CN117767891B - 超宽带射频功率放大器、射频芯片及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超宽带射频功率放大器、射频芯片及电子设备，包括：输入匹配稳定模块、放大模块以及负反馈模块；输入匹配稳定模块接收射频输入信号，用于对所述射频输入信号以及所述放大模块的输入端进行阻抗匹配并同时稳定拓宽所述超宽带射频功率放大器的工作带宽；放大模块的第一端连接输入匹配稳定模块的输出端，第二端输出放大后的射频信号；负反馈模块与放大模块并联，用于反馈放大模块的输出信号至放大模块的输入端，减少所述放大模块的输出回波损耗数值。本发明用以解决现有技术中宽带射频前端芯片存在着工作带宽难以拓宽、信号功率等级不足、稳定性不足以及输入/输出回波损耗不足等问题。
Description
技术领域
本发明涉及信号传输领域，特别是涉及一种超宽带射频功率放大器、射频芯片及电子设备。
背景技术
宽带射频前端芯片的研究由来已久，其一直在电子战、军民用雷达、通信***中作为核心器件得到大规模应用。
信号放大是射频***里基本功能，射频放大器在接收端需要放大来自空间非常微弱的无线信号（~100dBm，3uV），在发射端需要将低功率电平信号放大送至负载如天线等，功率放大器核心指标为输出功率、增益、电源附加效率、线性度。
但是现有的宽带射频前端芯片存在着工作带宽难以拓宽、信号功率等级不足、稳定性风险以及输入/输出回波损耗不足等问题。
基于此，本发明提供了一种新的超宽带射频功率放大器以解决上述问题。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超宽带射频功率放大器、射频芯片及电子设备，用于解决现有技术中宽带射频前端芯片存在着工作带宽难以拓宽、信号功率等级不足、稳定性风险以及输入/输出回波损耗不足等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超宽带射频功率放大器，包括：输入匹配稳定模块、放大模块以及负反馈模块；
所述输入匹配稳定模块接收射频输入信号，用于对所述放大模块的输入端进行阻抗匹配并同时稳定拓宽所述超宽带射频功率放大器的工作带宽；
所述放大模块的第一端连接所述输入匹配稳定模块的输出端，第二端输出放大后的射频输入信号，用于对所述输入匹配稳定模块的输出信号放大并作为放大信号输出；
所述负反馈模块与所述放大模块并联，用于反馈所述放大模块的输出信号至所述放大模块的输入端，以减少所述放大模块的输出回波损耗数值。
可选地，所述输入匹配稳定模块包括阻抗匹配单元、稳定单元以及调谐单元；所述阻抗匹配单元接收所述射频输入信号，用于对所述射频输入信号进行阻抗匹配并将输入匹配信号输出；所述调谐单元接收所述输入匹配信号并输出，用于抵消所述放大模块的寄生电容，以拓宽所述超宽带射频功率放大器的工作带宽；所述稳定单元连接所述调谐单元的输出端，用于调节所述阻抗匹配单元的阻尼并输出阻尼调节后的信号作为输入匹配稳定模块的输出信号。
可选地，所述阻抗匹配单元包括第一电感、第二电感、第一电容以及第一电阻；所述第一电感的第一端接收所述射频输入信号，第二端输出所述输入匹配信号；所述第一电容的第一端连接所述第一电感的第一端，第二端经由所述第一电阻连接至参考地；所述第二电感的第一端连接所述第一电感的第二端，第二端连接所述第一电容的第二端。
可选地，所述稳定单元包括第二电阻以及第二电容；所述第二电阻与所述第二电容并联形成并联结构；所述并联结构的第一端连接所述调谐单元，第二端作为所述输入匹配稳定模块的输出端。
可选地，所述调谐单元设置为调谐电容。
可选地，所述放大模块包括N个级联晶体管；N为大于等于2的整数；其中，第i+1级晶体管的源极连接第i级晶体管的漏极，且第i+1级晶体管的栅极均连接对应的栅极电压；i=1、2、…、N-1；第一级晶体管的源极连接至参考地，栅极连接所述输入匹配稳定模块的输出端；第N级晶体管的漏极输出所述放大信号。
可选地，所述放大模块还包括一个用于为第一级晶体管的栅极供电的第一栅极供电单元，以及，N-1个分别为第i+1级晶体管的栅极供电的第二栅极供电单元；其中，第一栅极供电单元包括第三电阻；所述第一级晶体管的栅极经过所述第三电阻连接至对应的电压信号；各第二栅极供电单元均包括第四电阻、第五电阻以及第三电容；第i+1级晶体管的栅极经过对应的第四电阻连接至对应的电压信号；各第五电阻的第一端连接对应晶体管的栅极，第二端经由对应的第三电容连接至参考地。
可选地，所述超宽带射频功率放大器还包括漏极供电单元，用于为所述第N级晶体管的漏极供电。
可选地，所述漏极供电单元包括第四电容、第五电容以及第三电感；所述第三电感的第一端连接至所述第N级晶体管的漏极，第二端连接对应的电压信号；所述第四电容的第一极板连接至所述第三电感的第二端，第二极板连接至参考地；所述第五电容与所述第四电容并联。
可选地，所述超宽带射频功率放大器还包括输出匹配模块；所述输出匹配模块连接于所述放大模块的第二端，用以对放大模块的输出端阻抗匹配。
可选地，所述输出匹配模块包括第四电感以及第七电容；所述第四电感的第一端连接所述放大模块的第二端，第二端输出阻抗匹配后的输出信号；所述第七电容的第一极板连接所述第四电感的第二端，第二极板连接至参考地。
可选地，所述负反馈模块包括第六电容以及第六电阻；所述第六电阻的第一端连接至所述第N晶体管的漏极，第二端连接所述第六电容的第一极板；所述第六电容的第二极板连接至所述放大模块的输入端。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种射频芯片，包括：上述的超宽带射频功率放大器。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电子设备，包括：***电路以及上述的超宽带射频功率放大器；所述***电路包括第一隔直电容以及第二隔直电容；所述第一隔直电容设置于所述超宽带射频功率放大器的输入端；所述第二隔直电容设置于所述超宽带射频功率放大器的输出端。
可选地，所述超宽带射频功率放大器设置在射频芯片上；所述***电路设置于所述射频芯片的***，且所述第一隔直电容以及所述第二隔直电容均通过键合线连接至所述射频芯片。
如上所述，本发明的超宽带射频功率放大器、射频芯片及电子设备，具有以下有益效果：
本发明提出了的超宽带射频功率放大器、射频芯片及电子设备，通过构造场效应管堆叠结构，在不影响输出电流的情况下，极大提升了输出电压，从而提升了电路输出功率和输出增益，并且提升了放大器工作电压；与此同时，为了保证输入输出驻波以及超宽带射频功率放大器、射频芯片及电子设备的稳定性，采用输入匹配稳定模块以及采用负反馈电路，优化了输出回波损耗，提供超宽带高平坦度的输入阻抗匹配，优化了输入回波损耗、提升了超宽带射频功率放大器的稳定性。
附图说明
图1显示为本发明的超宽带射频功率放大器的框架示意图。
图2显示为本发明的超宽带射频功率放大器的结构示意图。
图3显示为本发明的超宽带射频功率放大器的S系数曲线图。
图4显示为本发明的超宽带射频功率放大器的稳定性系数曲线图。
图5显示为本发明的超宽带射频功率放大器的饱和输出功率以及饱和功率附加效率分别与频率之间的关系图。
图6显示为本发明的超宽带射频功率放大器的输出功率以及功率附加效率分别与输入功率之间的关系图。
元件标号说明
1-超宽带射频功率放大器；11-输入匹配稳定模块；111-阻抗匹配单元；112-稳定单元；113-调谐单元；12-放大模块；121-第一栅极供电单元；122-第二栅极供电单元；123-漏极供电单元；13-负反馈模块；14-输出匹配模块。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1~图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提供了一种超宽带射频功率放大器1，包括：输入匹配稳定模块11、放大模块12以及负反馈模块13。
如图1~图2所示，所述输入匹配稳定模块11接收射频输入信号RFin，用于对所述放大模块12的输入端进行阻抗匹配并并同时稳定拓宽所述超宽带射频功率放大器1的工作带宽。
具体地，所述输入匹配稳定模块11包括阻抗匹配单元111、稳定单元112以及调谐单元113。
作为示例，所述阻抗匹配单元111接收所述射频输入信号RFin，用于对所述射频输入信号RFin进行阻抗匹配并将输入匹配信号输出。
在本实施例中，阻抗匹配单元111包括第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1以及第一电阻R1；所述第一电感L1的第一端接收所述射频输入信号RFin，第二端输出所述匹配信号；所述第一电容C1的第一端连接所述第一电感L1的第一端，第二端经由所述第一电阻R1连接至参考地；所述第二电感L2的第一端连接所述第一电感L1的第二端，第二端连接所述第一电容C1的第二端。
作为示例，所述调谐单元113接收所述输入匹配信号并输出，用于抵消放大模块12的寄生电容，以拓宽所述超宽带射频功率放大器1的工作带宽。
在本实施例中，所述调谐单元113设置为调谐电容Ctune。由于在本实施例中，所述放大模块12至少包括N个级联的晶体管（N为大于等于2的整数），而其中第一级晶体管的栅源寄生电容Cgs将会限制所述超宽带射频功率放大器1的工作带宽的拓宽，因此抵消放大模块12的寄生电容主要是抵消第一级晶体管的栅源寄生电容Cgs，因此通过设置调谐电容Ctune能有效吸收一部分来自于第一级晶体管的栅源寄生电容Cgs，进而使得阻抗匹配单元111的工作带宽得以提升。除此之外，在本实施例中，设置了调谐电容Ctune进行电容吸收以及补还能避免稳定单元112的电容调节增益所带来的影响。
需要说明的是，所述调谐单元113的具体结构并不以本实施例为限制，任意能抵消后续连接结构的电容调节增益所带来的影响以及放大模块12的寄生电容影响的结构均为本实施例的保护范围。
作为示例，所述稳定单元112连接所述调谐单元113的输出端，用于调节所述阻抗匹配单元111的阻尼并输出阻尼调节后的信号作为输入匹配稳定模块11的输出信号。
在本实施例中，所述稳定单元112包括第二电阻R2以及第二电容C2；所述第二电阻R2与所述第二电容C2并联形成并联结构；所述并联结构的第一端连接所述调谐单元113，第二端作为所述输入匹配稳定模块的输出端。在本实施例中，设置阻抗匹配单元111中的第一电阻R1的阻值为固定值（如在一些示例中，设置第一电阻R1的阻值为50Ω），此时由于阻抗匹配单元111的输入拓扑阻尼难以调谐，进一步导致输入匹配稳定模块11的稳定性系数难以优化，即：***稳定性不足但是无法及时调节；同时由于设置了调谐单元113对阻抗匹配单元111的工作带宽进一步提升，因此需要考虑到带宽增加的同时带来稳定性风险。基于此，设置本实施例的稳定单元112以实现对阻抗匹配单元111的阻尼可调，并优化了输入回波损耗和高频增益。
需要说明的是，所述稳定单元112并不以本实施例为限制，任意调节所述阻抗匹配单元111的阻尼并输出的结构均为本实施例的保护范围。
下面对本实施例中的阻抗匹配单元111、稳定单元112以及调谐单元113的实现原理以及参数进行相应说明：
在本实施例中，如图2所示，阻抗匹配单元111包括第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1以及第一电阻R1，稳定单元112包括第二电阻R2以及第二电容C2，以及调谐单元113包括调谐电容Ctune，上述元件中的各器件参数可通过下列公式得到：
R1= Z0（1）
其中，R1为第一电阻的电阻值，Z0为特性阻抗，通常为常数并且是实数，是常用的归一化标准值，在本实施例中设置为50Ω，实际上还可以设置为75Ω、100Ω和600Ω等，并不以本实施例为限。
Cin_eff=Cgs·Ctune/（Cgs+Ctune）（2）
其中，Cin_eff为吸收了放大模块12的寄生电容后的等效电容，Cgs为输入寄生电容（在本实施例中为第一级晶体管M1的栅源寄生电容），Ctune为调谐电容的电容值。
L1=(1-(R2+R1p)/R1)R12Cin_eff/2（3）
其中，L1为第一电感的电感值，R2为第二电阻的电阻值，R1为第一电阻的电阻值，R1p为输入寄生电阻（在本实施例中为第一级晶体管M1的寄生电阻）。
L2=(1+(R2+R1p)/R1)R12Cin_eff/2（4）
其中，L2为第二电感的电感值。
C1=(1-(R2+R1p)/R12)Cin_eff/4（5）
其中，C1为第一电容的电容值。
相对于现有的射频功率放大器而言，基于公式（1）~公式（5）对各元件的参数进行设置，能保证本实施例的超宽带射频功率放大器1在放大系数提升的前提下（即：实现了输出功率有效的抬升），进一步实现了输入阻尼可调、***稳定性更好，并同时优化了***的输入回波损耗以及高频增益。相对于在一对比例中，仅对放大模块12中的相位改进以提高放大系数的射频功率放大器而言，本实施例的超宽带射频功率放大器1的输入匹配稳定模块更加稳定且阻尼可调，具有更好的射频信号传输效果。
如图1~图2所示，所述放大模块12的第一端连接所述输入匹配稳定模块11的输出端，第二端输出放大后的射频输入信号，用于对所述输入匹配稳定模块的输出信号放大并作为放大信号输出。
具体地，所述放大模块12包括N个级联晶体管；N为大于等于2的整数；其中，第i+1级晶体管的源极连接第i级晶体管的漏极，且第i+1级晶体管的栅极均连接对应的栅极电压；i=1、2、…、N-1。第一级晶体管M1的源极连接至参考地，栅极连接所述输入匹配稳定模块11的输出端；第N级晶体管（在本实施例中，N为3，第三级晶体管M3）的漏极输出所述放大信号。
具体地，所述放大模块12还包括一个用于为第一级晶体管M1的栅极供电的第一栅极供电单元121，以及，N-1个分别为第i+1级晶体管的栅极供电的第二栅极供电单元122；其中，第一栅极供电单元121包括第三电阻R3；所述第一级晶体管M1的栅极经过所述第三电阻R3连接至对应的电压信号；各第二栅极供电单元122均包括第四电阻R4、第五电阻R5以及第三电容C3；第i+1级晶体管的栅极经过对应的第四电阻R4连接至对应的电压信号；各第五电阻R5的第一端连接对应晶体管的栅极，第二端经由对应的第三电容C3连接至参考地。
作为示例，本实施例中设置所述放大模块12包括3个晶体管（在本实施例中为第一级晶体管M1、第二级晶体管M2以及第三级晶体管M3）。其中，各晶体管依次级联连接：第一级晶体管M1的漏极连接第二晶体管M2的源极；第二晶体管M2的漏极连接第三晶体管M3的源极。其中，第一晶体管M1的源极连接至参考地，第三晶体管M3的漏极输出放大后的信号。在本实施例中，第一级晶体管M1、第二级晶体管M2以及第三级晶体管M3的各栅极设置有不同的偏压，以使得各晶体管对应开启并完成信号放大。输入匹配稳定模块的输出信号由共源管（第一级晶体管M1）的栅极输入，经过共源管（第一级晶体管M1）放大后，从共源管（第一级晶体管M1）的漏极输出至共栅管（第二级晶体管M2）的源极，经过共栅管（第二级晶体管M2）的放大后，再从共栅管（第二级晶体管M2）的漏极输出至共栅管（第三级晶体管M3）的源极，经过共栅管（第三级晶体管M3）的放大后，射频信号从共栅管（第三级晶体管M3）的漏极输出，相对于至于一个晶体管执行放大功能而言，本实施例中设置至少两个以上的晶体管能有效的提升放大的倍数，使得超宽带射频功率放大器1的输出功率更大。
需要说明的是，由于本实施例中设置了多个晶体管以进行放大，因此需要考虑多个晶体管设置带来的***稳定性等问题，因此本实施例通过设置输入匹配稳定模块11以克服上述问题，具体过程已经于前文记述，此处不再一一赘述。
需要进一步说明的是，所述放大模块12的具体结构并不以本实施例为限制，任意能对射频信号进行多次放大的设置均为本实施例的保护范围。
具体地，所述放大模块12还包括漏极供电单元123，用于为所述第N级晶体管的漏极供电。
作为示例，所述漏极供电单元123包括第四电容C4、第五电容C5以及第三电感L3；所述第三电感L3的第一端连接至所述第N级晶体管（在本实施例中为第三晶体管M3）的漏极，第二端连接对应的电压信号；所述第四电容C4的第一极板连接至所述第三电感L3的第二端，第二极板连接至参考地；所述第五电容C5与所述第四电容C4并联。
需要说明的是，在本实施例中，通过漏极供电单元123为所述第三晶体管M3的漏极供电，由于第三晶体管M3为共源极晶体管，在栅极以及漏极设置预设的电压以保证放大模块13的放大效果。除此之外，所述漏极供电单元123的具体结构并不以本实施例为限制，任意能为最后一级晶体管的漏极供电的设置，均为本实施例的保护范围。
如图1~图2所示，所述负反馈模块13与所述放大模块12并联，用于反馈所述放大模块12的输出信号并输出至所述放大模块12的输入端，以减少所述放大模块12的输出回波损耗数值。
具体地，在本实施例中，所述负反馈模块13包括第六电容C6以及第六电阻R6；所述第六电阻R6的第一端连接至所述第N晶体管的漏极（在本实施例中为第三晶体管M3），第二端连接所述第六电容C6的第一极板；所述第六电容C6的第二极板连接至所述放大模块12的输入端。
在本实施例中，为了让超宽带射频功率放大器1能够得到足够的驱动输出，因此要求本实施例的放大模块12的输出驻波特性满足至少低于-10dB，以确保不会拉偏后一级功放的输入阻抗。因此，通过设置负反馈结构能将本实施例的第三晶体管M3的漏极输出感应并反馈至放大模块12的输入端，以优化放大模块12中各级联的晶体管的输出驻波。
需要说明的是，回波损耗是指的入射功率与反射功率之间的比值，通常为负数，而回波损耗越大，表示匹配越好；因此，输出回波损耗的数值越小，输出回波损耗的绝对值越大，表示匹配效果越好。通过本实施例提供的超宽带射频功率放大器可以实现更好的匹配效果，以提高放大的倍数。
需要进一步说明的是，通常引入负反馈结构拓展功率放大器带宽的结构相比其他超宽带架构会造成输出功率、效率的恶化，然而本实施例的负反馈模块以及输入匹配稳定模块之间具有协同作用，可以保证在拓展功率放大器带宽的同时不对输出匹配造成任何影响，也就是实现带宽拓展的同时还保证输出功率、效率不会恶化，优化了输出回波损耗；除此之外，由于本申请设置的负反馈模块无需拓展带宽，因此取值上可以尽可能在优化输出回波损耗的同时实现不影响输出功率、效率，最终形成与输入匹配联动的良好效果。
如图1~图2所示，所述超宽带射频功率放大器1还包括输出匹配模块14；所述输出匹配模块14连接于所述放大模块12的第二端，用以对放大模块12的输出端阻抗匹配。
具体地，所述输出匹配模块14包括第四电感L4以及第七电容C7；所述第四电感L4的第一端连接所述放大模块12的第二端，第二端输出阻抗匹配后的输出信号；所述第七电容C7的第一极板连接所述第四电感L4的第二端，第二极板连接至参考地。通过本实施例的输出匹配模块14将放大模块12的输出端匹配到一个高负载上，实现高效率放大的效果。
下面结合图3至图6对本实施例的超宽带射频功率放大器1的各参数进行说明。如图3所示，本实施例的S参数（即：包含信号的幅度以及相位的信息）。其中，Spq中，p表示输出端口号，q表示输出端口号，如：S11表示输出端口为1（端口1的反射波）、输入端口为1（端口1的入射波）中端口1的反射波以及入射波之比。如图3所示，本实施例新的超宽带射频功率放大器1的各S参数，随着频率增大，S21参数变化缓慢维持在20dB，S22参数变化范围为-35dB~-15dB波动，S11变化缓慢增加范围为-35dB~-25dB。因此，因此，本实施例的超宽带射频功率放大器 1的 S21参数 表明增益平坦度较好 ，输入 /输出回波损耗满足使用要求。
如图4所示，本实施例的稳定值K值表示***的稳定性，一般而言，K值高于1表明功率放大器较为稳定。本实施例中，随着频率增加，K值维持先减少后增大，范围为2~10，相对于未使用本实施例的超宽带射频功率放大器 1而言，电路稳定性更优。
如图5所示，本实施例的饱和输出功率维持在32dBm左右，功率附加效率保持在60~40%范围左右，全工作频率范围内平均功率附加效率52%左右。因此，上述饱和输出功率、功率附加效率值表明本实施例的超宽带射频功率放大器1能够实现输入信号的超宽带高效平坦的放大。
如图6所示，本实施例的输出功率在工作频率1GHz的频点处，输入功率13dBm处增益开始压缩，此时的输出功率是31dBm，接近功率饱和，同时饱和输出效率为56%，表明本实施例的超宽带射频功率放大器1在高效放大输入信号的同时，具有良好的线性度。
如图1所示，本实施例还提供了一种射频芯片，包括上述的超宽带射频功率放大器。
具体地，在本实施例中，由于基于二维电子气(2DEG)的高电子迁移率晶体管(HEMT)具有优秀的功率、效率、噪声、线性度等表现，是当今先进射频微波毫米波模块、组件及***中核心器件。而信号放大是射频***里基本功能，射频放大器在接收端需要放大来自空间非常微弱的无线信号（~100dBm，3uV），在发射端需要将低功率电平信号放大送至负载如天线等，功率放大器核心指标为输出功率、增益、电源附加效率、线性度。因此，本实施例提供的射频芯片能更好地对信号进行放大，能有效的提高射频领域中信号放大的输出功率、增益、电源附加效率、线性度，能在信号传输领域中大规模的推广应用。
如图1~图2所示，本实施例还提供了一种电子设备，包括***电路以及上述的超宽带射频功率放大器1。
具体地，所述***电路包括第一隔直电容CBlock1以及第二隔直电容CBlock2；所述第一隔直电容CBlock1设置于所述超宽带射频功率放大器1的输入端；所述第二隔直电容设置于所述超宽带射频功率放大器的输出端CBlock2
作为第一示例，所述超宽带射频功率放大器1设置在射频芯片上；所述***电路设置于所述射频芯片的***，且所述第一隔直电容CBlock1以及所述第二隔直电容CBlock2均通过键合线连接至所述射频芯片。在本实施例中，所述第一隔直电容CBlock1通过第一键合线Bondwire1连接至所述超宽带射频功率放大器1的输入端；所述第二隔直电容CBlock2通过第二键合线Bondwire2连接至所述超宽带射频功率放大器1的输出端。
在第二示例，如图2所示，所述超宽带射频功率放大器1中的栅极供电单元123设置于射频芯片的外部，此时通过第二键合线Bondwire2连接所述栅极供电单元123至所述放大模块12的输出端。
需要说明的是，***电路还可设置为其他结构，并不以本实施例为限。
需要进一步说明的是，本实施例的电子设备可作为测试设备，用以测试部分需射频信号作为测试输入的元件，以得到相应的测试数据；本实施例的电子设备也可为收发机，即收发机中包括本实施例所提供的超宽带射频功率放大器1。实际上，本实施例的电子设备还可以为任意包括了***电路以及上述的超宽带射频功率放大器1的电路的相应设备，并不以本实施例为限。
综上所述，本发明提供一种超宽带射频功率放大器，包括： 输入匹配稳定模块、放大模块以及负反馈模块；输入匹配稳定模块接收射频输入信号，用于对射频输入信号进行阻抗匹配并拓宽超宽带射频功率放大器的工作带宽；放大模块的第一端连接输入匹配稳定模块的输出端，第二端输出放大后的射频输入信号;负反馈模块与放大模块并联，用于感应放大模块的输出信号并输出至放大模块的输入端，以减少放大模块的输出驻波。本发明用以解决现有技术中宽带射频前端芯片存在着工作带宽无法拓宽、信号放大倍数不足、稳定性风险不足以及输入回波损耗等问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (14)
1.一种超宽带射频功率放大器，其特征在于，所述超宽带射频功率放大器至少包括：输入匹配稳定模块、放大模块以及负反馈模块；
所述输入匹配稳定模块接收射频输入信号，用于对所述放大模块的输入端进行阻抗匹配并同时稳定拓宽所述超宽带射频功率放大器的工作带宽；
所述放大模块的第一端连接所述输入匹配稳定模块的输出端，第二端输出放大后的射频输入信号，用于对所述输入匹配稳定模块的输出信号放大并作为放大信号输出；
所述负反馈模块与所述放大模块并联，用于反馈所述放大模块的输出信号至所述放大模块的输入端，以减少所述放大模块的输出回波损耗数值；所述输入匹配稳定模块包括阻抗匹配单元、稳定单元以及调谐单元；
所述阻抗匹配单元接收所述射频输入信号，用于对所述射频输入信号进行阻抗匹配并将输入匹配信号输出；
所述调谐单元接收所述输入匹配信号并输出，用于抵消所述放大模块的寄生电容，以拓宽所述超宽带射频功率放大器的工作带宽；
所述稳定单元连接所述调谐单元的输出端，用于调节所述阻抗匹配单元的阻尼并输出阻尼调节后的信号作为输入匹配稳定模块的输出信号。
2.根据权利要求1所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述阻抗匹配单元包括第一电感、第二电感、第一电容以及第一电阻；
所述第一电感的第一端接收所述射频输入信号，第二端输出所述输入匹配信号；
所述第一电容的第一端连接所述第一电感的第一端，第二端经由所述第一电阻连接至参考地；所述第二电感的第一端连接所述第一电感的第二端，第二端连接所述第一电容的第二端。
3.根据权利要求1所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述稳定单元包括第二电阻以及第二电容；
所述第二电阻与所述第二电容并联形成并联结构；所述并联结构的第一端连接所述调谐单元，第二端作为所述输入匹配稳定模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述调谐单元设置为调谐电容。
5.根据权利要求1所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述放大模块包括N个级联晶体管；N为大于等于2的整数；
其中，第i+1级晶体管的源极连接第i级晶体管的漏极，且第i+1级晶体管的栅极均连接对应的栅极电压；i＝1、2、…、N-1；
第一级晶体管的源极连接至参考地，栅极连接所述输入匹配稳定模块的输出端；第N级晶体管的漏极输出所述放大信号。
6.根据权利要求5所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述放大模块还包括一个用于为第一级晶体管的栅极供电的第一栅极供电单元，以及，N-1个分别为第i+1级晶体管的栅极供电的第二栅极供电单元；
其中，第一栅极供电单元包括第三电阻；所述第一级晶体管的栅极经过所述第三电阻连接至对应的电压信号；
各第二栅极供电单元均包括第四电阻、第五电阻以及第三电容；第i+1级晶体管的栅极经过对应的第四电阻连接至对应的电压信号；各第五电阻的第一端连接对应晶体管的栅极，第二端经由对应的第三电容连接至参考地。
7.根据权利要求5所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述超宽带射频功率放大器还包括漏极供电单元，用于为所述第N级晶体管的漏极供电。
8.根据权利要求7所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述漏极供电单元包括第四电容、第五电容以及第三电感；
所述第三电感的第一端连接至所述第N级晶体管的漏极，第二端连接对应的电压信号；
所述第四电容的第一极板连接至所述第三电感的第二端，第二极板连接至参考地；
所述第五电容与所述第四电容并联。
9.根据权利要求1所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述超宽带射频功率放大器还包括输出匹配模块；所述输出匹配模块连接于所述放大模块的第二端，用以对放大模块的输出端阻抗匹配。
10.根据权利要求9所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述输出匹配模块包括第四电感以及第七电容；
所述第四电感的第一端连接所述放大模块的第二端，第二端输出阻抗匹配后的输出信号；所述第七电容的第一极板连接所述第四电感的第二端，第二极板连接至参考地。
11.根据权利要求1～10任一项所述的超宽带射频功率放大器，其特征在于：所述负反馈模块包括第六电容以及第六电阻；
所述第六电阻的第一端连接所述放大模块的输出信号，第二端连接所述第六电容的第一极板；所述第六电容的第二极板连接至所述放大模块的输入端。
12.一种射频芯片，其特征在于：所述射频芯片包括如权利要求1～11任一项所述的超宽带射频功率放大器。
13.一种电子设备，其特征在于：所述电子设备包括***电路以及如权利要求1～11任一项所述的超宽带射频功率放大器；所述***电路包括第一隔直电容以及第二隔直电容；所述第一隔直电容设置于所述超宽带射频功率放大器的输入端；所述第二隔直电容设置于所述超宽带射频功率放大器的输出端。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其特征在于：所述超宽带射频功率放大器设置在射频芯片上；所述***电路设置于所述射频芯片的***，且所述第一隔直电容以及所述第二隔直电容均通过键合线连接至所述射频芯片。
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