射频功率放大器功率合成装置的制作方法

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种具有高线性度的射频功率放大器功率合成装置。

背景技术：

随着当代无线通信技术的不断深入发展，通信系统需要支持的数据传输速率越来越大，这大大提高了信号的调制密度以及带宽，因此也对与系统的线性度提出了越来越严苛的要求。

射频信号发射模块主要任务是将射频信号放大到足够的功率以保证所建立的通信信道有足够的信号噪声比，是射频无线通信设备中最重要的组成部分之一。其中，功率放大器是主要产生射频功率的元件并直接驱动天线，因此其性能很大程度上影响整个无线通信系统的参数如信号失真度(由功率放大器的线性度决定)、传输距离、以及系统温度和能耗等。

在目前的无线通讯系统中，实现大功率放大通常需要进行多路功率放大器的功率合成，最常见的是两路功率合成。一般来说，功率合成是通过将两路相同的功率放大器相合成，这种方法虽然能够使输出功率加倍，但是相对于单路功率放大器而言并不提高线性度。随着最新通信系统标准对线性度的不断提高，单路功率放大器的线性度已逐渐不能满足需求。因此以提高线性度为目标的功率合成技术显得日益重要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种与现有射频功率放大器功率合成装置相比具有更高线性度的射频功率放大器功率合成装置。

为解决上述技术问题，本发明的射频功率放大器的功率合成装置，包括：

第一、第二半导体功率晶体管M1、M2，第一、第二输入偏置电路LC1、LC2，第一～第六电容C1～C6，第一、第二电感L1、L2，实现输入阻抗匹配及功率分配的输入网络IN，以及实现输出阻抗匹配及功率合成的输出网络OUT；

输入网络IN和输出网络OUT为本领域的常用技术，本领域人员能根据具体电路要求通过多种实施方式实现输入网络IN和输出网络OUT(输入网络IN和输出网络OUT结 构可以相同也可以不同)。例如，由串联电容和接地电感组成的低通滤波网络。

第一半导体功率晶体管M1和第二半导体功率晶体管M2第二端通过串联的第五、第六电容C5、C6相连并通过输入网络IN连接射频功率放大器功率合成装置的第一端P1；

第一半导体功率晶体管M1和第二半导体功率晶体管M2第三端通过输出网络OUT连接射频功率放大器功率合成装置的第二端P2；第一半导体功率晶体管M1第三端通过第一电感L1连接第一外部电源接入端VDD1第一外部电源接入端VDD1通过第二电容C2接地；第二半导体功率晶体管M2第三端通过第二电感L2连接第二外部电源接入端VDD2,第二外部电源接入端VDD2通过第四电容C4接地；

第一外部电源接入端VDD1和第二外部电源接入端VDD2接入的外部电源电压可以相等也可以不等。

第一输入偏置电路LC1一端连接第一半导体功率晶体管M1第二端另一端接第一偏置电压V1并通过第一电容C1接地；

第二输入偏置电路LC2一端连接第二半导体功率晶体管M2第二端另一端接第二偏置电压V2并通过第三电容C3接地；

第一半导体功率晶体管M1第一端和第二半导体功率晶体管M2第一端分别接地。

其中，第一偏置电压V1不等于第二偏置电压V2，V1≠V2；

第一偏置电压V1、第二偏置电压V2的范围为大于等于零小于等于外部电源电压VDD，V1∈[0，VDD]，V2∈[0，VDD]。

其中，第一输入偏置电路LC1、第二输入偏置电路LC2为电感、电阻或并联电容电感谐振器。

其中，第一半导体功率晶体管M1、第二半导体功率晶体管M2为NMOS(N型金属-氧化物-半导体)、PMOS(P型金属-氧化物-半导体)、HBT(异质结双极型晶体管)、HEMT(高电子迁移率晶体管)或LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)。

发明结构工作原理：参与功率合成的两支路功率放大器工作在不同的类别(A类，以第二半导体功率晶体管所处支路为例进行说明；B类，以第一半导体功率晶体管所处支路为例进行说明)。其中，B类功放支路的偏置电压V1在第一半导体功率晶体管M1的开启电压VT附近，而A类功放支路的偏置电压V2则明显高于开启电压VT。B类功放的“功率-增益”曲线如图3a所示，由于B类功放随着功率的变化有着比较严重的自偏 置效应，B类功放的增益随着功率增大会出现增益扩张的情况，这是产生AM-AM非线性的主要原因。而A类功放的“功率-增益”曲线如图3b所示，其增益在功放饱和以前随功率增大缓慢地单调减小。这两条增益曲线在一定的偏执电压(V1，V2)以及一定的晶体管尺寸(WM1，WM2)的条件下相叠加及功率合成，可以使得总功率放大器的“功率-增益”曲线在功率放大器非饱和区域消除AM-AM非线性效应，如图3c所示。因此，本发明所揭示的技术能大大地提高功率合成的线性度。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明射频功率放大器功率合成装置的结构示意图。

图2是本发明射频功率放大器功率合成装置一实施例的结构示意图。

图3a是“功率-增益”曲线示意图一。

图3b是“功率-增益”曲线示意图二。

图3c是“功率-增益”曲线示意图三。

具体实施方式

如图2所示，本发明射频功率放大器的功率合成装置一实施例，包括：

第一、第二半导体功率晶体管M1、M2(本实施例中M1、M2为NMOS)，第一、第二输入偏置电路LC1、LC2(本实施例中LC1、LC2为并联电容电感谐振器)，第一～第六电容C1～C6，第一、第二电感L1、L2，实现输入阻抗匹配及功率分配的输入网络IN，以及实现输出阻抗匹配及功率合成输出网络OUT；本实施例采用结构相同的输入网络IN和输出网络OUT；

以输入网络IN为例，包括：电感LX1一端连接连接射频功率放大器功率合成装置的第一端P1并通过电容CX1接地，电感LX1另一端连接在第五电容C5和第六电容C6之间。

第一半导体功率晶体管M1和第二半导体功率晶体管M2第二端(栅极)通过串联的第五、第六电容C5、C6相连并通过输入网络IN连接射频功率放大器功率合成装置的第一端P1；

第一半导体功率晶体管M1和第二半导体功率晶体管M2第三端(漏极)通过输出网络OUT连接射频功率放大器功率合成装置的第二端P2；第一半导体功率晶体管M1第三 端通过第一电感L1连接第一外部电源接入端VDD1,第一外部电源接入端VDD1通过第二电容C2接地；第二半导体功率晶体管M2第三端通过第二电感L2连接第二外部电源接入端VDD2,第二外部电源接入端VDD2通过第四电容C4接地；

第一输入偏置电路LC1一端连接第一半导体功率晶体管M1第二端另一端接第一偏置电压V1并通过第一电容C1接地；

第二输入偏置电路LC2一端连接第二半导体功率晶体管M2第二端另一端接第二偏置电压V2并通过第三电容C3接地；

第一半导体功率晶体管M1第一端和第二半导体功率晶体管M2第一端(源极)分别接地。

第一输入偏置电路LC1、第二输入偏置电路LC2还可采用电感或电阻实现。

第一偏置电压V1、第二偏置电压V2的范围为大于等于零小于等于外部电源VDD，V1∈[0，VDD]，V2∈[0，VDD]。

第一半导体功率晶体管M1、第二半导体功率晶体管M2还可采用PMOS、HBT、HEMT或LDMOS实现。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。