本發(fā)明涉及功率放大器領(lǐng)域，尤其涉及分布式功率放大器。

背景技術(shù)：

隨著科技應(yīng)用的迅速發(fā)展，功率放大器設(shè)計(jì)的功率值越來越高，應(yīng)用頻段也越來越趨向高頻。

傳統(tǒng)功率放大器功率合成理念，通過足夠多的最小功率單元并聯(lián)，以期實(shí)現(xiàn)功率疊加，從而實(shí)現(xiàn)更高的輸出功率。然而，該理念在大尺寸功率放大器的電路和版圖設(shè)計(jì)中往往出現(xiàn)，盡管最小功率單元并聯(lián)數(shù)不斷增加，輸出功率并沒有得到升高，更糟糕的情況甚至是輸出功率反而減小。這種情況在高頻功率放大器設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是，提出一種功率放大器，通過優(yōu)化分布式布局中的隔直電容，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化功率放大器的輸出功率，效率以及線性度。

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種功率放大器，包括：輸入信號饋入點(diǎn)Pin、分別與其連接的至少兩組最小功率單元組；第一組最小功率單元組包括M個(gè)串聯(lián)連接的最小功率單元、第二組最小功率單元組包括N個(gè)串聯(lián)連接的最小功率單元；每一個(gè)最小功率單 元的功率輸出端連接至輸出信號Pout；

所述最小功率單元括一段傳輸線T、隔直電容C以及最小功率開關(guān)管；所述最小功率單元組中的第一個(gè)最小功率單元的傳輸線T的輸入端與所述輸入信號饋入點(diǎn)Pin連接，其余最小功率單元的傳輸線T的輸入端與前一個(gè)最小功率單元的傳輸線T的輸出端連接；

所述傳輸線T的輸出端還連接隔直電容C的一端；

所述串聯(lián)連接的最小功率單元中的隔直電容C的容值不相等，并且所述串聯(lián)連接的最小功率單元中的隔直電容C的容值沿著輸入信號饋入點(diǎn)Pin至輸出信號Pout的方向逐漸減小。

在一較佳實(shí)施例中：所述傳輸線T是所述輸入信號饋入點(diǎn)Pin至第一個(gè)最小功率單元之間一段金屬線加電容版圖大小所等效的傳輸線，或是其余最小功率單元之間的互連金屬外加電容版圖大小所等效的傳輸線。

在一較佳實(shí)施例中：所述兩組最小功率單元組中一一對應(yīng)的最小功率單元中的隔直電容C的容值相同或不相同。

在一較佳實(shí)施例中：所述M和N的值相同或不相同。

在一較佳實(shí)施例中：所述最小功率開關(guān)管為三極管器件或pHEMT器件或共源共柵pHEMT器件或MOS器件。

在一較佳實(shí)施例中：所述最小功率開關(guān)管為三極管，所述隔直電容C另一端接三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，集電極接輸出信號Pout。

本發(fā)明還提供了一種功率放大器的隔直電容的設(shè)計(jì)方法，將輸 入信號饋入點(diǎn)pin連接到最小功率單元的隔直電容的金屬走線、以及最小功率單元的隔直電容之間的金屬走線作為傳輸線，通過改變最小功率單元中的隔直電容的容值大小，實(shí)現(xiàn)輸入信號達(dá)到每個(gè)最小功率單元的信號相位相等

本發(fā)明所提供的一種功率放大器，引入了傳輸線設(shè)計(jì)概念。因此可以將最小功率單元中的隔直電容設(shè)置為容置大小不一，離輸入信號饋入點(diǎn)Pin最近的電容具有最大的電容值，而離輸入信號饋入點(diǎn)Pin最遠(yuǎn)的電容具有最小的電容值。通過仔細(xì)設(shè)計(jì)電容值縮減的比例，配合傳輸線，可以使達(dá)到每個(gè)最小功率單元輸入信號在幅度和相位上可以高度一致，從而實(shí)現(xiàn)更高性能。

采用該發(fā)明的功率放大器的分布式功率放大器配合傳輸線模型，可以獲得比傳統(tǒng)分布式功率放大器更高的輸出功率，效率及線性度。采用該發(fā)明的功率放大器，其在高頻方面的特性表現(xiàn)的更好，更容易在高頻時(shí)仍能保持應(yīng)有的功率輸出能力。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)功率放大器電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為傳統(tǒng)功率放大器最小功率單元詳細(xì)電路圖；

圖3為傳統(tǒng)功率放大器分布式結(jié)構(gòu)版圖；

圖4為本發(fā)明功率優(yōu)選實(shí)施例1的功率放大器電路結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1的最小功率單元詳細(xì)電路圖；

圖6為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1的功率放大器分布式結(jié)構(gòu)版圖；

圖7本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例2的功率放大器電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下文通過附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖1-2所示的傳統(tǒng)功率放大器，輸入信號饋入點(diǎn)Pin并聯(lián)連接多個(gè)最小功率單元101，多個(gè)最小功率單元101的輸出端并聯(lián)連接輸出信號Pout，每個(gè)最小功率單元101包含一個(gè)隔值電容C1和一個(gè)功率三極管Q1，每個(gè)最小功率單元101中隔值電容C1的大小完全一致，其版圖實(shí)現(xiàn)如圖3所示，整體版圖比較對稱，C1＝C2＝C3＝C4＝C5＝C6＝C7＝C8。該電路的缺點(diǎn)在于，該電路模型忽略了輸入信號饋入點(diǎn)Pin接入到每個(gè)隔值電容的金屬線長度不一致的因素，實(shí)際上，輸入信號饋入點(diǎn)Pin傳輸?shù)竭_(dá)C1的時(shí)間要早于到達(dá)C8的時(shí)間，因?yàn)镃1的版圖位置比C8更靠近信號Pin，從而，信號到達(dá)C1的相位與達(dá)到C8時(shí)并不一致。在極端假設(shè)的情況下，當(dāng)信號到達(dá)C1的相位與到達(dá)C8相差180度時(shí)，C1所在的最小功率單元和C8所在的最小功率單元的輸出功率相位相反，不但沒有實(shí)現(xiàn)功率合成，反而使得輸出功率下降。

本發(fā)明的分布式放大器結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括：輸入信號饋入點(diǎn)Pin、分別與其連接的兩組最小功率單元組；第一組最小功率單元組包括M個(gè)串聯(lián)連接的最小功率單元201、202……208、第二組最小 功率單元組包括N個(gè)串聯(lián)連接的最小功率單元211、212……218；每一個(gè)最小功率單元的功率輸出端連接至輸出信號Pout；

所述最小功率單元括一段傳輸線T、隔直電容C以及最小功率開關(guān)管；所述最小功率單元組中的第一個(gè)最小功率單元的傳輸線T的輸入端與所述輸入信號饋入點(diǎn)Pin連接，其余最小功率單元的傳輸線T的輸入端與前一個(gè)最小功率單元的傳輸線T的輸出端連接；

所述傳輸線T的輸出端還連接隔直電容C的一端；

所述串聯(lián)連接的最小功率單元中的隔直電容C的容值不相等，并且所述串聯(lián)連接的最小功率單元中的隔直電容C的容值沿著輸入信號饋入點(diǎn)Pin至輸出信號Pout的方向逐漸減小。

因此，本實(shí)施例中的最小功率單元不再如傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)那樣并聯(lián)連接，而是通過傳輸線T串行連接。

本發(fā)明的功率放大器，遵循電容值依次減小原則。如圖5所示，第一組最小功率單元組中最小功率單元201的隔值電容C1大于最小功率單元202的隔值電容C2，最小功率單元202的隔值電容C2大于最小功率單元203的隔值電容C3，依次類推，C1>C2>C3>C4>C5>C6>C7>C8。第二組最小功率單元組最小功率單元211的隔值電容C11大于最小功率單元212的隔值電容C12，最小功率單元212的隔值電容C12大于最小功率單元213的隔值電容C13，依次類推，C11>C12>C13>C14>C15>C16>C17>C18。

當(dāng)信號Pin通過最小功率單元201的傳輸線T1走到電容C1位置時(shí)，信號相位經(jīng)過了一定角度的旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過最小輸出功率單元 202的傳輸線T2走到電容C2位置時(shí)，信號相位又經(jīng)過了一定角度的旋轉(zhuǎn)，因此，C1看到的輸入信號相位不等于C2看到的輸入信號相位。為了使得最小功率單元201的輸出功率相位等于最小輸出功率單元202的輸出功率相位，本發(fā)明提出，需要減小C2的電容值，從而使得兩者的輸入相位相等，更有利于功率合成。

需要指出的是，本發(fā)明不局限與M＝N＝8的設(shè)計(jì)，M和N可以相等，也可以不相等，也可以為8以外的任意整數(shù)，如圖6所示。

此外所述兩組最小功率單元組中一一對應(yīng)的最小功率單元中的隔直電容C的容值相同或不相同。

所述最小功率開關(guān)管為三極管器件或pHEMT器件或共源共柵pHEMT器件或MOS器件。本實(shí)施例中所述最小功率開關(guān)管優(yōu)選為為三極管，所述隔直電容C另一端接三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，集電極接輸出信號Pout。

實(shí)施例2

參考圖7，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，最小功率單元組大于2組。這屬于實(shí)施例1的簡單替換，僅為了說明本發(fā)明不局限于最小功率單元組為2組的設(shè)計(jì)，其原理與實(shí)施例1相同，不再贅述。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。