本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種高線性度射頻功率放大器。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的深入發(fā)展通信系統(tǒng)需要越來越高的線性度以滿足越來越高的傳輸速率。

射頻前端模塊主要實現(xiàn)對接收射頻信號的低噪聲放大和發(fā)射射頻信號的功率放大等功能，是射頻通信設(shè)備中不可或缺的組成部分。其中，功率放大器是主要產(chǎn)生射頻功率的原件并直接決定了射頻信號的傳輸距離，傳輸質(zhì)量，以及整個系統(tǒng)的溫度和能耗。

在目前的無線通訊系統(tǒng)中，射頻功率放大器通常采用幾種形式：(1)采用分立的射頻功率器件，采用混合電路的方式實現(xiàn)，其缺點是體積大，成本高，以及控制電路復(fù)雜。(2)采用砷化鎵(gaas)異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(hbt)功率放大器，hbt晶體管具有體積小、線性度好，耐高電壓等特點，但是，不易于和其它的射頻電路做單芯片整合。(3)采用mos器件的功率放大器，有價格優(yōu)勢，適于和其它部分通信電路做片上集成，缺點是耐高電壓以及很難在輸出大功率條件下保持高線性度。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對通信質(zhì)量要求地日益苛刻，傳統(tǒng)的mos管功率放大器的線性度已經(jīng)難以滿足需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在不增加電流消耗的情況下，與現(xiàn)有射頻功率放大器相比較在保持最高輸出功率同時具有更高線性度的射頻功率放大器。

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供的一種高線性度射頻功率放大器，包括：

第一、第二半導體功率晶體管m1、m2，第一、第二電容c1、c2，電感l(wèi)1，實現(xiàn)輸入阻抗匹配的輸入網(wǎng)絡(luò)in，以及實現(xiàn)輸出阻抗匹配的輸出網(wǎng)絡(luò)out；

輸入網(wǎng)絡(luò)in和輸出網(wǎng)絡(luò)out為本領(lǐng)域的常用技術(shù)，本領(lǐng)域人員能根據(jù)具體電路要求通過多種實施方式實現(xiàn)輸入網(wǎng)絡(luò)in和輸出網(wǎng)絡(luò)out(輸入網(wǎng)絡(luò)in和輸出網(wǎng)絡(luò)out結(jié)構(gòu)可以相同也可以不同)。例如，一端通過一個電容接地的電感。

第一半導體功率晶體管m1，其第二端通過輸入網(wǎng)絡(luò)in連接高線性度射頻功率放大 器第一端口p1并通輸入偏置電路b連接第一偏置電壓v1，其第三端通過輸出網(wǎng)絡(luò)out連接到高線性度射頻功率放大器第二端口p2，并通過電感l(wèi)1與外部電源電壓vdd連接，此外部電源vdd通過第一電容c1接地，其第一端接地；

第二半導體功率晶體管m2，其第二端通過第三電容c3連接第一半導體功率晶體管m1第二端并通過電阻r1連接第二偏置電壓v2，其第一端和第三端短路后與第一半導體功率晶體管m1的第一端相連。

其中，第一偏置電壓v1為正向電壓，第二偏置電壓v2為反向電壓，v2其電壓數(shù)值為正。

其中，輸入偏置電路b為電感、電阻、或并聯(lián)電感電容諧振器。

其中，第一、第二半導體功率晶體管m1、m2為:nmos(n型金屬-氧化物-半導體)、pmos(p型金屬-氧化物-半導體)、hemt(高電子遷移率晶體管)或ldmos(橫向擴散金屬氧化物半導體)。并且，第一、第二半導體功率晶體管m1、m2互為反特性晶體管，當?shù)谝话雽w功率晶體管m1為nmos時，則第二半導體功率晶體管m2為pmos。

發(fā)明結(jié)構(gòu)工作原理：第一、第二半導體功率晶體管m1、m2等效電路如圖2所示。其中，第一半導體功率晶體管m1具有非線性壓控電流源ids＝f(vgs)，其電流受到柵源電壓vgs的控制，柵漏寄生電容cgd，和柵源寄生電容cgs1。寄生電容cgs1的電容值是隨柵源電壓vgs變化的非線性函數(shù)cgs1＝f1(vgs)。寄生電容cgs1包含較強的非線性成分，這也是傳統(tǒng)的共源極mosfet功率放大器電路產(chǎn)生非線性的一個重要的根源。

本發(fā)明中，第二半導體功率晶體管m2也可等效為一個可變電容cgs2，其電容值也是隨柵源電壓vgs變化的非線性函數(shù)cgs2＝f2(vgs)。由于m1、m2兩個晶體管的特性相反，這兩個函數(shù)的性質(zhì)是相反的，因此在一定的vgs范圍內(nèi)、一定的直流偏置條件下、以及一定的兩個電容比例(由兩種晶體管的尺寸決定)的條件下，可以使得總電容cgs1+cgs2約等于一個不隨vgs變化的常數(shù)，因此可以很大程度上提高mos晶體管功率放大器的線性度。其中，電容c3遠大于cgs2并可視為交流短路。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1是本發(fā)明第一種高線性度射頻功率放大器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所述射頻功率放大器中，第一、第二半導體功率晶體管m1、m2的等效 電路圖。

具體實施方式

如圖1所示，第一、第二半導體功率晶體管m1、m2，第一、第二電容c1、c2，電感l(wèi)1，實現(xiàn)輸入阻抗匹配的輸入網(wǎng)絡(luò)in，以及實現(xiàn)輸出阻抗匹配的輸出網(wǎng)絡(luò)out；s為源極，d為漏極，g為柵極。

輸入網(wǎng)絡(luò)in和輸出網(wǎng)絡(luò)out為本領(lǐng)域的常用技術(shù)，本領(lǐng)域人員能根據(jù)具體電路要求通過多種實施方式實現(xiàn)輸入網(wǎng)絡(luò)in和輸出網(wǎng)絡(luò)out(輸入網(wǎng)絡(luò)in和輸出網(wǎng)絡(luò)out結(jié)構(gòu)可以相同也可以不同)。例如，一端通過一個電容接地的電感。

第一半導體功率晶體管m1(本實施例為nmos)，其第二端(柵極)通過輸入網(wǎng)絡(luò)in連接高線性度射頻功率放大器第一端口p1并通輸入偏置電路b連接第一偏置電壓v1，其第三端(漏極)通過輸出網(wǎng)絡(luò)out連接到高線性度射頻功率放大器第二端口p2，并通過電感l(wèi)1與外部電源電壓vdd連接，此外部電源vdd通過第一電容c1接地，其第一端(源極)接地；

第二半導體功率晶體管m2(本實施例為pmos)，其第二端(柵極)通過第三電容c3連接第一半導體功率晶體管m1第二端(柵極)并通過電阻r1連接第二偏置電壓v2，其第一端(源極)和第三端(漏極)短路后與第一半導體功率晶體管m1的第一端(源極)相連。

其中，第一偏置電壓v1為正向電壓，第二偏置電壓v2為反向電壓，v2其電壓數(shù)值為正。

其中，輸入偏置電路b為電感、電阻、或并聯(lián)電感電容諧振器。

其中，第一、第二半導體功率晶體管m1、m2可采用:nmos(n型金屬-氧化物-半導體)、pmos(p型金屬-氧化物-半導體)、hemt(高電子遷移率晶體管)或ldmos(橫向擴散金屬氧化物半導體)。并且，第一、第二半導體功率晶體管m1、m2互為反特性晶體管，當?shù)谝话雽w功率晶體管m1為nmos時，則第二半導體功率晶體管m2為pmos。

以上通過具體實施方式和實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高線性度射頻功率放大器，包括：第一半導體功率晶體管，其第二端通過輸入網(wǎng)絡(luò)連接高線性度射頻功率放大器第一端口并通輸入偏置電路連接第一偏置電壓，其第三端通過輸出網(wǎng)絡(luò)連接到高線性度射頻功率放大器第二端口，并通過電感與外部電源電壓連接，此外部電源通過第一電容接地，其第一端接地；第二半導體功率晶體管，其第二端通過第三電容連接第一半導體功率晶體管第二端并通過電阻連接第二偏置電壓，其第一端和第三端短路后與第一半導體功率晶體管的第一端相連。本發(fā)明在不增加電流消耗的情況下，與現(xiàn)有射頻功率放大器相比較在保持最高輸出功率同時能具有更的高線性度。

技術(shù)研發(fā)人員：趙奐;陳肯樂;何山暐
受保護的技術(shù)使用者：康希通信科技（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.01.08
技術(shù)公布日：2017.07.18