一种射频功率放大器和通信装置的制作方法

专利2025-04-03  9


本发明涉及通信,尤其涉及一种射频功率放大器和通信装置。


背景技术:

1、射频功率放大器是无线通信应用中必不可少的器件,用于将收发机输出的已调制射频信号进行功率放大,或将天线接收到的射频信号进行低噪声放大,以满足无线通信的各种应用需求。

2、射频功率放大器的线性度是指其输出功率与输入功率之间的线性关系。理想状况下,输入功率的变化应与输出功率的变化呈完全的线性关系,即射频功率放大器只是单纯地放大输入信号的功率,而不改变信号的波形、频谱等内容。这意味着在整个工作频段内,无论输入信号的功率大小如何,射频功率放大器都应保持恒定的增益。

3、然而,在实际情况中,由于功率放大元件自身的物理特性和电路设计的限制,大多数功率放大元件的增益并非恒定不变。随着工作频率的升高,由于寄生电容、电感等因素的影响,功率放大元件的增益通常会逐渐降低。这就导致了输出功率与输入功率之间的线性关系被打破,出现非线性失真。这种非线性失真表现为信号产生谐波、互调产物等干扰成分,严重影响通信质量,如导致数据传输错误、语音通话不清晰等问题。因此,现有的射频功率放大器存在线性度低这一亟待解决的关键问题。


技术实现思路

1、本发明提供了一种射频功率放大器和通信装置,可以提高线性度。

2、第一方面,本发明提供了一种射频功率放大器,包括:第一晶体管、第二晶体管、隔直电容、第一偏置电路和第二偏置电路;第一晶体管用于对输入信号进行缓冲,第二晶体管用于对输入信号进行放大;隔直电容连接在第一晶体管的发射极与第二晶体管的基极之间,用于使第一晶体管和第二晶体管独立偏置;第一偏置电路与第一晶体管的基极连接,用于为第一晶体管提供第一偏置电压,以使第一晶体管工作于丙类偏置状态;第二偏置电路与第二晶体管的基极连接,用于为第二晶体管提供第二偏置电压,以使第二晶体管工作于乙类偏置状态或甲乙类偏置状态。

3、可选地,射频功率放大器还包括谐振匹配电路;谐振匹配电路连接于第一晶体管的发射极和隔直电容的第一端之间,用于拓宽射频功率放大器的带宽。

4、可选地,谐振匹配电路包括第一电容、第二电容、第一电感和第二电感;第一电容的第一端与第一晶体管的发射极连接,第一电容的第二端接地;第一电感的第一端与第一电容的第一端连接,第一电感的第二端接地;第二电容的第一端与隔直电容的第一端连接,第二电容的第一端接地;第二电感的第一端与第二电容的第一端连接,第二电感的第一端接地。

5、可选地,射频功率放大器还包括输入匹配电路;输入匹配电路连接于射频功率放大器的射频输入端以及第一晶体管的基极之间,用于实现射频输入端与第一晶体管之间的阻抗匹配。

6、可选地,输入匹配电路包括第一电阻和第三电容;第一电阻和第三电容并联,并连接于射频输入端与第一晶体管的基极之间。

7、可选地,射频功率放大器还包括第三电感和第四电感;第三电感的第一端连接电源,第三电感的第二端连接第一晶体管的集电极。第四电感连接于第一晶体管的集电极与第二晶体管的集电极之间。

8、可选地,当第一晶体管和第二晶体管均为异质结双极晶体管hbt时,第一偏置电压的范围为大于或者等于1.1v且小于或者等于1.25v,第二偏置电压的范围为大于或者等于1.25v且小于或者等于1.4v。

9、可选地,射频功率放大器还包括输出匹配电路,输出匹配电路连接于第二晶体管的集电极与射频功率放大器的射频输出端之间,用于实现射频输出端与第二晶体管之间的阻抗匹配。

10、可选地,输出匹配电路包括第五电感和第四电容;第五电感和第四电容并联,并连接于射频输出端与第二晶体管的集电极之间。

11、第二方面,本发明实施例还提供了一种通信装置,包括本发明任意实施例提供的射频功率放大器。

12、本发明实施例提供的射频功率放大器,包括第一晶体管、第二晶体管、隔直电容、第一偏置电路和第二偏置电路。第一晶体管用于对输入信号进行缓冲,第二晶体管用于对所述输入信号进行放大。通过使第一晶体管工作于丙类偏置状态,从而使其呈现出随功率ampm正向增大的特性,通过给第二晶体管提供第二偏置电压,可以使第二晶体管工作于乙类偏置状态或甲乙类偏置状态,从而使第二晶体管呈现出随功率增大而ampm负向增大特性。第一晶体管的ampm特性与第二晶体管形成互补。这种互补补偿了第二晶体管在高功率输出下的幅度-相位失真,使得射频功率放大器整体的ampm不大于1°,即输出信号的相位随输入信号幅度的变化较小,同时保持幅度-幅度失真不变,从而提高了射频功率放大器的线性度。

13、应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。



技术特征:

1.一种射频功率放大器,其特征在于,包括:第一晶体管、第二晶体管、隔直电容、第一偏置电路和第二偏置电路;

2.根据权利要求1所述的射频功率放大器,其特征在于,还包括谐振匹配电路;

3.根据权利要求2所述的射频功率放大器,其特征在于,所述谐振匹配电路包括第一电容、第二电容、第一电感和第二电感;

4.根据权利要求1所述的射频功率放大器,其特征在于,还包括输入匹配电路;

5.根据权利要求4所述的射频功率放大器,其特征在于,所述输入匹配电路包括第一电阻和第三电容;

6.根据权利要求1所述的射频功率放大器,其特征在于,还包括第三电感和第四电感;

7.根据权利要求1所述的射频功率放大器,其特征在于,当所述第一晶体管和所述第二晶体管均为异质结双极晶体管hbt时,所述第一偏置电压的范围为大于或者等于1.1v且小于或者等于1.25v,所述第二偏置电压的范围为大于或者等于1.25v且小于或者等于1.4v。

8.根据权利要求1所述的射频功率放大器,其特征在于,还包括输出匹配电路,所述输出匹配电路连接于所述第二晶体管的集电极与所述射频功率放大器的射频输出端之间,用于实现所述射频输出端与所述第二晶体管之间的阻抗匹配。

9.根据权利要求8所述的射频功率放大器,其特征在于,所述输出匹配电路包括第五电感和第四电容;

10.一种通信装置,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的射频功率放大器。


技术总结
本发明公开了一种射频功率放大器和通信装置,包括:第一晶体管、第二晶体管、隔直电容、第一偏置电路和第二偏置电路;第一晶体管用于对输入信号进行缓冲,第二晶体管用于对输入信号进行放大;隔直电容连接在第一晶体管的发射极与第二晶体管的基极之间,用于使第一晶体管和第二晶体管独立偏置;第一偏置电路与第一晶体管的基极连接,用于为第一晶体管提供第一偏置电压,以使第一晶体管工作于丙类偏置状态;第二偏置电路与第二晶体管的基极连接,用于为第二晶体管提供第二偏置电压,以使第二晶体管工作于乙类偏置状态或甲乙类偏置状态。本发明的射频功率放大器线性度高。

技术研发人员:张毓丹,马凯学,陈培涛,李鹏飞,傅海鹏
受保护的技术使用者:芯灵通(天津)科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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