[发明专利]C类功放输出电容影响的氮化镓Doherty功放芯片

说明书

本发明公开了C类功放输出电容影响的氮化镓Doherty功放芯片，包括宽带输入功分器、移相网络、载波放大电路和峰值放大电路；载波放大电路由第一输入匹配网络、工作于AB类状态的载波放大器、第一输出匹配网络依次级联而成；峰值放大电路由第二输入匹配网络、工作于C类状态的峰值放大器、第二输出匹配网络依次级联而成；其中第二输出匹配网络由并联漏极馈电电感、串联匹配电感、并联匹配电容及串联隔直电容依次级联而成。相对于传统的氮化镓微波单片集成Doherty功放芯片，本发明能有效拓宽功率放大器的工作带宽，进一步提升功率放大器在回退区的效率，可应用到5G大规模MIMO移动通信系统中。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种C类功放输出电容影响的氮化镓Doherty功放芯片。

背景技术

随着无线通信技术的发展，调制信号的峰均比也变得越来越高。提升功率放大器在较大回退输出功率处的效率是非常有必要的。同时大规模多入多出技术(MultipleInput Multiple Output,MIMO)技术在第五代移动通信技术(5G)中的大规模应用使得对单功放输出功率的需求降低，对功放尺寸小型化的需求提升。基于氮化镓(GaN)的高电子迁移率单片集成Doherty功放芯片是满足以上需求的最佳选择之一，因而引起了广泛关注。

简单起见，在传统的氮化镓单片集成Doherty功放芯片设计中，峰值放大器的输出匹配网络通常采用与载波放大器相同的输出匹配网络进行匹配，并不考虑峰值放大器偏置在C类工作状态时输出电容对Doherty功率放大器负载调制行为的影响。然而这与实际情况并不相符，且会对Doherty功率放大器的宽带特性产生不利影响。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中的不足，本发明提供的C类功放输出电容影响的氮化镓Doherty功放芯片，相对于传统的氮化镓微波单片集成Doherty功放芯片可有效拓宽功率放大器的工作带宽，进一步提升功率放大器在回退区的效率。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明的C类功放输出电容影响的氮化镓Doherty功放芯片采用如下技术方案：

该功放芯片包括宽带输入功分器、移相网络、载波放大电路和峰值放大电路；宽带输入功分器的输入端与射频信号输入端连接；宽带输入功分器的第一输出端连接到移相网络的输入端，第二输出端连接到峰值放大电路的输入端；移相网络的输出端连接到载波放大电路的输入端；载波放大电路的输出端和峰值放大电路的输出端共同连接到射频信号输出端；

其中，载波放大电路由第一输入匹配网络、工作于AB类状态的载波放大器和第一输出匹配网络依次级联而成，其中第一输入匹配网络另一端与第一外部供电端电路连接，第一输出匹配网络另一端与第二外部供电端电路连接；峰值放大电路由第二输入匹配网络、工作于C类状态的峰值放大器和第二输出匹配网络依次级联而成，其中第二输入匹配网络另一端与第三外部供电端电路连接，第二输出匹配网络另一端与第四外部供电端电路连接。

进一步的，所述第二输出匹配网络由并联漏极馈电电感、串联匹配电感、并联匹配电容以及串联隔直电容依次级联而成。

进一步的，所述并联漏极馈电电感的电感值L_P1由以下公式确定：

其中，ω₀是Doherty功放芯片工作频段的中心频率处的角频率，C_OUT是工作于C类状态的峰值放大器在工作频段中心频率处偏置于C类状态下的输出电容。

进一步的，所述第一输入匹配网络和所述第二输入匹配网络拓扑结构相同。

进一步的，所述宽带输入功分器、移相网络、第一输入匹配网络、第二输入匹配网络、第一输出匹配网络、第二输出匹配网络中的元件均为集总元件。

进一步的，所述工作于AB类状态的载波放大器为高电子迁移率晶体管。