射频功率放大器、芯片及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种射频功率放大器、芯片及电子设备。


背景技术：

2.目前，无线通信技术的发展，尤其5g的应用越来越广。5gnr 是基于ofdm的全新空口设计的全球性5g标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础，5g技术将实现超低时延、高可靠性。由于数据传输更快和高的线性度要求，在射频前端模组中的射频功率放大器成为重要的组成部分。
3.相关技术的射频功率放大器一般包括依次连接的第一级功率放大器、第二功率放大器以及输出匹配网络。请参考图1所示，图 1为相关技术的射频功率放大器的电路结构示意图。所述输出匹配网络包括电感l1、电容c1、电感l2以及电容c2。射频信号从射频信号输入端rfin输入，经过第一级功率放大器和第二功率放大器两级功率放大，通过输出匹配网络后从射频信号输出端rfout 馈送到外部的天线发射出去。
4.然而，相关技术的射频功率放大器为4g技术。而5g网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达 10gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4g lte蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟(更快的响应时间)，低于1毫秒，而4g为30-70毫秒。4g lte射频前端模块的射频功率放大器已经无法达到5g-nr的线性度要求。
5.因此，实有必要提供一种新的射频功率放大器及相关芯片和设备解决上述问题。


技术实现要素：

6.针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种谐波抑制效果好的射频功率放大器、芯片及电子设备。
7.为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型的实施例提供了一种射频功率放大器，其包括依次连接的第一变压器、第一级功率放大器、第二变压器、第二级功率放大器、第三变压器、第一电容以及第二电容；
8.所述第一变压器用于将输入的单端信号转化为两路差分信号，并将两路所述差分信号耦合到所述第一级功率放大器；
9.所述第一级功率放大器用于将耦合的两路所述差分信号进行放大，并输出两路放大差分信号；
10.所述第二变压器用于将两路所述放大差分信号耦合到所述第二级功率放大器；
11.所述第二级功率放大器用于将耦合的两路所述放大差分信号放大；
12.所述第三变压器用于将所述第二级功率放大器放大后的两路所述放大差分信号合成一路信号并输出；
13.所述第一电容用于与所述第一变压器的初级线圈电感形成谐振器结构；
14.所述第二电容用于与所述第二变压器的次级线圈电感谐振在二倍频。
15.优选的，所述第一级功率放大器包括第一功率放大器和第二功率放大器；所述第二级功率放大器包括第三功率放大器和第四功率放大器；
16.所述第一变压器的初级线圈的第一端作为所述射频功率放大器的输入端，且所述第一变压器的初级线圈的第一端通过串联所述第一电容后连接至接地；
17.所述第一变压器的初级线圈的第二端连接至接地；所述第一变压器的次级线圈的第一端连接至所述第一功率放大器的输入端；所述第一变压器的次级线圈的第二端连接至所述第二功率放大器的输入端；
18.所述第一功率放大器的输出端连接至所述第二变压器的初级线圈的第一端；
19.所述第二功率放大器的输出端连接至所述第二变压器的初级线圈的第二端；
20.所述第二变压器的次级线圈的第一端连接至所述第三功率放大器的输入端；所述第二变压器的次级线圈的第二端连接至所述第四功率放大器的输入端；
21.所述第三功率放大器的输出端连接至所述第三变压器的初级线圈的第一端；
22.所述第四功率放大器的输出端连接至所述第三变压器的初级线圈的第二端；
23.所述第三变压器的次级线圈的第二端连接至接地；所述第三变压器的次级线圈的第一端作为所述射频功率放大器的输出端；
24.所述第二电容的第一端连接至所述第二变压器的次级线圈的中心抽头端；所述第二电容的第二端连接至接地；
25.所述第二电容与所述第二变压器谐振在二倍频。
26.优选的，所述第一电容和所述第二电容均为参数可调电容。
27.优选的，所述第一级功率放大器和所述第二级功率放大器均采用晶体管实现。
28.第二方面，本实用新型的实施例提供了一种芯片，所述芯片包括所述射频功率放大器。
29.第三方面，本实用新型的实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括所述射频功率放大器。
30.与相关技术相比，本实用新型的射频功率放大器、芯片及电子设备通过所述第一级功率放大器拆分为第一功率放大器和第二功率放大器的两部分；同时将所述第二级功率放大器拆分为第三功率放大器和第四功率放大器；通过所述第一变压器将第一级功率放大器的输出信号拆分耦合到第一功率放大器和第二功率放大器，再通过第二变压器耦合到第三功率放大器和第四功率放大器，再通过第三变压器将两路信号合成一路信号到输出。该电路结构使得本实用新型的射频功率放大器满足高功率和高线性的需求。其中，所述第一变压器的初级线圈的第一端通过串联所述第一电容后连接至接地，该电路结构使得第一电容与所述第一变压器的初级线圈电感形成谐振器结构，使得输入到所述第一级功率放大器的信号谐振于工作频带内，从而有利于射频功率放大器满足高功率和高线性的需求，也有利于抑制杂波，使得射频功率放大器的谐波抑制效果好。同时，所述第二电容与所述第二变压器谐振在二倍频，即二阶谐波 2f0，该电路结构使得射频功率放大器、芯片及电子设备的谐波抑制效果好。
附图说明
31.下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用
新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中，
32.图1为相关技术的射频功率放大器的电路结构示意图；
33.图2为本实用新型射频功率放大器的电路结构示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
35.在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本实用新型的保护范围之内。
36.本实用新型实施例提供一种射频功率放大器100。
37.请同时参考图2所示，其中，图2为本实用新型射频功率放大器100的电路结构示意图。
38.本实用新型射频功率放大器100包括依次连接的第一变压器 1、第一级功率放大器2、第二变压器3、第二级功率放大器4、第三变压器5、第一电容ct1以及第二电容ct2。
39.所述第一变压器1用于将输入的单端信号转化为两路差分信号，并将两路所述差分信号耦合到所述第一级功率放大器2。
40.所述第一级功率放大器2用于将耦合的两路所述差分信号进行放大，并输出两路放大差分信号。具体的，所述第一级功率放大器2包括第一功率放大器21和第二功率放大器22。
41.所述第二变压器3用于将两路所述放大差分信号耦合到所述第二级功率放大器4。
42.所述第二级功率放大器4用于将耦合的两路所述放大差分信号放大。所述第二级功率放大器4包括第三功率放大器41和第四功率放大器42。
43.所述第三变压器5用于将所述第二级功率放大器4放大后的两路所述放大差分信号合成一路信号并输出。
44.所述第一电容ct1用于与所述第一变压器1的初级线圈电感形成谐振器结构。
45.所述第二电容ct2用于与所述第二变压器3的次级线圈电感谐振在二倍频。
46.本实施方式中，所述第一级功率放大器2和所述第二级功率放大器4均采用晶体管实现，有利于本实用新型射频功率放大器100 集成于芯片中，并满足5g技术指标，并在n40/n41频段的性能好。
47.具体的，本实用新型射频功率放大器100的具体电路结构为：
48.所述第一变压器1的初级线圈的第一端作为所述射频功率放大器100的输入端rfin，且所述第一变压器1的初级线圈的第一端通过串联所述第一电容ct1后连接至接地gnd。
49.所述第一变压器1的初级线圈的第二端连接至接地gnd。所述第一变压器1的次级线圈的第一端连接至所述第一功率放大器 21的输入端。所述第一变压器1的次级线圈的第二端连接至所述第二功率放大器22的输入端。
50.所述第一功率放大器21的输出端连接至所述第二变压器3的初级线圈的第一端。
51.所述第二功率放大器22的输出端连接至所述第二变压器3的初级线圈的第二端。
52.所述第二变压器3的次级线圈的第一端连接至所述第三功率放大器41的输入端。所述第二变压器3的次级线圈的第二端连接至所述第四功率放大器42的输入端。
53.所述第三功率放大器41的输出端连接至所述第三变压器5的初级线圈的第一端。
54.所述第四功率放大器42的输出端连接至所述第三变压器5的初级线圈的第二端。
55.所述第三变压器5的次级线圈的第二端连接至接地gnd。所述第三变压器5的次级线圈的第一端作为所述射频功率放大器100 的输出端rfout。
56.所述第二电容ct2的第一端连接至所述第二变压器3的的中心抽头端。所述第二电容ct2的第二端连接至接地gnd。
57.所述射频功率放大器的工作原理为：
58.所述射频功率放大器100通过所述第一级功率放大器2拆分为第一功率放大器21和第二功率放大器22的两部分；同时将所述第二级功率放大器4拆分为第三功率放大器41和第三功率放大器42。射频信号从所述射频功率放大器100的输入端rfin输入，通过所述第一变压器1将射频信号拆分耦合到第一功率放大器21和第二功率放大器22，再通过第二变压器3耦合到第三功率放大器41和第四功率放大器42，再通过第三变压器5将两路信号合成一路信号，该一路信号从所述射频功率放大器100的输出端rfout并馈送到外部的天线发射出去。该结构使得本实用新型的射频功率放大器 100满足高功率和高线性的需求。
59.所述第一变压器1的初级线圈输入端通过串联所述第一电容 ct1后连接至接地gnd，该电路结构使得第一电容ct1与所述第一变压器1的初级线圈电感形成谐振器结构，使得输入到所述第一级功率放大器2的信号谐振于工作频带内，从而有利于射频功率放大器100满足高功率和高线性的需求，也有利于抑制杂波，使得射频功率放大器100的谐波抑制效果好。同时，所述第二电容ct2 与所述第二变压器3谐振在二倍频，即二阶谐波2f0，该电路结构使得射频功率放大器100的谐波抑制效果好。
60.本实施方式中，所述第一电容ct1和所述第二电容ct2均为参数可调电容。使用者可以根据实际需要，通过调整所述第一电容 ct1的参数和所述第二电容ct2的参数，对所述射频功率放大器 100的二阶谐波进行精准抑制，从而使得射频功率放大器100的谐波抑制效果好。
61.更优的，所述第二电容ct2的第一端连接至所述第二变压器3 的次级线圈输入端和所述第二变压器3的次级线圈输出端之间的位置可调。本实施方式中，所述第二变压器3的次级线圈的中心抽头端包括多个，所述第二电容ct2的第一端连接至其中一个中心抽头端。该电路结构使得所述第二电容ct2和所述第二变压器3 形成二阶谐波2f0效果更好。从而使得射频功率放大器100的谐波抑制效果好。
62.本实用新型还提供一种芯片。所述芯片包括所述射频功率放大器100。
63.本实用新型还提供一种电子设备。所述电子设备包括所述射频功率放大器100。
64.与相关技术相比，本实用新型的射频功率放大器、芯片及电子设备通过所述第一级功率放大器拆分为第一功率放大器和第二功率放大器的两部分；同时将所述第二级功率放大器拆分为第三功率放大器和第四功率放大器；通过所述第一变压器将第一级功率放大器的输出信号拆分耦合到第一功率放大器和第二功率放大器，再通过第二变压器耦合到第
三功率放大器和第四功率放大器，再通过第三变压器将两路信号合成一路信号到输出。该电路结构使得本实用新型的射频功率放大器满足高功率和高线性的需求。其中，所述第一变压器的初级线圈的第一端通过串联所述第一电容后连接至接地，该电路结构使得第一电容与所述第一变压器的初级线圈电感形成谐振器结构，使得输入到所述第一级功率放大器的信号谐振于工作频带内，从而有利于射频功率放大器满足高功率和高线性的需求，也有利于抑制杂波，使得射频功率放大器的谐波抑制效果好。同时，所述第二电容与所述第二变压器谐振在二倍频，即二阶谐波 2f0，该电路结构使得射频功率放大器、芯片及电子设备的谐波抑制效果好。
65.需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。