[实用新型]一种功率放大装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高频功率放大器（Power Amplifier，PA）领域，更具体地，基于CMOS工艺设计高输出功率的高频放大器。

背景技术

随着全球无线通信的快速发展，尤其是手机产品的大量应用，实现远距离的单片收发器显得尤为重要。目前应用于短距离通信的收发器可完全用单芯片实现，如蓝牙、Zigbee等，但是WLAN和手机应用领域由于对发射功率和线性度有较高要求，一般将功率放大器外置，同时采用SiGe、GaAs等非传统CMOS工艺设计PA，这样无疑增加设计成本和难度。虽然CMOS工艺最早是作为数字设计而提出来的，但是目前已有大量射频模块采用CMOS工艺设计，而且性能满足系统要求。高频放大器作为收发器中非常重要的模块之一，一般工作在大信号条件下，同时必须满足协议对发射信号线性度的要求，如果采用CMOS工艺设计，一般较难同时满足系统对发射功率、效率和线性度的要求。

要解决以上难题，提出了很多有效的解决办法，并推出相当成功的产品，如Axiom推出业内第一颗CMOS GSM/GPRS四频段PA AX502，Amalfi推出的AM7800系列产品（AM7805、AM7806、AM7807、AM7808），Javelin半导体推出一款高性能的3G CMOS PA芯片JAV5001，Black Sand推出两系列产品:BST34 series（BST3401/BST3402/BST3404/BST3405/BST3408）、BST35 series（BST3501/BST3502/BST3504）等。对CMOS PA的设计也提出了相应的解决方案，尤其是针对高输出功率的解决方案，一般均采用功率合成的方案，如2008年Ichiro Aoki采用DAT结构设计的四频段GSM/GPRS CMOS功率放大器可实现33dBm输出功率；Kyu Hwan An采用片上变压器结构设计的E类功率放大器，最大输出功率可达32dBm；2009年Debopriyo Chowdhury设计的一款应用于4G WiMax的线性功率放大器采用“two-way”功率合成结构，可实现31.3dBm的输出功率；2012年Jihwan Kim也采用片上变压器结构设计出输出功率高达34dBm的线性功率放大器。以上设计虽然都采用功率合成的方案，但是最多只合成四个子功率放大器的输出，不能在保持性能稳定的情况下任意扩展为多个放大器合成，所以在高输出功率情况下适用范围有限。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提出了一种采用片上传输线变压器结构的高频放大装置，其目的在于增加高频放大器的输出功率，由此解决远距离传输的技术问题。

本实用新型提供了一种功率放大装置，包括传输线变压器和N个子功率放大器；所述传输线变压器包括N个并联的主线圈和N个串联的次线圈，N个主线圈分别与N个子功率放大器的差分输出端连接，次线圈的输出端用于连接负载阻抗；N为大于等于2的正整数。

更进一步优选地，所述子功率放大器包括第一隔直滤波电容、第二隔直滤波电容、第一偏置电阻、第二偏置电阻、第一MOS管、第二MOS管和共栅级放大电路；第一隔直滤波电容的一端作为子功率放大器的差分信号输入正端，第一隔直滤波电容的另一端连接至第一MOS管的栅极；第二隔直滤波电容的一端作为子功率放大器的差分信号输入负端，第二隔直滤波电容的另一端连接至第二MOS管的栅极；第一偏置电阻的一端作为共源MOS管的第一偏置输入端，第一偏置电阻的另一端连接至所述第一MOS管的栅极；第二偏置电阻的一端与所述第一偏置电阻的一端连接，第二偏置电阻的另一端连接至所述第二MOS管的栅极；所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极连接后再接地；所述共栅级放大电路的输入端与所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的漏极连接，所述共栅级放大电路的输出端作为所述子功率放大器的所述差分输出端，所述共栅级放大电路的控制端作为共栅MOS管的第二偏置输入端。