[发明专利]用于5G-NR频段的射频功率放大装置和射频功率放大方法

说明书

本发明涉及一种用于5G‑NR频段的射频功率放大装置，包括第一相位调整器，第一功率放大器、第二功率放大器和第二相位调整器，用于对射频信号进行放大。本发明还涉及一种用于5G‑NR频段的射频功率放大方法。实验显示，通过本发明的用于5G‑NR频段的射频功率放大装置和射频功率放大方法可以有效提高射频功率放大器的线性功率2.5dB，从而达到5G‑NR的系统要求。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是涉及用于5G-NR频段的射频功率放大装置和射频功率放大方法。

背景技术

5G-NR(5th-Generation New Radio，5G新空口)是基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础，5G技术将实现超低时延、高可靠性。5G网络的一个主要有点在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10Gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4GLTE(Long Term Evolution，长期演进)蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟(更快的响应时间)，低于1毫秒，而4G为30-70毫秒。

5G-NR采用了超宽的射频传输带宽，在N41频段可以达到100MHz是传统4G带宽的10倍。为了使射频功率放大器在5G-NR应用中为了实现如此高带宽下有效传输信号，必须进一步提高射频功率放大器的线性功率。

图1是现有技术中射频功率放大装置的结构示意图。在图1中，射频功率放大装置包括射频输入端口P11,射频输出端口P12、功率放大器PA11、功率放大器PA11的电源SRC11、电容器C11、C12和电感器L11组成的输入匹配网络，以及电感器L12、L13和电容器C13、C14、C15组成的输出匹配网络。输入匹配网络的作用是将射频输入端口P11的预设阻抗值(例如，50欧姆)(点1)匹配到功率放大器PA11的输入阻抗点(点2)，输出匹配网络的作用是将射频输出端口P12的预设阻抗值(例如，50欧姆)(点6)分级匹配到(点5和点4)最后匹配到功率放大器PA11的输出阻抗点(点3)。其中，功率放大器PA11可以是目前通用的放大器，例如，μA741、LM358、LM324等。

目前，针对5G-NR系统的功率放大器是在常规的功率放大器电路设计上，通过减小输出匹配阻抗点和提高功率放大器供电电压来提高功率放大器的线性度以满足5G-NR的线性度要求。减小输出阻抗匹配点的会让功率放大器的输出带宽变窄无法满足整个带宽的线性度要求。提高功率放大器的供电电压一方面会增加整个功率放大器的功耗，另外一个方面会降低整个功率放大器的可靠性，在高电压下，功率放大器更加容易损坏。

可见，现有技术中常规的减小输出匹配阻抗点和提高功率放大器供电电压的设计，提高线性功率十分有限，而且提高功率后因为发热加剧，可靠性有所下降，无法达到5G-NR系统的要求。所以，研发一种新的射频功率放大装置来提升线性功率已经迫在眉睫。

发明内容

因此，我们提出一种用于5G-NR频段的射频功率放大装置和射频功率放大方法，对于射频功率放大装置的任一级放大电路采用两个相位调整器分别对对射频信号进行相位调整、信号拆分和相位恢复、信号合并，能够有效提高射频功率放大器的线性功率。

根据本发明的第一个方面，提供一种用于5G-NR频段的射频功率放大装置，包括第一相位调整器，第一功率放大器、第二功率放大器和第二相位调整器，其中：

所述第一相位调整器包括第一电容器、第二电容器、第一电感器和第二电感器，所述第一电容器的第一端和所述第二电感器的第一端以及所述第一功率放大器的基极连接，所述第一电容器的第二端和所述第一电感器的第一端连接，用于接收输入的射频信号，所述第一电感器的第二端和所述第二电容器的第一端以及所述第二功率放大器的基极连接，所述第二电容器的第二端和所述第二电感器的第二端均接地；