CN204304932U - 射频功率放大器输出匹配电路 - Google Patents

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李学建
戴大杰
岳并蒂
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射频功率放大器输出匹配电路，其包括电感L1、电容C3、电感L3和至少一电容C4；一射频功率放大器U1的输出端依次通过电感L1、电容C3和电感L3接地；每一电容C4与电容C3相并联连接。上述实用新型的谐波抑制效果佳。

Description

射频功率放大器输出匹配电路
技术领域
本实用新型涉及一种射频功率放大器输出匹配电路。
背景技术
射频功率放大器是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大——缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器设计不仅关注输出功率、功率附加效率；还关注其线性特性，输出中的谐波分量应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
谐波抑制是射频功率放大器设计的重要指标，反映了功放的线性性能。在现代的无线通信***如GSM、CDMA等***中，AB类功率放大器由于功率附加效率比A类功率放大器高且线性度又能满足这些***的要求，从而获得了广泛应用。然而由于非线性失真的影响，AB类功率放大器的谐波失真变得更加严重，通常需要在功放输出后加一带通滤波器以抑制谐波，这就使***体积和成本增加。随着集成电路产业的飞速发展，芯片模块中集成的功能越来越多，谐波抑制问题也变得越来越严重。谐波抑制是当今射频功放集成电路设计中最令工程师头痛的问题之一。功放的输出匹配电路对功放的谐波失真有重要的影响，采用低通或带通特性的输出匹配电路可以降低功放的谐波失真。射频功放的输出匹配电路通常在基板上实现。但是常规的LC低通滤波器匹配结构(如图1所示)，匹配电容直接到地，不能形成对特定谐波频率的“陷阱”(Trap)，从而达不到抑制特定高次谐波的要求。
通常的做法是在接地电容C01上串一个电感L04(如图2所示)，在特定阶次谐波频率上形成LC串联谐振(谐振时，到地阻抗最小)。然而，电容值的选择要满足功率匹配的要求。对于电容值选的比较大的情况下，由于电容的自谐振频率随着容值增大而减小，而当工作频率超过自谐振频率后，电容呈现感性而非容性，此时LC谐振电路不能满足串联谐振条件，因此不能对特定高次谐波形成Trap，滤波性能变差；特别是当电容值选择很大时，自谐振频率可能降到二次或三次谐波频率附近，此时该匹配结构的二、三次谐波抑制性能也会急剧恶化。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型旨在于提供一种可提高高次谐波抑制性能的射频功率放大器输出匹配电路。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种射频功率放大器输出匹配电路，其包括电感L1、电容C3、电感L3和至少一电容C4；
一射频功率放大器U1的输出端依次通过电感L1、电容C3和电感L3接地；每一电容C4与电容C3相并联连接。
优选地，射频功率放大器输出匹配电路还包括至少一电感L4，每一电感L4与电感L3相并联连接。
优选地，射频功率放大器输出匹配电路还包括电感L6、电容C11、至少一电容C12、电感L8、至少一电感L9和隔直电容C14；
一射频功率放大器U2的输出端依次通过电感L6、电容C11和电感L8接地；每一电容C12与电容C11相并联连接；每一电感L9与电感L8相并联连接；电感L1和电容C3之间的节点连接隔直电容C14的一端，隔直电容C14的另一端作为输出匹配电路的输出端；电感L6和电容C11之间的节点连接隔直电容C14的一端。
优选地，射频功率放大器输出匹配电路还包括电感L6、电感L4、电容C11、至少一电容C12、电感L8和隔直电容C14；
一射频功率放大器U2的输出端依次通过电感L6、电容C11和电感L8接地；每一电容C12与电容C11相并联连接；电感L1和电容C3之间的节点连接隔直电容C14的一端，隔直电容C14的另一端作为输出匹配电路的输出端；电感L6和电容C11之间的节点连接隔直电容C14的一端；电感L4的一端连接电容C3和电感L3之间的节点，电感L4的另一端连接电容C11和电感L8之间的节点。
优选地，射频功率放大器输出匹配电路还包括电感L2、电容C5、电容C6、电感L5、电感L15、电感L10、电容C7、电容C8和电感L7；
电感L2连接于电感L1和电容C14之间，电感L7连接与电感L6和电容C14之间；电感L2和电容C14之间的节点依次通过电容C5和电感L5接地，还依次通过电容C6、电感L15和电容C8连接电感L7和电容C14之间。电感L7和电容C14之间的节点还依次通过电容C7和电感L10接地。
优选地，射频功率放大器输出匹配电路还包括电容C22、电容C21、电感L13和电感L14；射频功率放大器U1的输出端还依次通过电容C22和电感L13接地。射频功率放大器U2的输出端还依次通过电容C21和电感L14接地。
优选地，射频功率放大器输出匹配电路还包括电感L11、电容C33、电容C34、电感L12、电容C29和电容C38；射频功率放大器U1的输出端还依次通过电感L11和电容C34接地，电容C33与电容C34相并联连接；电感L11和电容C34之间的节点连接一直流电源VCC。射频功率放大器U2的输出端还依次通过电感L12和电容C29接地，电容C38与电容C29相并联连接。
上述实用新型的谐波抑制效果佳。
附图说明
图1和图2为现有的射频功率放大器输出匹配网络的结构示意图。
图3为本实用新型射频功率放大器输出匹配电路的第一较佳实施方式的电路图。
图4为本实用新型射频功率放大器输出匹配电路的第二较佳实施方式的电路图。
图5为本实用新型射频功率放大器输出匹配电路的第三较佳实施方式的电路图。
图6为本实用新型射频功率放大器输出匹配电路的第四较佳实施方式的电路图。
图7为本实用新型射频功率放大器输出匹配电路的第五较佳实施方式的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
请参见图3，本实用新型涉及一种射频功率放大器输出匹配电路，其第一较佳实施方式包括电感L1、电容C3、电感L3和至少一电容C4。
一射频功率放大器U1的输出端依次通过电感L1、电容C3和电感L3接地。每一电容C4与电容C3相并联连接。如此，通过并联方式，降低单个电容C3和C4的电容值，提高电容的自谐振频率，远离要抑制的高阶次谐波频点，以达到满足抑制高次谐波的需求。
参见图4，射频功率放大器输出匹配电路的第二较佳实施方式还包括至少一电感L4，每一电感L4与电感L3相并联连接，从而电感Q值可以进一步提高，可使得谐波抑制效果更佳。
参见图5，射频功率放大器输出匹配电路的第三较佳实施方式在第二较佳实施方式的基础上还包括电感L6、电容C11、至少一电容C12、电感L8、至少一电感L9和隔直电容C14。
一射频功率放大器U2的输出端依次通过电感L6、电容C11和电感L8接地。每一电容C12与电容C11相并联连接。每一电感L9与电感L8相并联连接。电感L1和电容C3之间的节点连接隔直电容C14的一端，隔直电容C14的另一端作为输出匹配电路的输出端；电感L6和电容C11之间的节点连接隔直电容C14的一端。
如此，该输出匹配电路构成一对称结构，使得对偶次谐波谐波抑制效果更佳。
参见图6，射频功率放大器输出匹配电路的第四较佳实施方式与第三较佳实施方式不同的是不包括电感L9。电感L4的一端连接电容C3和电感L3之间的节点，电感L4的另一端连接电容C11和电感L8之间的节点。
与第三较佳实施方式相比，由于第三较佳实施方式的电感L4和电感L9各有一个节点接地，因此可以合并两个电感为一个电感L4，更有利于在基板上通过键合线实现。
如此，可通过改变电感L8、电感L3和电感L4的电感量来调节输出匹配电路的总电感量，实现所需的对特定高次谐波的抑制。
参见图7，射频功率放大器输出匹配电路的第五较佳实施方式在第三较佳实施方式的基础上还包括电感L2、电容C5、电容C6、电感L5、电感L15、电感L10、电容C7、电容C8和电感L7。
电感L2连接于电感L1和电容C14之间，电感L7连接于电感L6和电容C14之间；电感L2和电容C14之间的节点依次通过电容C5和电感L5接地，还依次通过电容C6、电感L15和电容C8连接电感L7和电容C14之间。电感L7和电容C14之间的节点还依次通过电容C7和电感L10接地。
如此，可以通过配置各LC串联谐振电路电感和电容值的大小，实现对二次以上各次谐波的合理抑制，该结构特别对高次谐波有较好的抑制效果。
其他实施例中，可使用连接线或走线替代电感L15，合理选择走线长度宽度和电容器件值，能够实现很好的输出阻抗匹配，从而实现最大功率传输。
本实施例中，射频功率放大器输出匹配电路还包括电容C22、电容C21、电感L13和电感L14。
射频功率放大器U1的输出端还依次通过电容C22和电感L13接地。射频功率放大器U2的输出端还依次通过电容C21和电感L14接地。
电容C22和电感L13或者电容C21和电感L14形成的串联谐振电路对谐波形成Trap，抑制谐波的同时提高了功放的效率。如此，为了抑制各次谐波，合理配置各串联谐振电路的电感和电容值，通过多级匹配电路的组合，实现对二次以上乃至更高次谐波的抑制，滤除各次谐波后的基波通过隔直电容C14输出。
本实施例中，射频功率放大器输出匹配电路还包括电感L11、电容C33、电容C34、电感L12、电容C29和电容C38。
射频功率放大器U1的输出端还依次通过电感L11和电容C34接地，电容C33与电容C34相并联连接；电感L11和电容C34之间的节点连接一直流电源VCC。射频功率放大器U2的输出端还依次通过电感L12和电容C29接地，电容C38与电容C29相并联连接。
上述输出匹配电路采用对称结构，对功率合成效率有显著提高，但为了方便电路应用和模块设计，该方案采用单端供电，通过回路上的电感实现另一路的供电。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种射频功率放大器输出匹配电路，其特征在于：其包括电感L1、电容C3、电感L3和至少一电容C4；
一射频功率放大器U1的输出端依次通过电感L1、电容C3和电感L3接地；每一电容C4与电容C3相并联连接。
2.如权利要求1所述的射频功率放大器输出匹配电路，其特征在于：还包括至少一电感L4，每一电感L4与电感L3相并联连接。
3.如权利要求2所述的射频功率放大器输出匹配电路，其特征在于：还包括电感L6、电容C11、至少一电容C12、电感L8、至少一电感L9和隔直电容C14；
一射频功率放大器U2的输出端依次通过电感L6、电容C11和电感L8接地；每一电容C12与电容C11相并联连接；每一电感L9与电感L8相并联连接；电感L1和电容C3之间的节点连接隔直电容C14的一端，隔直电容C14的另一端作为输出匹配电路的输出端；电感L6和电容C11之间的节点连接隔直电容C14的一端。
4.如权利要求1所述的射频功率放大器输出匹配电路，其特征在于：还包括电感L6、电感L4、电容C11、至少一电容C12、电感L8和隔直电容C14；
一射频功率放大器U2的输出端依次通过电感L6、电容C11和电感L8接地；每一电容C12与电容C11相并联连接；电感L1和电容C3之间的节点连接隔直电容C14的一端，隔直电容C14的另一端作为输出匹配电路的输出端；电感L6和电容C11之间的节点连接隔直电容C14的一端；电感L4的一端连接电容C3和电感L3之间的节点，电感L4的另一端连接电容C11和电感L8之间的节点。
5.如权利要求3所述的射频功率放大器输出匹配电路，其特征在于：还包括电感L2、电容C5、电容C6、电感L5、电感L15、电感L10、电容C7、电容C8和电感L7；
电感L2连接于电感L1和电容C14之间，电感L7连接与电感L6和电容C14之间；电感L2和电容C14之间的节点依次通过电容C5和电感L5接地，还依次通过电容C6、电感L15和电容C8连接电感L7和电容C14之间；电感L7和电容C14之间的节点还依次通过电容C7和电感L10接地。
6.如权利要求5所述的射频功率放大器输出匹配电路，其特征在于：还包括电容C22、电容C21、电感L13和电感L14；射频功率放大器U1的输出端还依次通过电容C22和电感L13接地；射频功率放大器U2的输出端还依次通过电容C21和电感L14接地。
7.如权利要求5或6所述的射频功率放大器输出匹配电路，其特征在于：还包括电感L11、电容C33、电容C34、电感L12、电容C29和电容C38；射频功率放大器U1的输出端还依次通过电感L11和电容C34接地，电容C33与电容C34相并联连接；电感L11和电容C34之间的节点连接一直流电源VCC；射频功率放大器U2的输出端还依次通过电感L12和电容C29接地，电容C38与电容C29相并联连接。
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