本發明涉及集成電路領域，特別是涉及一種高線性度射頻功率放大器。

背景技術：

隨著現代通信技術的深入發展通信系統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對接收射頻信號的低噪聲放大和發射射頻信號的功率放大等功能，是射頻通信設備中不可或缺的組成部分。其中，功率放大器是主要產生射頻功率的原件并直接決定了射頻信號的傳輸距離，傳輸質量，以及整個系統的溫度和能耗。

在目前的無線通訊系統中，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，其缺點是體積大，成本高，以及控制電路復雜。(2)采用砷化鎵(gaas)異質結雙極型晶體管(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。隨著現代通信技術的不斷發展和人們對通信質量要求地日益苛刻，傳統的mos管功率放大器的線性度已經難以滿足需求。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種在不增加電流消耗的情況下，與現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。

為解決上述技術問題本發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l1，實現輸入阻抗匹配的輸入網絡in，以及實現輸出阻抗匹配的輸出網絡out；

輸入網絡in和輸出網絡out為本領域的常用技術，本領域人員能根據具體電路要求通過多種實施方式實現輸入網絡in和輸出網絡out(輸入網絡in和輸出網絡out結構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絡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絡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l1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，其第二端連接第一半導體功率晶體管m1第二端，其第一端和第三端短路后通過電阻r1連接到第二偏置電壓v2并通過第三電容c3與第一半導體功率晶體管m1的第一端相連。

其中，第二偏置電壓v2高于第一偏置電壓v1。

其中，輸入偏置電路b為電感、電阻、或并聯電感電容諧振器。

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互為反特性晶體管：如第一半導體功率晶體管m1為nmos時，則第二半導體功率晶體管m2為pmos。

發明結構工作原理：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cgs1＝f1(vgs)。寄生電容cgs1包含較強的非線性成分，這也是傳統的共源極mosfet功率放大器電路產生非線性的一個重要的根源。

本發明中，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cgs2＝f2(vgs)。由于m1、m2兩個晶體管的特性相反，這兩個函數的性質是相反的，因此在一定的vgs范圍內、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，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

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是本發明第一種高線性度射頻功率放大器結構示意圖。

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l1，實現輸入阻抗匹配的輸入網絡in，以及實現輸出阻抗匹配的輸出網絡out；s為源極，d為漏極，g為柵極。

輸入網絡in和輸出網絡out為本領域的常用技術，本領域人員能根據具體電路要求通過多種實施方式實現輸入網絡in和輸出網絡out(輸入網絡in和輸出網絡out結構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)通過輸入網絡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)通過輸出網絡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l1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)連接第一半導體功率晶體管m1第二端(柵極)，其第一端(源極)和第三端(漏極)短路后通過電阻r1連接到第二偏置電壓v2并通過第三電容c3與第一半導體功率晶體管m1的第一端(源極)相連。

其中，第二偏置電壓v2高于第一偏置電壓v1。

其中，輸入偏置電路b為電感、電阻、或并聯電感電容諧振器。

其中，第一、第二半導體功率晶體管m1、m2可以采用: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互為反特性晶體管：如第一半導體功率晶體管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明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發明的限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發明的保護范圍。

技術特征：

技術總結
本發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絡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絡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，其第二端連接第一半導體功率晶體管第二端，其第一端和第三端短路后通過電阻連接到第二偏置電壓并通過第三電容與第一半導體功率晶體管的第一端相連。本發明在不增加電流消耗的情況下，與現有射頻功率放大器相比較，在保持最高輸出功率的同時，能具有更高的線性度。

技術研發人員：趙奐;陳肯樂;何山暐
受保護的技術使用者：康希通信科技（上海）有限公司
技術研發日：2016.01.08
技術公布日：2017.07.18