰减。因此,功率放大器和运用该功率放大器的射频芯片可有效的实现对非谐振频段信号抑制和衰减,并减少非谐振频段信号的增益。
需要说明的是,以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围,本领域的普通技术人员应当理解,在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换,均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外,除上下文另有所指外,以单数形式出现的词包括复数形式,反之亦然。另外,除非特别说明,那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
Claims (9)
1.一种功率放大器,其包括依次连接的输入端口、第一级放大电路、第一级间匹配电路、第二级放大电路、第二级间匹配电路、第三级放大电路、输出匹配电路以及输出端口;其特征在于,
所述功率放大器还包括设置于所述输入端口和所述第一级放大电路之间的输入匹配电路;
所述输入匹配电路包括第一谐振器和与所述第一谐振器共同组成带通滤波器的谐振单元;
所述第一谐振器串联设置于所述输入端口和所述第一级放大电路之间,其谐振频段为所述功率放大器的工作频段,用于对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号形成高阻;所述第一谐振器包括串联的第三电感和第三电容;
所述谐振单元的一端连接于所述输入端口与所述第一谐振器之间,另一端连接至接地,用于对所述输入端口的输入信号中的非谐振频段信号进行抑制和衰减;所述谐振单元包括串联连接的第二谐振器和第三谐振器;
所述第二谐振器包括并联连接的第一电感和第一电容;所述第三谐振器包括串联的第二电容和第二电感。
2.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述第一电容为参数可调电容,所述第一电感为参数可调电感。
3.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述第二电容为参数可调电容,所述第二电感为参数可调电感。
4.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述第三电容为参数可调电容,所述第三电感为参数可调电感。
5.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述功率放大器还包括第四电感,所述第一级放大电路的接地端通过串联所述第一电感后连接至接地。
6.根据权利要求5所述的功率放大器,其特征在于,所述第四电感为参数可调电感。
7.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述功率放大器还包括第五电感和第一电阻,所述第二级放大电路的接地端通过依次串联所述第五电感和所述第一电阻后连接至接地。
8.根据权利要求1所述的功率放大器,其特征在于,所述功率放大器还包括第六电感和第二电阻,所述第三级放大电路的接地端通过依次串联所述第六电感和所述第二电阻后连接至接地。
9.一种射频芯片,其特征在于,所述射频芯片包括如权利要求1-8中任意一项所述的功率放大器。
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Legal Events
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---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
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