交流电压堆叠的功率放大器的制作方法

本发明涉及无线通讯，尤其涉及一种交流电压堆叠的功率放大器。

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的发展。随着现代无线通信系统的发展和演进，对于数据传输速率和能力的要求也越来越高。具体来说，5gnr的标准就比4g lte的标准更加严格，所需要的调制信号的带宽更宽，从而对于射频功率放大器的线性度要求就越高。通常情况下，射频功率放大器可以通过提高饱和功率来达到更高的线性度要求。

2、现有的几种技术可以提高功率放大器的饱和功率。例如，单个功率放大器的输出功率与vcc^2/rl成比例，其中vcc表示电源电压，rl表示负载阻抗，则解决方案是提高电源电压并降低负载阻抗。然而对于移动手机终端来说，考虑到限定的电源电压和dc-dc转换器的效率，增加电源电压是不可取的。因此，单端功率放大器的负载阻抗比较低才能满足高功率的要求，这导致匹配网络趋向于窄带和过度的损耗。然而对于并联组合、差分、cascode等方法来说，都需要增加电源电压或者降低负载阻抗，以同时提高饱和功率和增益。

3、因此，上述交流电压堆叠的功率放大器的饱和功率和增益提高效果差，可靠性低，适用范围小。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明提出一种交流电压堆叠的功率放大器，以解决现有交流电压堆叠的功率放大器的饱和功率和增益提高效果差，可靠性低，适用范围小的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明实施例提供一种交流电压堆叠的功率放大器，其包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、驱动级放大器、级间匹配网络、交流电压堆叠电路、输出匹配网络、信号输出端、以及用于为所述交流电压堆叠电路提供偏置电压的偏置电路，所述偏置电路的输入端用于连接供电电压，所述偏置电路的输出端连接所述交流电压堆叠电路的输入端，所述交流电压堆叠电路的输出端连接所述输出匹配网络，其特征在于，所述驱动级放大器的基极连接所述输入匹配网络，所述驱动级放大器的发射极接地，所述驱动级放大器的集电极分别连接第一直流电源电压和所述级间匹配网络的输入端，所述级间匹配网络的输出端连接所述交流电压堆叠电路的输入端；

4、所述交流电压堆叠电路包括第一晶体管、第二晶体管、第一电感、第二电感和第一电容，所述交流电压堆叠电路的输入端包括第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端；

5、所述第一晶体管的基极作为所述第一输入端连接所述级间匹配网络的输出端，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极分别连接所述第一电容的第一端和所述第一电感的第一端；所述第一电感的第二端作为所述第二输入端连接第二直流电源电压，所述第一电容的第二端分别连接所述第二电感的第一端和所述第二晶体管的发射极，所述第二电感的第二端接地；

6、所述第二晶体管的基极作为所述第三输入端连接至所述偏置电路的输出端，所述第二晶体管的集电极作为所述交流电压堆叠电路的输出端，并同时用于连接至第三直流电源电压。

7、优选的，所述交流电压堆叠的功率放大器还包括第三电感，所述第二晶体管的集电极经串联所述第三电感后连接至所述第三直流电源电压。

8、优选的，所述交流电压堆叠的功率放大器还包括偏置匹配电路，所述偏置匹配电路的第一端连接所述第二晶体管的基极，所述偏置匹配电路的第二端连接所述偏置电路的输出端，所述偏置匹配电路的第三端接地。

9、优选的，所述偏置电路包括第一偏置电路和第二偏置电路；所述第一偏置电路的输入端和所述第二偏置电路的输入端分别连接所述供电电压，所述第一偏置电路的输出端连接所述第一晶体管的基极，所述第二偏置电路的输出端连接至所述第二晶体管的基极。

10、优选的，所述交流电压堆叠的功率放大器还包括第一电阻和第二电阻；所述第一偏置电路的输出端经串联所述第一电阻后连接至所述第一晶体管的基极；所述第二偏置电路的输出端经串联所述第二电阻后连接至所述第二晶体管的基极。

11、优选的，所述交流电压堆叠的功率放大器还包括第二电容，所述第二电容的第一端连接所述级间匹配网络的输出端，所述第二电容的第二端连接所述第一晶体管的基极。

12、优选的，所述驱动级放大器包括第三晶体管、第三偏置电路及第三电阻；所述第三偏置电路的输出端经串联所述第三电阻后连接至所述第三晶体管的基极，所述第三晶体管的集电极分别连接所述第一直流电源电压和所述级间匹配网络的输入端，所述第三晶体管的发射极接地；

13、所述交流电压堆叠的功率放大器还包括第三电容，所述第三电容的第一端连接所述输入匹配网络的输出端，所述第三电容的第二端连接第三晶体管的基极。

14、优选的，所述交流电压堆叠的功率放大器还包括第四电感，所述第四电感的第一端连接所述第三晶体管的集电极，所述第四电感的第二端连接至所述第一直流电源电压。

15、优选的，所述第一偏置电路、所述第二偏置电路和所述第三偏置电路的结构相同。

16、优选的，所述第一偏置电路包括第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第四电阻和第四电容；

17、所述第四电阻的第一端作为所述第一偏置电路的输入端，所述第四电阻的第二端连接所述第五晶体管的集电极；

18、所述第四晶体管的集电极连接所述供电电压，所述第四晶体管的基极分别连接所述第五晶体管的基极和所述第四电容的第一端，所述第四晶体管的发射极作为所述第一偏置电路的输出端；

19、所述第五晶体管的基极和所述第五晶体管的集电极连接，所述第五晶体管的发射极与所述第六晶体管的集电极连接；

20、所述第六晶体管的基极和所述第六晶体管的集电极连接，所述第六晶体管的发射极和所述第四电容的第二端连接并共同接地。

21、与相关技术相比，本发明的实施例中，通过将偏置电路的输入端用于连接供电电压，偏置电路的输出端连接交流电压堆叠电路的输入端，交流电压堆叠电路的输出端连接输出匹配网络，驱动级放大器的基极连接输入匹配网络，驱动级放大器的发射极接地，驱动级放大器的集电极分别连接第一直流电源电压和级间匹配网络的输入端，级间匹配网络的输出端连接交流电压堆叠电路的输入端；将第一晶体管的基极作为第一输入端连接级间匹配网络的输出端，第一晶体管的发射极接地，第一晶体管的集电极分别连接第一电容的第一端和第一电感的第一端；第一电感的第二端作为第二输入端连接第二直流电源电压，第一电容的第二端分别连接第二电感的第一端和第二晶体管的发射极，第二电感的第二端接地；第二晶体管的基极作为第三输入端连接至偏置电路的输出端，第二晶体管的集电极作为交流电压堆叠电路的输出端，并同时用于连接至第三直流电源电压。这样使得信号输出端输出的交流电压摆幅是原来的两倍，从而可以使得交流电压摆幅和负载阻抗翻倍，相较于单端功率放大器，饱和功率和增益都要高3db。进而无需拉高电源电压和降低负载阻抗，就能实现饱和功率和增益的提高。