[发明专利]一种适用于5G基站的功率放大器及通信设备

说明书

本发明公开了一种适用于5G基站的功率放大器及通信设备，包括输入匹配电路、功率放大管、输出匹配电路、栅极偏置电路、漏极偏置电路及50欧姆阻抗线，本发明一方面通过扩展J类工作模式的最优阻抗空间，将基波阻抗置于该空间内，同时使其具有较低的Q值，另一方面利用输出非线性电容产生的二次谐波，对电流源平面电流电压波形进行重塑，最终使该功率放大器在饱和输入功率下实现了宽带高效率的特性。本发明利用同时调节基波阻抗和二次谐波阻抗的方法，使这款功率放大器在5G基站的应用中具有宽频带、高效率、体积小、易于操作的优点。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种适用于5G基站的功率放大器及通信设备。

背景技术

随着无线移动通信技术三十多年的发展，当前5G时代无线收发系统对传输速度快、多频带、多工作模式、高效率的要求越来越高。而作为基站射频模块中最重要的电路，功率放大器的性能会直接影响整个系统的最终性能指标。

谐波抑制作为提高功放饱和效率的方法之一，一直在被广泛使用，其工作模式的功率放大器，主要包括F类和逆F类，也一直成为人们研究的重点。但是这类工作模式只适用于窄带系统的研究，对于宽带的要求并不适合，因此J类工作模式的产生就拥有重要的意义，它的工作原理是通过控制晶体管的基波和谐波阻抗，它相比于连续类功放不仅可以保证高效率的同时展宽带宽，还能拥有不错的线性度。

目前，基于J类工作模式的研究层出不穷，而为了使功率放大器的在宽带高效率模式更容易实现，就需要在较宽的基波和谐波频率同时满足最佳阻抗条件，但是这就给宽带输出匹配增加了一定的难度。

匹配的难度主要体现在：(1)由于传统的最优阻抗只在实部为50欧姆的等电阻圆上，而将阻抗与其相匹配有一定的难度；(2)由于传统的J类模式的阻抗为复阻抗，其基波阻抗的Q值较大，因此很难实现宽频带的特性；(3)电路较复杂，尺寸较大，会产生额外的寄生效应，相应的也会对效率、输出工作等指标产生一定的影响。

由此可看出，J类功率放大器虽然理论上效率可以达到78.5％，但是实际上由于各方面的影响，要真正实现宽带高效率的特性，其设计难度也是显而易见的。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明在没有固定工作模式束缚的前提下，首要目的是提出一种适用于5G基站的功率放大器，具体涉及一种适用于5G基站的宽带高效率准J类功率放大器，该功率放大器具有宽频带、高效率、尺寸小、易于操作的优势。

本发明的次要目的是提供一种通信设备。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于5G基站的功率放大器，包括输入匹配电路、功率放大管、输出匹配电路、栅极偏置电路、漏极偏置电路及50欧姆阻抗线，所述输入匹配电路、功率放大管及输出匹配网络依次连接，所述栅极偏置电路与输入匹配电路连接，所述漏极偏置电路与输出匹配电路连接，所述输入匹配电路与输出匹配电路分别通过50欧姆阻抗线与功率放大器的输入端及输出端连接。

进一步，所述输入匹配电路包括依次连接第一输入传输线、RC并联网络、第二输入传输线、第三输入传输线及第四输入传输线。

进一步，所述输出匹配电路包括依次连接的第一输出传输线、第二输出传输线、第三输出传输线、第四输出传输线、第五输出传输线及第六输出传输线，

进一步，所述栅极偏置电路包括依次连接的500欧姆电阻、三条可调长度传输线以及栅极旁路电容，所述栅极旁路电容分别与一条可调长度传输线、电压源V_GS及接地端连接。

进一步，所述漏极偏置电路包括依次连接的三条微带线及漏极旁路电容，所述漏极旁路电容分别与一条微带线、漏极电压源V_DS及接地端连接。

进一步，所述第二输入传输线为T枝节微带线。