[发明专利]一种应用于5G毫米波基站的功率放大器

说明书

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种应用于5G毫米波基站的功率放大器。本发明采用了一种能量耦合的方式实现功率的合成，该电路结构包括至少一个功率放大器，一组耦合网络和一组功率合成的输出。毫米波信号通过一分四功率分配器把信号注入到单个功率放大器中，功率放大器的输出经过耦合后输出。本发明采用GaN的工艺，实现了50dBm的功率输出。

技术领域

本发明属于电子电路领域，更具体地，涉及功率放大器。

背景技术

在无线通信系统中，发射通道的性能取决于功率放大器的性能好坏，因此功率放大器的设计在整个发射机系统中尤为重要。按照无线通信协议的规定，对功率放大器的效率、线性度、功率增益、带宽等指标有严格的要求。功率放大器通常是无线发射机中功耗最大的电路模块，遵循降低功耗，设计的功率放大器尽可能有较高的效率。此外，随着通信技术的更新换代，信道容量急剧增加，相当比例的无线通信系统采用了幅度/相位组合调制技术，功率放大器在大功率输出时要考虑幅度失真和相位失真，这对功率放大器的线性度同样提出了很高的要求。现今，很多无线通信网络都是多频段工作，因而对于功率放大器的增益以及带宽同样提出了较高要求。

功率放大器作为无线发射机端的重要模块之一，主要功能是将射频信号进行放大。与小信号线性放大器不同，功率放大器工作在大信号状态，输出功率较大，要求功率放大管有较高的耐压性能和足够的电流驱动性能。因为工作在射频频段，功率放大器需要考虑输入输出反射/驻波，小信号增益。还为了确保工作正常，功放的稳定性也非常重要。而且因为功放输出的是信号，所以线性度和谐波失真等参数也是功放性能的重要指标。作为一个发射机系统中通常功耗最大的模块，功率放大器还应具有尽可能高的转换效率，提高能源利用率，降低功耗。由于功率放大器的实质是在输入射频信号的控制下，将电源直流功率转换成射频输出功率，设计的功率放大器追求在指定的电源电压前提下，尽可能输出大的发射功率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5G毫米波基站的功率放大器，利用耦合网络提高了整体输出功率，相比于传统的功率合成网络具有更高的效率。

本发明提供一种功率放大器，用于将输入信号功率放大为输出信号，所述功率放大器包括：放大器，用于将输入信号放大；能量耦合网络，用于将两个功率放大器的输出信号耦合为一个输出信号。

优选地，所述放大器包含四个放大器，每个放大器均将输入信号放大后输入两个能量耦合网络。

优选地，所述输入信号为差分信号。

优选地，所述能量耦合网络包含四个能量耦合网络，每个耦合网络将两个放大器的输出耦合为一个输出信号。

优选地，所述耦合放大器的输出信号耦合为一个最终输出信号。

优选地，所述放大器包括带正反馈的功率放大器及不带正反馈的功率放大器。

优选地，所述带正反馈的功率放大器包括第一晶体管及第二晶体管。所述第一晶体管与所述第二晶体管均为MOSFET。所述第一晶体管与所述第二晶体管栅极接差分输入信号，源极相连并接地。

优选地，所述带正反馈的功率放大器还包括第三晶体管及第四晶体管。所述第三晶体管与所述第四晶体管均为MOSFET。所述第三晶体管与所述第四晶体管为交叉耦合结构，两者的漏极与栅极交叉相连，漏极作为输出端，输出差分信号。所述第三晶体管源极与所述第一晶体管漏极相连，所述第四晶体管源极与所述第二晶体管漏极相连。电源电压通过电感加在所述第三晶体管与所述第四晶体管的漏极上。

优选地，所述不带正反馈的功率放大器包括第五晶体管、第六晶体管及第七晶体管。所述第五晶体管、所述第六晶体管与所述第七晶体管均为MOSFET。所述第五晶体管与所述第六晶体管栅极接差分输入信号，源极均与所述第七晶体管漏极相连，漏极作为输出端输出差分信号。电源电压通过电感加在所述第五晶体管与所述第六晶体管的漏极上。所述第七晶体管源极接地。