射频功率放大器及射频芯片的制作方法

本技术涉及无线通讯，尤其涉及一种射频功率放大器及射频芯片。

背景技术：

1、随着人类进入信息化时代，无线通信技术有了飞速发展，从手机，无线局域网，蓝牙等已成为社会生活和发展不可或缺的一部分。无线通信技术的进步离不开射频电路和微波技术的发展。在无线收发系统中，射频功率放大器是重要的组成部分之一。作为高功率非线性器件的射频功率放大器(pa)位于射频发射机的末级，是无线通信基站系统中最为核心的模块之一，同时它也是整个系统最主要的耗能模块，因此射频功放的设计对整个无线通信基站系统的性能起着至关重要的作用。特别是随着近几年来5g无线通信基站系统的进一步部署，对功放的效率和线性度都提出了更高的要求。

2、现有技术中一般采用功率回退的方式提升功放的线性度，使得射频功率放大器远离饱和区，进入线性区以满足线性度要求。然而这种方式会大大降低功率放大器的效率，无法实现同时提升效率与线性度的目的。

3、目前较为广泛应用的一种提升功放回退区效率的方法是包络跟踪技术，它根据输入射频功率的大小调整功放的偏置电压，使得功放始终工作在饱和状态，从而有效提升功放在整个功率范围内的平均效率。但由于功放的增益会随偏置电压变化而变化，一般情况下，包络跟踪放大器比恒定电压的功率放大器的线性度要差。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种射频功率放大器及射频芯片，以解决传统的射频功率放大器在应用时不能同时提升功率放大器的效率与线性度的问题。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

3、第一方面，本实用新型实施例提供一种射频功率放大器，所述射频功率放大器包括依次连接的信号输入端、功率检测模块、偏置电压控制模块、第一放大器模块、偏置电路、第二放大器模块以及信号输出端；

4、所述功率检测模块的输入端连接所述信号输入端并对所述信号输入端输入的射频信号进行功率检测，所述功率检测模块的输出端分别输出至所述第一放大器模块的输入端和所述偏置电压控制模块的输入端；

5、所述偏置电路的输入端连接至外部的第一固定电压，所述偏置电路的输出端连接至所述第一放大器模块，用于为所述第一放大器模块提供偏置电压，并使所述第一放大器模块在所述射频功率放大器的功率范围内始终处于开启状态；

6、所述偏置电压控制模块的输出端连接所述第二放大器模块的输入端，并将所述功率检测模块对所述射频信号进行功率检测后输出的检测电压转换为第二固定电压，用于为第二放大器模块提供偏置电压；

7、所述第一放大器模块的输出端和所述第二放大器模块的输出端共同与所述信号输出端连接。

8、优选的，所述第一放大器模块包括第一电容、第一晶体管以及第一电感；所述第一电容的第一端作为所述第一放大器模块的输入端连接至所述功率检测模块的输出端，所述第一电感的第一端连接至所述偏置电路的输出端，所述第一电容的第二端分别与所述第一晶体管的基极和所述第一电感的第二端连接，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极作为所述第一放大器模块的输出端连接至所述信号输出端，所述第一晶体管的集电极还连接至电源电压；

9、所述第二放大器模块包括第二电容、第二晶体管以及第二电感；所述第二电感的第一端作为所述第二放大器模块的输入端连接至所述偏置电压控制模块的输出端，所述第二电容的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第二电感的第二端和所述第二晶体管的基极连接，所述第二晶体管的发射极接地，所述第二晶体管的集电极作为所述第二放大器模块的输出端连接至所述信号输出端，所述第二晶体管的集电极还连接至电源电压。

10、优选的，所述第一晶体管包括多个，多个所述第一晶体管并联设置。

11、优选的，所述第一放大器模块还包括第三电感，所述第三电感的第一端连接所述电源电压，所述第三电感的第二端连接所述第一晶体管的集电极。

12、优选的，所述第二晶体管包括多个，多个所述第二晶体管并联设置。

13、优选的，所述射频功率放大器还包括输入匹配网络，所述输入匹配网络的输入端连接所述功率检测模块的输出端，所述输入匹配网络的输出端连接所述第一放大器模块的输入端。

14、优选的，所述射频功率放大器还包括输出匹配网络，所述输出匹配网络的输入端连接所述第一放大器模块的输出端和所述第二放大器模块的输出端，所述输出匹配网络的输出端连接至所述信号输出端。

15、第二方面，本实用新型实施例提供了一种射频芯片，包括上述的射频功率放大器。

16、与相关技术相比，本实用新型的实施例中，通过将功率检测模块的输入端连接信号输入端并对信号输入端输入的射频信号进行功率检测，功率检测模块的输出端分别输出至第一放大器模块的输入端和偏置电压控制模块的输入端；偏置电路的输入端连接至外部的第一固定电压，偏置电路的输出端连接至第一放大器模块，用于为第一放大器模块提供偏置电压，并使第一放大器模块在射频功率放大器的功率范围内始终处于开启状态；偏置电压控制模块的输出端连接第二放大器模块的输入端，并将功率检测模块对射频信号进行功率检测后输出的检测电压转换为第二固定电压，用于为第二放大器模块提供偏置电压；第一放大器模块的输出端和第二放大器模块的输出端共同与信号输出端连接。第一固定电压为第一功率放大模块提供偏置，功率检测模块检测信号输入端输出的射频信号的功率大小，并将检测电压输入到偏置电压控制模块使其产生电压作为第二放大器模块的偏置电压；这样可以避免在低功率区使用过多的晶体管导致产生多余的功率耗散，有利于提升回退区的功放效率，另外，偏置电压控制模块可以根据功率检测电压的大小在第二放大器模块打开后在不同的功率范围为其提供动态偏置，使其在整个功率范围内保持增益稳定，从而优化功率放大器的增益平坦度，提升线性度；同时还能提升功率放大器的效率。

技术特征：

1.一种射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器包括依次连接的信号输入端、功率检测模块、偏置电压控制模块、第一放大器模块、偏置电路、第二放大器模块以及信号输出端；

2.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一放大器模块包括第一电容、第一晶体管以及第一电感；所述第一电容的第一端作为所述第一放大器模块的输入端连接至所述功率检测模块的输出端，所述第一电感的第一端连接至所述偏置电路的输出端，所述第一电容的第二端分别与所述第一晶体管的基极和所述第一电感的第二端连接，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极作为所述第一放大器模块的输出端连接至所述信号输出端，所述第一晶体管的集电极还连接至电源电压；

3.根据权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一晶体管包括多个，多个所述第一晶体管并联设置。

4.根据权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第一放大器模块还包括第三电感，所述第三电感的第一端连接所述电源电压，所述第三电感的第二端连接所述第一晶体管的集电极。

5.根据权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述第二晶体管包括多个，多个所述第二晶体管并联设置。

6.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器还包括输入匹配网络，所述输入匹配网络的输入端连接所述功率检测模块的输出端，所述输入匹配网络的输出端连接所述第一放大器模块的输入端。

7.根据权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器还包括输出匹配网络，所述输出匹配网络的输入端连接所述第一放大器模块的输出端和所述第二放大器模块的输出端，所述输出匹配网络的输出端连接至所述信号输出端。

8.一种射频芯片，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的射频功率放大器。

技术总结
本技术提供了一种射频功率放大器及射频芯片，射频功率放大器包括依次连接的信号输入端、功率检测模块、偏置电压控制模块、第一放大器模块、偏置电路、第二放大器模块以及信号输出端；偏置电路的输入端连接至外部的第一固定电压，偏置电路的输出端连接至第一放大器模块，并使第一放大器模块在射频功率放大器的功率范围内始终处于开启状态；偏置电压控制模块的输出端连接第二放大器模块的输入端，并将功率检测模块对射频信号进行功率检测后输出的检测电压转换为第二固定电压；第一放大器模块的输出端和第二放大器模块的输出端共同与信号输出端连接。本技术的射频功率放大器及射频芯片能同时升功率放大器的效率与线性度，结构简单。

技术研发人员：韦星辉,胡滨,郭嘉帅
受保护的技术使用者：深圳飞骧科技股份有限公司
技术研发日：20221208
技术公布日：2024/1/13