本發(fā)明涉及集成電路，尤其涉及一種逆f類功率放大器及通信設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著射頻無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展，新的應(yīng)用場(chǎng)景漸次出現(xiàn)，對(duì)功率放大器的性能要求也越來(lái)越高，例如要求高效率、輸出功率大的同時(shí)還要求具有緊湊的電路面積。gan(氮化鎵)技術(shù)的發(fā)展有助于實(shí)現(xiàn)緊湊型高效率、大功率的功率放大器單片微波集成電路(monolithic?microwave?integrated?circuit，mmic)，滿足基站小型化、減少功率損耗和輸出大功率的要求。逆f類功率放大器作為高效率開(kāi)關(guān)功放的一種類型,通過(guò)輸出端的諧波抑制網(wǎng)絡(luò)來(lái)控制晶體管漏極的電壓和電流的波形,最終實(shí)現(xiàn)電壓和電流波形沒(méi)有交疊,漏極效率達(dá)到100％的目的。

2、傳統(tǒng)的逆f類功率放大器的電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且面積龐大，只能使用印刷電路板(printed?circuit?board，pcb)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這使得現(xiàn)有的逆f類功率放大器雖然實(shí)現(xiàn)了高效率，但是面積較大，不適合應(yīng)用在各種小型基站或便攜式通信設(shè)備里面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種逆f類功率放大器及通信設(shè)備，用于解決現(xiàn)有的逆f類功率放大器在獲得高效率的同時(shí)，電路面積較大的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種逆f類功率放大器，包括：依次電連接的輸入匹配電路、功率放大電路、諧波控制電路以及輸出匹配電路，其中：輸入匹配電路，用于將輸入阻抗匹配至功率放大電路的目標(biāo)源阻抗后，基于接受到的輸入信號(hào)向功率放大電路輸出輸入匹配信號(hào)。功率放大電路，用于對(duì)輸入匹配信號(hào)進(jìn)行功率放大后，向諧波控制電路輸出功率放大信號(hào)。諧波控制電路用于控制功率放大信號(hào)在二次諧波處開(kāi)路，以及在三次諧波處短路后，將功率放大信號(hào)輸出至輸出匹配電路。輸出匹配電路用于將輸出阻抗匹配至功率放大電路的目標(biāo)負(fù)載阻抗后，輸出經(jīng)過(guò)諧波控制和輸出匹配的目標(biāo)功率放大信號(hào)，其中，輸出匹配電路中的漏極偏置傳輸線的電長(zhǎng)度大于等于λ/8，且小于等于λ/6，其中，λ表示波長(zhǎng)。

4、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的逆f類功率放大器中，輸入匹配電路可以將逆f類功率放大器的輸入阻抗匹配至功率放大電路的目標(biāo)源阻抗，實(shí)現(xiàn)了輸入阻抗與功率放大電路的輸入端之間的阻抗匹配，從而在基于接收到的輸入信號(hào)，向功率放大電路輸出輸入匹配信號(hào)時(shí)，提高輸入匹配信號(hào)的傳輸功率。功率放大電路對(duì)輸入匹配信號(hào)進(jìn)行放大后，向諧波控制電路輸出功率放大信號(hào)，諧波控制電路可以對(duì)功率放大信號(hào)進(jìn)行二次諧波和三次諧波控制，使得功率放大信號(hào)可以在二次諧波處實(shí)現(xiàn)開(kāi)路，阻抗無(wú)窮大，在三次諧波處實(shí)現(xiàn)短路，阻抗近似為零，進(jìn)一步減少了功率放大信號(hào)中的非線性特征，有效提高了功率放大信號(hào)的線性度。最后，輸出匹配電路可以將輸出阻抗匹配至功率放大電路的目標(biāo)負(fù)載阻抗，實(shí)現(xiàn)了輸出阻抗與功率放大電路的輸出端之間的阻抗匹配，從而將經(jīng)過(guò)諧波控制電路處理后的功率放大信號(hào)輸出時(shí)，提高功率放大信號(hào)的傳輸功率，以輸出高效率的目標(biāo)功率放大信號(hào)。同時(shí)，在本發(fā)明中，輸出匹配電路中的漏極偏置傳輸線的電長(zhǎng)度大于等于λ/8，且小于等于λ/6，一方面，相較于現(xiàn)有的λ/4，縮小了漏極偏置傳輸線的電長(zhǎng)度，能夠進(jìn)一步減小輸出匹配電路的電路面積；另一方面，還可以通過(guò)增加漏極偏置傳輸線的特征阻抗來(lái)補(bǔ)償其在基波處的阻抗，使得漏極偏置傳輸線可以被配置為基波阻抗匹配的一部分。

5、由此可知，本發(fā)明提供的逆f類功率放大器能夠在獲得高效率的同時(shí)，減小電路面積。

6、第二方面，本發(fā)明還提供一種通信設(shè)備，包括上述第一方面技術(shù)方案所述的逆f類功率放大器。

7、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的通信設(shè)備的有益效果與上述技術(shù)方案所述的逆f類功率放大器的有益效果相同，此處不做贅述。

技術(shù)特征：

1.一種逆f類功率放大器，其特征在于，包括：依次電連接的輸入匹配電路、功率放大電路、諧波控制電路以及輸出匹配電路，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述諧波控制電路包括第一傳輸線、第二傳輸線以及第三傳輸線，其中：所述第一傳輸線的第一端以及所述第二傳輸線的第一端均與所述功率放大電路的輸出端電連接，所述第二傳輸線的第二端以及所述第三傳輸線的第一端均與所述輸出匹配電路電連接，所述第一傳輸線的第二端以及所述第三傳輸線的第二端均懸空；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述輸出匹配電路包括漏極偏置子電路、輸出匹配電容以及輸出匹配傳輸線，所述漏極偏置子電路的第一端以及所述輸出匹配電容的第一端均與所述諧波控制電路的輸出端電連接，所述漏極偏置子電路的第二端與漏極偏置電源電連接，所述輸出匹配電容的第二端與所述輸出匹配傳輸線的第一端電連接，所述輸出匹配傳輸線的第二端接地。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述漏極偏置子電路包括漏極偏置電容以及所述漏極偏置傳輸線，所述漏極偏置傳輸線的第一端與所述輸出匹配電容的第一端電連接，所述漏極偏置傳輸線的第二端通過(guò)所述漏極偏置電容接地，所述漏極偏置傳輸線的第二端還與所述漏極偏置電源電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述輸入匹配電路包括輸入匹配子電路、穩(wěn)定子電路以及柵極偏置子電路，其中：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述輸入匹配子電路包括輸入匹配電容、接地電容以及輸入匹配傳輸線，其中：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述穩(wěn)定子電路包括穩(wěn)定電容、第一穩(wěn)定電阻以及第二穩(wěn)定電阻，所述穩(wěn)定電容的第一端以及所述第一穩(wěn)定電阻的第一端均與所述輸入匹配子電路的輸出端電連接，所述穩(wěn)定電容的第二端以及所述第一穩(wěn)定電阻的第二端均與所述功率放大電路的輸入端電連接；所述第二穩(wěn)定電阻的第一端與所述柵極偏置子電路中的柵極偏置傳輸線電連接，所述第二穩(wěn)定電阻的第二端與所述柵極偏置電源電連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述柵極偏置子電路包括：柵極偏置電容以及柵極偏置傳輸線，所述柵極偏置傳輸線的第一端分別與所述輸入匹配子電路的輸出端以及所述穩(wěn)定子電路的第一端電連接，所述柵極偏置傳輸線的第二端通過(guò)所述穩(wěn)定子電路中的第二穩(wěn)定電阻分別與所述柵極偏置電源以及所述柵極偏置電容電連接，所述柵極偏置電容的另一端接地。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的逆f類功率放大器，其特征在于，所述功率放大電路包括第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管的柵極與所述第二晶體管的柵極均與所述輸入匹配電路的輸出端電連接，所述第一晶體管的漏極以及所述第二晶體管的漏極均與所述諧波控制電路的輸入端電連接，所述第一晶體管的源極以及所述第二晶體管的源極均接地。

10.一種通信設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的逆f類功率放大器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種逆F類功率放大器及通信設(shè)備，涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有的逆F類功率放大器在獲得高效率的同時(shí)，電路面積較大的問(wèn)題。所述逆F類功率放大器包括依次電連接的輸入匹配電路、功率放大電路、諧波控制電路和輸出匹配電路。輸入匹配電路將輸入阻抗匹配至功率放大電路的目標(biāo)源阻抗后，基于接受到的輸入信號(hào)輸出輸入匹配信號(hào)。功率放大電路對(duì)輸入匹配信號(hào)進(jìn)行功率放大后，輸出功率放大信號(hào)。諧波控制電路控制功率放大信號(hào)在二次諧波處開(kāi)路，在三次諧波處短路。輸出匹配電路將輸出阻抗匹配至功率放大電路的目標(biāo)負(fù)載阻抗后，輸出目標(biāo)功率放大信號(hào)，其中，輸出匹配電路中的漏極偏置傳輸線的電長(zhǎng)度大于等于λ/8，且小于等于λ/6。

技術(shù)研發(fā)人員：羅衛(wèi)軍,羊碩雄,蔣鑫,董青楊,魏珂,劉新宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19