CN213990614U - 基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其包括：宽带输入功分器；载波放大电路，载波放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第一输出端连接，载波放大电路的输出端与射频信号输出端连接；峰值放大电路，峰值放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第二输出端连接，峰值放大电路的输出端与射频信号输出端连接；所述载波放大电路主要由移相网络、第一输入匹配网络、载波放大器T1、第一输出匹配网络依次级联而成；所述峰值放大电路主要由第二输入匹配网络、峰值放大器T2、阻抗逆变网络依次级联而成。本实用新型大幅缩减了峰值放大电路的输出匹配网络的尺寸，有利于芯片小型化，且节约成本，可广为推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路技术领域，特别涉及一种功率放大器。
背景技术
随着无线通信技术的发展，调制信号的峰均比也变得越来越高，提升功率放大器在较大回退输出功率处的效率是非常有必要的。同时MIMO技术在5G中的大规模应用使得对单功放输出功率的需求降低，对功放尺寸小型化的需求提升。基于GaN的高电子迁移率单片集成Doherty功率放大器是满足以上需求的最佳选择之一，因而引起了研究人员的广泛关注。
如图1所示，传统的Doherty功率放大器中其峰值放大器的输出网络常采用补偿线设计方法，在Sub-6-GHz频段，芯片上补偿线的长度较长，这种方法将导致较高的***损耗，在降低输出功率及效率的同时占用较大的版图面积，不利于单片成本的降低，更不利于进行实际推广使用。
因此十分有必要研制出一种适用于Sub-6-GHz频段GaN MMIC Doherty功率放大器中峰值放大器的紧凑型输出匹配结构，实现在不影响Doherty功率放大器功率效率的前提下，进一步缩减芯片的尺寸，提升整体功率密度水平，进而降低成本。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供了一种基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其包括：
宽带输入功分器，所述宽带输入功分器的输入端与射频信号输入端连接；
载波放大电路，载波放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第一输出端连接，载波放大电路的输出端与射频信号输出端连接；
峰值放大电路，峰值放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第二输出端连接，峰值放大电路的输出端与射频信号输出端连接；
所述载波放大电路主要由移相网络、第一输入匹配网络、载波放大器T1、第一输出匹配网络依次级联而成；
所述峰值放大电路主要由第二输入匹配网络、峰值放大器T2、阻抗逆变网络依次级联而成。
作为优选的，所述阻抗逆变网络包括主要由第二电感L2与第二电容C2组成的阻抗逆变器；所述阻抗逆变网络还包括第一电感L1和第一电容C1；
所述第一电感L1的一端与所述峰值放大器T2的漏极相连，另一端与第四外部供电端Vdp相连；所述第二电感L2的一端与峰值放大器T2的漏极相连，另一端与第一电容C1的一端相连；所述第一电容C1的另一端与射频信号输出端相连；
所述第二电容C2的一端与第二电感L2和第一电容C1之间的连接点相连，第二电容C2的另一端接地。
优选的，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第一电感 L1的感值为1nH～2nH之间。
优选的，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第二电感 L2的感值为1nH～2nH之间。
优选的，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第一电容 C1的容值为1pF～3pF之间。
优选的，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第二电容 C2的容值为0.1pF～0.5pF之间。
优选的，所述第一输入匹配网络与第一外部供电端Vgc电路连接；所述第一输出匹配网络与第二外部供电端Vdc电路连接；所述第二输入匹配网络与第三外部供电端Vgp电路连接。
进一步优选的，所述载波放大器T1为高电子迁移率晶体管，和/或所述峰值放大器T2为高电子迁移率晶体管。
有益效果：本实用新型提供的一种基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，通过在峰值放大电路中采用阻抗逆变网络作为输出匹配网络的这一结构构造，使得其在保持Doherty功率放大器功率效率的前提下，降低了峰值放大器输出匹配网络的插损，大幅缩减了峰值放大电路的输出匹配网络的尺寸，进而进一步缩减了整体芯片的尺寸，提升了整体的功率密度水平，有利于芯片小型化设计，且节约成本，可在5G低频段应用中广为推广使用。
附图说明
图1是传统的Doherty功率放大器的电路原理图；
图2是实施例提供的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器的电路结构原理框图；
图3是实施例提供的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器的大信号特性的仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施列对本实用新型不构成限定。
本实施例提供的一种基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，如图2所示，包括：
宽带输入功分器，所述宽带输入功分器的输入端与射频信号输入端连接；
载波放大电路，载波放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第一输出端连接，载波放大电路的输出端与射频信号输出端连接；
峰值放大电路，峰值放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第二输出端连接，峰值放大电路的输出端与射频信号输出端连接；
所述载波放大电路主要由移相网络、第一输入匹配网络、载波放大器T1、第一输出匹配网络依次级联而成；
所述峰值放大电路主要由第二输入匹配网络、峰值放大器T2、阻抗逆变网络依次级联而成。
图中的射频输入，即对应文中的射频信号输入端；图中的射频输出，即对应文中的射频信号输出端。
本实施例中的宽带输入功分器、移相网络、第一输入匹配网络、第二输入匹配网络、第一输出匹配网络，均可采用现有技术或本领域常规技术手段实现。
本实用新型中的载波放大器和峰值放大器均采用高电子迁移率晶体管实现。本实施例中，上述载波放大器和峰值放大器均为高电子迁移率晶体管。
其中第一输入匹配网络与第一外部供电端Vgc电路连接。其中第一输出匹配网络与第二外部供电端Vdc电路连接。其中第二输入匹配网络与第三外部供电端Vgp电路连接。
在本实施例中，如图2所示，上述阻抗逆变网络包括第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1和第二电容C2，也可以说是：上述阻抗逆变网络包括主要由第二电感L2与第二电容C2组成的阻抗逆变器，以及第一电感L1和第一电容 C1。
上述第一电感L1的一端与所述峰值放大器T2的漏极相连，另一端与第四外部供电端Vdp相连；所述第二电感L2的一端与峰值放大器T2的漏极相连，另一端与第一电容C1的一端相连；所述第一电容C1的另一端与射频信号输出端相连；
所述第二电容C2的一端与第二电感L2和第一电容C1之间的连接点相连，第二电容C2的另一端接地。
本实用新型提供的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器中，对峰值放大器T2的供电通过扼流电感也即第一电感L1实现(即峰值放大器T2的漏极通过第一电感L1与外部供电连接)。本实施例中，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带 Doherty功率放大器，上述第一电感L1的感值为1nH～2nH之间，以有效遏制射频信号的泄漏。
本实用新型提供的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器中，第一电容 C1的作用为隔离直流，即：防止直流信号泄漏进负载。本实施例中，对于带宽 4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，上述第一电容C1的容值为1pF～3pF之间，这样对于射频信号相当于短路。
本实用新型提供的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器中，通过第二电感L2与第二电容C2组成一个阻抗逆变器，以实现由低阻抗向高阻抗的阻抗变换。本实施例中，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，上述第二电感L2的感值为1nH～2nH之间，上述第二电容C2的容值为0.1pF～0.5pF之间。
文中所述射频信号输入端亦可称为射频输入端，文中所述射频信号输出端亦可称为射频输出端。文中所述宽带输入功分器亦可称为宽带功分器；文中所述移相网络亦可称为相位补偿网络。
相对传统结构采用补偿线技术将占用很大的芯片面积而言，本实施例提供的一种基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，通过在峰值放大电路中采用阻抗逆变网络作为输出匹配网络的这一结构构造，使得其在保持Doherty功率放大器功率效率的前提下，降低了峰值放大器输出匹配网络的插损，并大幅缩减了峰值放大电路的输出匹配网络的尺寸，进而进一步缩减了整体芯片的尺寸，提升了整体的功率密度水平，有利于芯片小型化设计，且节约成本，可以很好地满足第五代移动通信技术的实际应用需求。本实施例选用带宽4.6～5.5GHz进行仿真实验，上述实施例提供的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器的大信号特性的仿真结果示意图如图3所示(图3中的箭头指向，是示意该曲线上的数值所对应的竖坐标方向)，图3给出的测试结果表明：在该Doherty放大器的工作频带内，饱和效率和6-dB回退效率均高于55％，可以很好的满足5G低频段的应用需求。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出以上实施列对本实用新型不构成限定，相关工作人员在不偏离本实用新型技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，包括：
宽带输入功分器，所述宽带输入功分器的输入端与射频信号输入端连接；
载波放大电路，载波放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第一输出端连接，载波放大电路的输出端与射频信号输出端连接；
峰值放大电路，峰值放大电路的输入端与所述宽带输入功分器的第二输出端连接，峰值放大电路的输出端与射频信号输出端连接；
所述载波放大电路主要由移相网络、第一输入匹配网络、载波放大器T1、第一输出匹配网络依次级联而成；
所述峰值放大电路主要由第二输入匹配网络、峰值放大器T2、阻抗逆变网络依次级联而成。
2.如权利要求1所述的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，所述阻抗逆变网络包括主要由第二电感L2与第二电容C2组成的阻抗逆变器；所述阻抗逆变网络还包括第一电感L1和第一电容C1；
所述第一电感L1的一端与所述峰值放大器T2的漏极相连，另一端与第四外部供电端Vdp相连；所述第二电感L2的一端与峰值放大器T2的漏极相连，另一端与第一电容C1的一端相连；所述第一电容C1的另一端与射频信号输出端相连；
所述第二电容C2的一端与第二电感L2和第一电容C1之间的连接点相连，第二电容C2的另一端接地。
3.如权利要求2所述的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第一电感L1的感值为1nH～2nH之间。
4.如权利要求2所述的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第二电感L2的感值为1nH～2nH之间。
5.如权利要求2所述的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第一电容C1的容值为1pF～3pF之间。
6.如权利要求2所述的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，对于带宽4.6～5.5GHz的宽带Doherty功率放大器，所述第二电容C2的容值为0.1pF～0.5pF之间。
7.如权利要求1所述的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，所述第一输入匹配网络与第一外部供电端Vgc电路连接；所述第一输出匹配网络与第二外部供电端Vdc电路连接；所述第二输入匹配网络与第三外部供电端Vgp电路连接。
8.如权利要求1所述的基于阻抗逆变器的宽带Doherty功率放大器，其特征在于，所述载波放大器T1为高电子迁移率晶体管，和/或所述峰值放大器T2为高电子迁移率晶体管。
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|---|---|---|---|---|
| CN115800936A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-14 | 康希通信科技（上海）有限公司 | 放大电路、无线通信模块和电子设备 |
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