CN216959813U - 射频功率放大器的输入匹配电路和射频功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种射频功率放大器的输入匹配电路和射频功率放大器，其中输入匹配电路包括高频匹配单元和低频稳定性匹配单元，该高频匹配单元至少包括第一电容和第一电感，第一电容一端作为射频信号输入端，另一端与第一电感串联，低频稳定性匹配单元的输入端连接在第一电容和第一电感之间。本实用新型射频功率放大器的输入匹配电路电感和电容的组合实现高频良好的匹配效果，而电阻和电容的组合改变低频阻抗，能实现低频的良好匹配，确保了射频功率放大器在超宽带范围内有良好的输入阻抗效果，进而保证射频功率放大器在超宽带内有较好的增益平坦度。

Description

射频功率放大器的输入匹配电路和射频功率放大器

技术领域

本实用新型涉及微波功率放大器和集成电路技术领域，特别涉及一种射频功率放大器的输入匹配电路和射频功率放大器。

背景技术

对于新型电台继续，其频率覆盖范围有30MHz—1GHz提升到30MHz-3GHz，频率带宽的增加对于射频链路器件带来新的挑战。

射频功率放大器是射频链路核心器件，其决定了射频链路的输出功率，效率，增益平坦度等多个指标，射频功率放大器的性能有射频功率管和外匹配(输入匹配和输出匹配)决定，因射频功率管的特性决定了其输出匹配易实现宽带化，而输入阻抗很难实现宽带化，进而造成射频功率放大器的增益平坦度很差。

电台类产品为保证各个频段统一的输出功率，对于射频链路的增益平台度有严苛的要求，而射频功率放大器的增益平坦度限制了该链路指标，为使得射频链路增益平坦度达标需要在射频连路上增加均衡器，该操作增加了射频链路的技术风险、成本以及PCB面积。

针对超宽带的射频功率放大器的输入匹配一直是难点，如何实现整个频段内较好的输入匹配来保证射频功率放大器的增益平坦度来降低射频链路的复杂程度是一个很大挑战，并且常规的超宽带输入匹配需要很大的拓扑结构，但这种拓扑结构必然要占用更大的PCB面积。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供一种射频功率放大器的输入匹配电路和射频功率放大器，实现了较好的输入匹配,且非常有利于集成到PA IC内部，很好的解决了尺寸过大和射频链路复杂程度等相关问题。

本实用新型第一方面，提供一种射频功率放大器的输入匹配电路，包括高频匹配单元和低频稳定性匹配单元，所述高频匹配单元至少包括第一电容和第一电感，所述第一电容一端作为射频信号输入端，另一端与所述第一电感串联，所述低频稳定性匹配单元的输入端连接在所述第一电容和所述第一电感之间。

进一步的，所述高频匹配单元还包括第二电感，所述第二电感与所述第一电容和所述第一电感形成的支路并联。

进一步的，所述低频稳定性匹配单元包括第一电阻、第二电阻、第二电容和第三电容，所述第一电阻与所述第二电阻串联，所述第一电阻另一端连接在所述第一电容和所述第一电感之间；所述第二电容一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，另一端接地；所述第三电容连接在所述第二电阻另一端和地之间。

更进一步的，所述第一电感和所述第二电感的值均小于10nH。所述第一电容的值小于5pF。

进一步的，所述第三电容为隔直电容。

本实用新型第二方面，提供一种射频功率放大器，包括射频功率放大管和上述任一技术方案中所述的输入匹配电路，其中所述输入匹配电路的第一电感与所述射频功率放大管的输入端连接。

进一步的，所述射频功率放大器的输入匹配电路集成在功率放大器芯片内或分布在PCB印刷板上。

更进一步的，所述的输入匹配电路通过IPD(Integrated Product Development，集成产品开发)或分离的SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)器件集成在功率放大器芯片内。

本实用新型射频功率放大器的输入匹配电路通过RLC的搭配来实现30MHz-3GHz输入匹配，其中电感和电容的组合实现高频良好的匹配效果，而电阻和电容的组合改变低频阻抗，实现低频的良好匹配，确保了射频功率放大器在超宽带范围内有良好的输入阻抗效果，进而保证射频功率放大器在超宽带内有较好的增益平坦度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型一实施例射频功率放大器的输入匹配电路连接图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

本实施例射频功率放大器的输入匹配电路，如图1所示。包括高频匹配单元和低频稳定性匹配单元，其中高频匹配单元至少包括第一电容C1和第一电感L1，第一电容C1一端作为射频信号输入端，另一端与第一电感L1串联。低频稳定性匹配单元的输入端连接在第一电容C1和第一电感L1之间。

在一些具体实施方式中，高频匹配单元还包括第二电感L2，所述第二电感L2与第一电容C1和第一电感L1形成的支路并联。

高频匹配单元的这种结构可以实现超宽带中高频(＞500MHz)的阻抗变换，通过优化该拓扑结构可以实现在高频段良好的输入匹配，具体的，通过调整L1和C1以及L2值的大小来改变谐振点的位置进而实现宽带匹配效果。作为优选的实施方式，第一电感L1和第二电感L2的值小于10nH，第一电容的值小于5pF。

但只有高频匹配单元对于低频阻抗(＜500MHz)不起作用。因此，还需要设计低频匹配电路。本实施例中低频稳定性匹配单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C2和第三电容C3，如图1所示，第一电阻R1与第二电阻R2串联，第一电阻R1的另一端与高频匹配单元连接，具体的，连接在高频匹配单元的第一电容C1和第一电感L1之间。第二电容C2一端连接在第一电阻R1和第二电阻R2之间，另一端接地。第三电容C3连接在第二电阻R2另一端和地之间。

第三电容C3为隔直电容，优选的为uF级别的电容。

本实施例的输入匹配电路使用简单的RC网络来改变低频的阻抗，进而实现良好的匹配，确保了功率放大器在超宽带范围内有良好的输入阻抗效果，进而保证功率放大器在超宽带内有较好的增益平坦度。

通过仿真实验得知，本实施例在30MHz—3GHz范围内均可实现良好的输入匹配效果，远比传统LC(8级)的匹配效果要好。本实施例同时可实现小尺寸化，本实施例对应的电路所占PCB尺寸可以为1mm*2mm，而传统LC(8级)的器件结构单一，在PCB布局上无法实现灵活布局，其尺寸最小为1mm*6mm。

本实用新型还提供一种射频功率放大器，包括射频功率放大管和上述任一技术方案中所述的输入匹配电路，其中输入匹配电路的第一电感L1与射频功率放大管的输入端连接。图1中所示的放大管示意性的采用晶体管，其栅极连接输入匹配电路，在输入匹配电路的高频匹配单元前施加栅极偏置电压Vg，输入信号从高频匹配单元进入射频放大器。

需要说明的是，射频功率放大器的输入匹配电路集成在功率放大器芯片内或分布在PCB印刷板上。

进一步的，输入匹配电路可通过IPD或分离的SMT器件集成在功率放大器芯片内。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种射频功率放大器的输入匹配电路，其特征在于，所述输入匹配电路包括高频匹配单元和低频稳定性匹配单元，所述高频匹配单元至少包括第一电容和第一电感，所述第一电容一端作为射频信号输入端，另一端与所述第一电感串联，所述低频稳定性匹配单元的输入端连接在所述第一电容和所述第一电感之间。

2.根据权利要求1所述的射频功率放大器的输入匹配电路，其特征在于，所述高频匹配单元还包括第二电感，所述第二电感与所述第一电容和所述第一电感形成的支路并联。

3.根据权利要求2所述的射频功率放大器的输入匹配电路，其特征在于，所述低频稳定性匹配单元包括第一电阻、第二电阻、第二电容和第三电容，所述第一电阻与所述第二电阻串联，所述第一电阻另一端连接在所述第一电容和所述第一电感之间；所述第二电容一端连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间，另一端接地；所述第三电容连接在所述第二电阻另一端和地之间。

4.根据权利要求3所述的射频功率放大器的输入匹配电路，其特征在于，所述第一电感和所述第二电感的值均小于10nH。

5.根据权利要求3所述的射频功率放大器的输入匹配电路，其特征在于，所述第一电容的值小于5pF。

6.根据权利要求3所述的射频功率放大器的输入匹配电路，其特征在于，所述第三电容为隔直电容。

7.一种射频功率放大器，其特征在于，包括射频功率放大管和权利要求1～6任一项所述的输入匹配电路，其中所述输入匹配电路的第一电感与所述射频功率放大管的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器的输入匹配电路集成在功率放大器芯片内或分布在PCB印刷板上。

9.根据权利要求8所述的射频功率放大器，其特征在于，所述的输入匹配电路通过IPD或分离的SMT器件集成在所述功率放大器芯片内。

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