一种应用于5G毫米波基站的功率放大器的制作方法

本发明属于电子电路领域，更具体地，涉及功率放大器。

背景技术：

在无线通信系统中，发射通道的性能取决于功率放大器的性能好坏，因此功率放大器的设计在整个发射机系统中尤为重要。按照无线通信协议的规定，对功率放大器的效率、线性度、功率增益、带宽等指标有严格的要求。功率放大器通常是无线发射机中功耗最大的电路模块，遵循降低功耗，设计的功率放大器尽可能有较高的效率。此外，随着通信技术的更新换代，信道容量急剧增加，相当比例的无线通信系统采用了幅度/相位组合调制技术，功率放大器在大功率输出时要考虑幅度失真和相位失真，这对功率放大器的线性度同样提出了很高的要求。现今，很多无线通信网络都是多频段工作，因而对于功率放大器的增益以及带宽同样提出了较高要求。

功率放大器作为无线发射机端的重要模块之一，主要功能是将射频信号进行放大。与小信号线性放大器不同，功率放大器工作在大信号状态，输出功率较大，要求功率放大管有较高的耐压性能和足够的电流驱动性能。因为工作在射频频段，功率放大器需要考虑输入输出反射/驻波，小信号增益。还为了确保工作正常，功放的稳定性也非常重要。而且因为功放输出的是信号，所以线性度和谐波失真等参数也是功放性能的重要指标。作为一个发射机系统中通常功耗最大的模块，功率放大器还应具有尽可能高的转换效率，提高能源利用率，降低功耗。由于功率放大器的实质是在输入射频信号的控制下，将电源直流功率转换成射频输出功率，设计的功率放大器追求在指定的电源电压前提下，尽可能输出大的发射功率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5g毫米波基站的功率放大器，利用耦合网络提高了整体输出功率，相比于传统的功率合成网络具有更高的效率。

本发明提供一种功率放大器，用于将输入信号功率放大为输出信号，所述功率放大器包括：放大器，用于将输入信号放大；能量耦合网络，用于将两个功率放大器的输出信号耦合为一个输出信号。

优选地，所述放大器包含四个放大器，每个放大器均将输入信号放大后输入两个能量耦合网络。

优选地，所述输入信号为差分信号。

优选地，所述能量耦合网络包含四个能量耦合网络，每个耦合网络将两个放大器的输出耦合为一个输出信号。

优选地，所述耦合放大器的输出信号耦合为一个最终输出信号。

优选地，所述放大器包括带正反馈的功率放大器及不带正反馈的功率放大器。

优选地，所述带正反馈的功率放大器包括第一晶体管及第二晶体管。所述第一晶体管与所述第二晶体管均为mosfet。所述第一晶体管与所述第二晶体管栅极接差分输入信号，源极相连并接地。

优选地，所述带正反馈的功率放大器还包括第三晶体管及第四晶体管。所述第三晶体管与所述第四晶体管均为mosfet。所述第三晶体管与所述第四晶体管为交叉耦合结构，两者的漏极与栅极交叉相连，漏极作为输出端，输出差分信号。所述第三晶体管源极与所述第一晶体管漏极相连，所述第四晶体管源极与所述第二晶体管漏极相连。电源电压通过电感加在所述第三晶体管与所述第四晶体管的漏极上。

优选地，所述不带正反馈的功率放大器包括第五晶体管、第六晶体管及第七晶体管。所述第五晶体管、所述第六晶体管与所述第七晶体管均为mosfet。所述第五晶体管与所述第六晶体管栅极接差分输入信号，源极均与所述第七晶体管漏极相连，漏极作为输出端输出差分信号。电源电压通过电感加在所述第五晶体管与所述第六晶体管的漏极上。所述第七晶体管源极接地。

附图说明

图1为本发明功率放大器示意性框图。

图2为带正反馈的功率放大器电路示意图。

图3为功率放大器电路示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

图1示出本发明功率放大器的示意性框图。

如图1所示，本发明中功率放大器100包括四个放大器及四个能量耦合网络。放大器将输入信号放大，输出差分信号von与vop。能量耦合网络102将放大器101及放大器103的输出信号耦合并输出。每个能量耦合网络耦合左右两个放大器的输出信号。四个能量耦合网络输出四个信号，这四个输出信号耦合为最终能量输出。

图2示出带有正反馈的功率放大器的电路示意图。

如图2所示，带有正反馈的功率放大器200中包含4个nmos。晶体管m3与晶体管m4的栅极作为输入端分别输入差分信号vin_1与vip_1，m3与m4的源极相连并接地。晶体管m5与晶体管m6交叉耦合，m5的栅极连在m6的漏极上，m6的栅极连在m5的源极上。m5的源极与m3的漏极相连，m6的源极与m4的漏极相连。m5与m6的漏极作为输出端输出信号von_1与vop_1。输出端之间通过电感l2连接，电源vdd加在电感上。

图3示出功率放大器的电路示意图。

如图3所示，功率放大器300中包含3个nmos。晶体管m1与晶体管m2的栅极作为输入输入信号vin_2与vip_2，漏极作为输出输出信号vop与von。输出端通过电感l1相连，电源vdd加在电感上。m1与m2的源极相连，与一个晶体管的漏极相连，此晶体管源极接地。

应当说明的是，在本文中，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：

技术总结
本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种应用于5G毫米波基站的功率放大器。本发明采用了一种能量耦合的方式实现功率的合成，该电路结构包括至少一个功率放大器，一组耦合网络和一组功率合成的输出。毫米波信号通过一分四功率分配器把信号注入到单个功率放大器中，功率放大器的输出经过耦合后输出。本发明采用GaN的工艺，实现了50dBm的功率输出。

技术研发人员：马彦彬;胡爱萍
受保护的技术使用者：上海秦芯信息科技有限公司
技术研发日：2018.12.19
技术公布日：2019.04.19