一种负反馈宽带功率放大器的制作方法

本发明涉及集成电路设计，涉及一种负反馈宽带功率放大器(pa)电路。

背景技术：

1、功率放大器(power amplifier，简称pa)是射频发射机的最后一级，其主要作用是将调制之后的射频信号进行功率的放大，一般应用于卫星通信、雷达通信等领域中各类无线收发机的射频前端中。随着社会的发展，信息交换量与交换速率与日俱增，无线通信技术快速发展对无线收发机的通信速率与通信带宽等性能要求越来越高。在微波及毫米波前端系统中，功率放大器决定了系统的发射功率并消耗了最大的电流，其性能直接影响着发射机的整体性能。比如功率放大器的带宽影响着发射机的整体带宽，并决定了发射机的最大通信速率，其效率则决定了发射机整体的功耗，因此功率放大器的研究与设计起着重要的作用。

2、现有技术中，功率放大器是一种输出功率与输入功率之间存在对应放大倍数关系的放大电路，在一定频率范围内其输出功率是输入功率的倍数。功率放大器(poweramplifier)是指在输入小信号激励下，自身能够将直流电能转换放大输入小信号功率的电路。功率放大器能够放大输入信号的频率范围称为功率放大器的带宽b，若带宽中心频率为fo，将功率放大器的带宽与带宽中心频率之比(b/fo)称为相对带宽。若功率放大器的相对带宽大于20％，则称该功率放大器为宽带功率放大器。

3、现有功率放大器(pa)带宽小，增益小且输出功率低，如何拓宽pa的工作带宽，提升pa增益，提高输出功率是当前功率放大器的设计难点和重点。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种负反馈宽带功率放大器(pa)，拓宽了功率放大器的带宽范围，提升了功率放大器的增益，提高其输出功率。

2、本发明的技术解决方案是：

3、负反馈宽带功率放大器，包括电阻-电容负反馈回路、两级放大器级间rlc匹配网络、输出级变压器网络、两级差分cascode放大器、偏置电路；

4、两级差分cascode放大器级联用于对射频功率信号进行放大；

5、偏置电路为两级差分cascode放大器提供偏置信号；

6、电阻-电容负反馈回路用于拓展放大器的整体带宽；

7、两级放大器间的rlc匹配网络用于进行两级差分cascode放大器的级间匹配以及增益的提升；

8、输出级变压器网络用于提高电路的输出能力，改善电路的输出效率。

9、优选的，两级差分cascode放大器包括前级差分cascode放大器和后级差分cascode放大器；前级差分cascode放大器和后级差分cascode放大器级联连接。

10、优选的，前级差分cascode放大器包括三极管q1、q2、q3、q4，退化电感ldeg1；q1的基极连接外部输入的正电压，发射极连接退化电感ldeg1的一端，集电极连接q2的发射极；q2的基极连接外部输入的第一偏置电压，q2的集电极一方面通过电阻-电容负反馈回路连接q1的基极，另一方面作为前级差分cascode放大器的第一输出端；

11、q3的基极连接外部输入的负电压，发射极连接退化电感ldeg1的另一端，集电极连接q4的发射极；q4的基极连接外部输入的第一偏置电压，q4的集电极一方面通过电阻-电容负反馈回路连接q3的基极，另一方面作为前级差分cascode放大器的第二输出端；

12、退化电感ldeg1的中心抽头接地。

13、优选的，两级放大器级间rlc匹配网络包括电感l1、l2，电阻rl1、rl2，电容c5、c6；

14、电感l1和电阻rl1并联形成第一并联电路，电感l2和电阻rl2并联形成第二并联电路，第一并联电路一端、第二并联电路一端均连接外部电源vcc，第一并联电路另一端同时连接前级差分cascode放大器的第一输出端以及电容c5的一端，电容c5的另一端作为两级放大器级间rlc匹配网络的第一输出端；第二并联电路另一端同时连接前级差分cascode放大器的第二输出端以及电容c6的一端，电容c6的另一端作为两级放大器级间rlc匹配网络的第二输出端。

15、优选的，后级差分cascode放大器包括三极管q5、q6、q7、q8，退化电感ldeg2；q5的基极连接两级放大器级间rlc匹配网络的第一输出端，发射极连接退化电感ldeg2的一端，集电极连接q6的发射极；q6的基极连接外部输入的第二偏置电压，q6的集电极一方面通过电阻-电容负反馈回路连接q5的基极，另一方面作为后级差分cascode放大器的第一输出端；

16、q7的基极连接两级放大器级间rlc匹配网络的第二输出端，发射极连接退化电感ldeg2的另一端，集电极连接q8的发射极；q8的基极连接外部输入的第二偏置电压，q8的集电极一方面通过电阻-电容负反馈回路连接q7的基极，另一方面作为后级差分cascode放大器的第二输出端；

17、退化电感ldeg2的中心抽头接地。

18、优选的，输出级变压器网络包括电容c7、电阻rl3、rl4、变压器；

19、变压器的主级线圈和电容c7并联，所述并联电路连接在后级差分cascode放大器的第一输出端和第二输出端之间；电阻rl3一端连接后级差分cascode放大器的第一输出端，另一端同时连接变压器的主级线圈中心抽头以及电阻rl4一端，电阻rl4另一端连接后级差分cascode放大器的第二输出端；变压器的主级线圈中心抽头连接外部电源vcc；变压器的副级线圈一端接地，一端作为输出端。

20、优选的，电阻-电容负反馈回路包括电阻r1、r2、r3、r4，电容c1、c2、c3、c4；

21、电阻r1一端连接q1的基极，另一端连接电容c1，电容c1的另一端连接前级差分cascode放大器的第一输出端；

22、电阻r2一端连接q3的基极，另一端连接电容c2，电容c2的另一端连接前级差分cascode放大器的第二输出端；

23、电阻r3一端连接q5的基极，另一端连接电容c3，电容c3的另一端连接后级差分cascode放大器的第一输出端；

24、电阻r4一端连接q7的基极，另一端连接电容c4，电容c4的另一端连接后级差分cascode放大器的第二输出端。

25、优选的，偏置电路包括第一偏置和第二偏置；

26、第一偏置包括电阻rb1、rb2；第二偏置包括电阻rb3、rb4；

27、电阻rb1一端连接前级共源偏置电压，另一端连接q1的基极；电阻rb2一端连接前级共源偏置电压，另一端连接q3的基极；

28、电阻rb3一端连接后级共源偏置电压，另一端连接q5的基极；电阻rb4一端连接后级共源偏置电压，另一端连接q7的基极。

29、优选的，外部输入的正电压通过电容cin1隔直后输入给q1的基极。

30、优选的，外部输入的负电压通过电容cin2隔直后输入给q3的基极。

31、本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

32、本发明可以通过电阻-电容负反馈网络实现极高的带宽；通过两级放大器之间的rlc匹配网络进行功率放大器整体增益的提升；通过利用输出级变压器匹配网络得到更大的输出功率；并且可以保证在有较高带宽下提升放大器整体效率。