自耦变压器、输出级电路和宽带射频功率放大器的制作方法

本发明涉及变压器和功率放大器，具体涉及一种自耦变压器、输出级电路和宽带射频功率放大器。

背景技术：

1、谐波是由晶体管器件的非线性产生的倍频分量，由于谐波的频率较分散，所以一般采用无源滤波器来衰减谐波分量，达到抑制谐波的效果。射频功率放大器电路在输出端常采用低通滤波电路滤除高阶谐波。为了增强对高阶谐波的抑制以及扩展工作带宽，低通滤波网络常采用二阶、三阶甚至更高阶网络，使用了两颗以上电感和电容来实现。宽带射频功率放大器的输出级如果采用扼流电感和多级级联结构的低通滤波电路，来实现对高阶谐波的抑制，必须使用三颗以上电感来实现，而在射频集成电路设计中，电感尺寸大，使用电感越多，占用的尺寸大，成本高。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明公开了一种自耦变压器、输出级电路和宽带射频功率放大器。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种自耦变压器，包括：

4、初级线圈，具有第一宽度；

5、次级线圈，具有第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度；

6、其中，所述初级线圈呈螺旋状布置，所述次级线圈按照所述初级线圈的布置方向，沿所述初级线圈的一个边缘的一侧呈螺旋状布置。

7、其进一步的技术方案为：

8、所述初级线圈包括直线状且长度逐渐增大的第1段、第2段、……、第n段；n为自然数；

9、所述第1段的第一端为第一线路连接端；所述第2段的第一端连接接于所述第1段的第二端，且所述第2段垂直于所述第1段；……所述第n-1段的一端连接于所述第n段的第二端，且所述第n段垂直所述第n-1段；所述第n段的第二端为第二线路连接端；

10、所述次级线圈沿所述初级线圈的一侧布置并与所述初级线圈的边缘保持平行；所述次级线圈的第一端为第三线路连接端，连接于所述第一线路连接端，所述次级线圈的第二端为第四线路连接端。

11、其进一步的技术方案为，所述初级线圈呈螺旋状布置，至少包括相邻的两段，在相邻的两端之间形成中间间隙；所述次级线圈从所述初级线圈的内侧起始，经过所述中间间隙，围绕至所述初级线圈的外侧。

12、其进一步的技术方案为，所述自耦变压器的外框形成长方形。

13、其进一步的技术方案为，所述初级线圈的第一线路连接端和所述次级线圈的第三线路连接端从所述自耦变压器的第一边缘伸出；所述初级线圈的第二线路连接端从所述自耦变压器的第二边缘伸出；所述次级线圈的第四线路连接端从所述自耦变压器的第三边缘伸出。

14、其进一步的技术方案为，所述第一宽度为2～10um，所述第二宽度为4～20um。

15、其进一步的技术方案为，所述第一宽度比所述第二宽度宽0～18um。

16、一种输出级电路，包括如上任一项所述的自耦变压器；所述输出级电路还包括低通滤波网络；所述自耦变压器的初级线圈的同名端和次级线圈的同名端均连接电源电压；所述初级线圈的异名端用于输入信号；所述次级线圈的异名端连接低通滤波网络的输入端；所述低通滤波网络的输出端用于输出信号。

17、一种宽带射频功率放大器，包括：

18、自耦变压器，如上任一项所述；

19、放大电路，输入端用于接收输入信号，并将输入信号放大，输出端连接至所述自耦变压器的初级线圈；

20、低通滤波器，输入端连接所述自耦变压器的次级线圈，输出端输作为所述放大器的输出端。

21、其进一步的技术方案为，所述放大电路包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路；

22、第一级放大电路包括第一级放大管第一级放大管q1、第一反馈回路和第一级偏置电路；第一反馈回路的两端分别连接第一级放大管q1的集电极和基极；电源电压vcc通过电感l4连接至第一级放大管q1的集电极；基准电压vreg通过第一级偏置电路连接第一级放大管q1的基极；

23、第二级放大电路包括第二级放大管q2、驱动级偏置电路和第二反馈回路；第二反馈回路的两端分别连接第二级放大管q2的集电极和基极；电源电压vcc通过电感l7连接至第二级放大管q2的基极；基准电压vreg通过驱动级偏置电路连接第二级放大管q2的基极；

24、第三级放大电路包括输出级偏置电路和第三级放大管q3；基准电压vreg通过输出级偏置电路连接第三级放大管q3的基极；第三级放大管q3的集电极连接自耦变压器的初级线圈。

25、本发明的有益效果如下：

26、本发明公开了一种自耦变压器，还公开了基于这种自耦变压器的输出级电路和宽带射频功率放大器。自耦变压器由较宽金属线宽的初级线圈和较窄线宽的次级线圈组成，较宽金属线宽的初级线圈保证了其中可以流过较大的工作电流，输出更大的功率；较窄线宽的次级线圈围绕在初级线圈周围，占用了较小尺寸的芯片面积，同时可作为输出级低通滤波网络的电感使用。基于自耦变压器的输出级电路可以在较小尺寸内做到全集成，基于自耦变压器的宽带射频功率放大器实现了放大、匹配、滤波等元件的全集成，产品尺寸小，成本低，一致性好。

技术特征：

1.一种自耦变压器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的自耦变压器，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的自耦变压器，其特征在于，所述初级线圈呈螺旋状布置，至少包括相邻的两段，在相邻的两端之间形成中间间隙；所述次级线圈从所述初级线圈的内侧起始，经过所述中间间隙，围绕至所述初级线圈的外侧。

4.根据权利要求2所述的自耦变压器，其特征在于：所述自耦变压器的外框形成长方形。

5.根据权利要求2所述的自耦变压器，其特征在于：所述初级线圈的第一线路连接端和所述次级线圈的第三线路连接端从所述自耦变压器的第一边缘伸出；所述初级线圈的第二线路连接端从所述自耦变压器的第二边缘伸出；所述次级线圈的第四线路连接端从所述自耦变压器的第三边缘伸出。

6.根据权利要求1所述的自耦变压器，其特征在于：所述第一宽度为4～20um，所述第二宽度为2～10um。

7.根据权利要求1所述的自耦变压器，其特征在于：所述第一宽度比所述第二宽度宽0～18um。

8.一种输出级电路，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的自耦变压器；所述输出级电路还包括低通滤波网络；所述自耦变压器的初级线圈的同名端和次级线圈的同名端均连接电源电压；所述初级线圈的异名端用于输入信号；所述次级线圈的异名端连接低通滤波网络的输入端；所述低通滤波网络的输出端用于输出信号。

9.一种宽带射频功率放大器，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的宽带射频功率放大器，其特征在于，所述放大电路包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路；

技术总结
本发明涉及一种自耦变压器、输出级电路和宽带射频功率放大器，自耦变压器包括：初级线圈，具有第一宽度；次级线圈，具有第二宽度，所述第一宽度大于所述第二宽度；其中，所述初级线圈呈螺旋状布置，所述次级线圈按照所述初级线圈的布置方向，沿所述初级线圈的一个边缘的一侧呈螺旋状布置。本发明可以在较小尺寸内做到全集成，基于自耦变压器的宽带射频功率放大器实现了放大、匹配、滤波等元件的全集成，产品尺寸小，成本低，一致性好。

技术研发人员：彭艳军,张海涛,张泽洲
受保护的技术使用者：芯百特微电子（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28