[发明专利]一种宽带高增益平坦度射频/毫米波功率放大器

说明书

本发明公开了一种宽带高增益平坦度射频/毫米波功率放大器，功率放大器为三级架构，包括依次连接的第一级stage1电路、第二级stage2电路和输出级stage3电路，第一级stage1电路的频率响应为带内单调递增设置，包括晶体管M₁和晶体管M₂构成的电流复用共源级；第二级stage2电路包括晶体管M₃构成的共源级，输出级stage3电路包括晶体管M₄构成的共源级，第二级stage2电路和输出级stage3电路的频率响应为带内单调递减设置。本发明采用多级调谐技术，通过栅级电感尖峰技术增加了高频增益，具有更好的带内增益平坦度且避免了引入反馈环路所导致的增益损失。

技术领域

本发明属于射频/毫米波集成电路设计技术领域，具体涉及一种宽带高增益平坦度射频/毫米波功率放大器。

背景技术

功率放大器作为射频/毫米波领域的关键模块，是射频发射机中功耗最大的模块，其性能直接决定发射机的性能。第五代移动通信网络(5G)的理论峰值传输速率可达到10Gbs每秒，比第四代移动通信网络(4G)快数百倍，这除了要求新型的信号调制方式外，对于载波带宽也有更高的要求。其次，发射机的带内增益平坦度对于减小码间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)以及降低误码率至关重要。

目前已有一些宽带高增益平坦度功率放大器的设计方法。一种是变压器耦合谐振方式，一种是多级调谐方式。现有采用变压器耦合结构如图1a所示。利用了变压器的两个谐振峰实现宽带匹配，但是会导致带宽增加时增益平坦度变差。现有另一种提出的多级调谐结构，如图1b所示。由于采用了反馈技术，虽然增加了带宽并改善了增益平坦度，但是会导致增益的衰减，使其功率附加效率(PAE)较低。

随着第五代移动通信的到来，设计一款宽带高增益平坦度的功率放大器具有重要的工程应用价值。传统的实现高增益平坦度的方法存在许多问题，如增益平坦度不高，设计复杂，以降低增益为代价等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种宽带高增益平坦度射频/毫米波功率放大器，将多级调谐技术应用于毫米波功率放大器设计中，来实现非常理想的增益平坦度。

本发明采用以下技术方案：

一种宽带高增益平坦度射频/毫米波功率放大器，功率放大器为三级架构，包括依次连接的第一级stage1电路、第二级stage2电路和输出级stage3电路，第一级stage1电路的频率响应为带内单调递增设置，包括晶体管M₁和晶体管M₂构成的电流复用共源级；第二级stage2电路包括晶体管M₃构成的共源级，输出级stage3电路包括晶体管M₄构成的共源级，第二级stage2电路和输出级stage3电路的频率响应为带内单调递减设置。

具体的，第一级stage1电路具体为：