本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是涉及一種具有高線性度的復合管射頻功率放大器。

背景技術(shù)：

隨著當代無線通信技術(shù)的不斷深入發(fā)展，通信系統(tǒng)需要支持的數(shù)據(jù)傳輸速率越來越大，這大大提高了信號的調(diào)制密度以及帶寬，因此也對與系統(tǒng)的線性度提出了越來越嚴苛的要求。

射頻信號發(fā)射模塊主要任務(wù)是將射頻信號放大到足夠的功率以保證所建立的通信信道有足夠的信號噪聲比，是射頻無線通信設(shè)備中最重要的組成部分之一。其中，功率放大器是主要產(chǎn)生射頻功率的元件并直接驅(qū)動天線，因此其性能很大程度上影響整個無線通信系統(tǒng)的參數(shù)如信號失真度(由功率放大器的線性度決定)、傳輸距離、以及系統(tǒng)溫度和能耗等。

在目前的無線通訊系統(tǒng)中，實現(xiàn)大功率放大通常需要進行多路功率放大器的功率合成，最常見的是兩路功率合成。一般來說，功率合成是通過將兩路相同的功率放大器相合成，這種方法雖然能夠使輸出功率加倍，但是相對于單路功率放大器而言并不提高線性度。隨著最新通信系統(tǒng)標準對線性度的不斷提高，單路功率放大器的線性度已逐漸不能滿足需求。因此以提高線性度為目標的功率合成技術(shù)顯得日益重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種與現(xiàn)有功率合成放大器相比具有更高線性度的復合管射頻功率放大器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的復合管射頻功率放大器，包括：

第一、第二半導體功率晶體管M1、M2，第一、第二輸入偏置電路LC1、LC2，第一～第三電容C1～C3，第一電感L1，實現(xiàn)隔離直流及交流短路功能的隔直交短裝置D，實現(xiàn)輸入阻抗匹配及功率分配的輸入網(wǎng)絡(luò)IN，以及實現(xiàn)輸出阻抗匹配及功率合成的輸出網(wǎng)絡(luò)OUT；

輸入網(wǎng)絡(luò)IN和輸出網(wǎng)絡(luò)OUT為本領(lǐng)域的常用技術(shù)，本領(lǐng)域人員能根據(jù)具體電路要求通過多種實施方式實現(xiàn)輸入網(wǎng)絡(luò)IN和輸出網(wǎng)絡(luò)OUT(輸入網(wǎng)絡(luò)IN和輸出網(wǎng)絡(luò)OUT結(jié) 構(gòu)可以相同也可以不同)。例如，輸入網(wǎng)絡(luò)IN包括：電感LX一端連接復合管射頻功率放大器的第一端P1并通過電容CX1接地，另一端連接于串聯(lián)的電容CX2和CX3之間；或，輸入網(wǎng)絡(luò)IN包括：電感LX1和電感LX2一端相連后連接復合管射頻功率放大器的第一端P1并通過電容CX接地；電感LX1和LX2的另一端分別連接半導體功率晶體管M1和M2的第二端；輸出網(wǎng)絡(luò)OUT包括：一端通過一個電容CX接地的電感LX。

第一半導體功率晶體管M1和第二半導體功率晶體管M2的第二端通過輸入網(wǎng)絡(luò)IN連接復合管射頻功率放大器的第一端P1；

第一半導體功率晶體管M1和第二半導體功率晶體管M2的第三端相連通過輸出網(wǎng)絡(luò)OUT連接復合管射頻功率放大器的第二端P2并通過第一電感L1接外部電源接入端VDD，外部電源接入端VDD通過第二電容C2接地；

第一半導體功率晶體管M1和第二半導體功率晶體管M2的第一端分別接地；

第一輸入偏置電路LC1一端連接第一半導體功率晶體管M1第二端另一端接第一偏置電壓V1并通過第一電容C1接地；

第二輸入偏置電路LC2一端連接第二半導體功率晶體管M2第二端另一端接第二偏置電壓V2并通過第三電容C3接地；

隔直交短裝置D連接在第一半導體功率晶體管M1和第二半導體功率晶體管M2第二端之間；

其中，第一偏置電壓V1不等于第二偏置電壓V2，V1≠V2；

其中，第一輸入偏置電路LC1、第二輸入偏置電路LC2為電感、電阻或并聯(lián)電容電感諧振器。

其中，第一偏置電壓V1、第二偏置電壓V2的范圍為大于等于零小于等于外部電源電壓Vdd,V1∈[0，Vdd]，V2∈[0，Vdd]。

其中，其中，第一半導體功率晶體管M1、第二半導體功率晶體管M2為NMOS(N型金屬-氧化物-半導體)、PMOS(P型金屬-氧化物-半導體)、HBT(異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管)、HEMT(高電子遷移率晶體管)或LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體)。

發(fā)明結(jié)構(gòu)工作原理：構(gòu)成復合管射頻功率放大器的核心為復合功率管，由半導體功率晶體管M1和M2組成。M1和M2工作時分別偏置在不同的類別(A類，以第二半導體功率晶體管M2為例進行說明；B類，以第一半導體功率晶體管M1為例進行說明)。其中， B類偏置的偏置電壓V1在第一半導體功率晶體管M1的開啟電壓VT附近，而A類偏置的偏置電壓V2則明顯高于開啟電壓VT。B類功放的“功率-增益”曲線如圖3a所示，由于B類功放隨著功率的變化有著比較嚴重的自偏置效應，因此B類功放的增益隨著功率增大會出現(xiàn)增益擴張的情況，這是產(chǎn)生AM-AM非線性的主要原因。而A類功放的“功率-增益”曲線如圖3b所示，其增益在功放飽和以前隨功率增大緩慢地單調(diào)減小。這兩條增益曲線在一定的偏執(zhí)電壓(V1，V2)以及一定的晶體管尺寸(WM1，WM2)的條件下相疊加組成復合管，可以使得總功率放大器的“功率-增益”曲線在功率放大器非飽和區(qū)域消除AM-AM非線性效應，如圖3c所示。因此，本發(fā)明所揭示的技術(shù)能大大地提高功率放大器的線性度。

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1是本發(fā)明復合管射頻功率放大器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明復合管射頻功率放大器一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3a是“功率-增益”曲線示意圖一。

圖3b是“功率-增益”曲線示意圖二。

圖3c是“功率-增益”曲線示意圖三。

具體實施方式

如圖2所示，本發(fā)明復合管射頻功率放大器的一實施例，包括：第一、第二半導體功率晶體管M1、M2(本實施例中M1、M2為NMOS)，第一、第二輸入偏置電路LC1、LC2(本實施例中LC1、LC2為并聯(lián)電容電感諧振器)，第一～第三電容C1～C3，第一電感L1，實現(xiàn)隔離直流及交流短路功能的隔直交短裝置D(本實施例為一電容)，實現(xiàn)輸入阻抗匹配及功率分配的輸入網(wǎng)絡(luò)IN，以及實現(xiàn)輸出阻抗匹配及功率合成的輸出網(wǎng)絡(luò)OUT；

本實施例的輸入網(wǎng)絡(luò)IN包括：電感LX一端連接復合管射頻功率放大器的第一端P1并通過電容CX1接地，另一端連接于串聯(lián)的電容CX2和CX3之間；輸出網(wǎng)絡(luò)OUT包括：一端通過一個電容CX4接地的電感LX1。

第一半導體功率晶體管M1和第二半導體功率晶體管M2的第二端(柵極)通過輸入網(wǎng)絡(luò)IN連接復合管射頻功率放大器的第一端P1；

第一半導體功率晶體管M1和第二半導體功率晶體管M2的第三端(漏極)相連通過 輸出網(wǎng)絡(luò)OUT連接復合管射頻功率放大器的第二端P2并通過第一電感L1接外部電源接入端VDD，外部電源接入端VDD通過第二電容C2接地；

第一半導體功率晶體管M1和第二半導體功率晶體管M2的第一端(源極)分別接地；

第一輸入偏置電路LC1一端連接第一半導體功率晶體管M1第二端另一端接第一偏置電壓V1并通過第一電容C1接地；

第二輸入偏置電路LC2一端連接第二半導體功率晶體管M2第二端另一端接第二偏置電壓V2并通過第三電容C3接地；

隔直交短裝置D連接在第一半導體功率晶體管M1第二端和第二半導體功率晶體管M2第二端之間；

其中，第一偏置電壓V1不等于第二偏置電壓V2，V1≠V2；

其中，第一輸入偏置電路LC1、第二輸入偏置電路LC2還可以采用電感或電阻。

其中，第一偏置電壓V1、第二偏置電壓V2的范圍為大于等于零小于等于外部電源電壓VDD,V1∈[0，VDD]，V2∈[0，VDD]。

其中，第一半導體功率晶體管M1、第二半導體功率晶體管M2還可以采用PMOS(P型金屬-氧化物-半導體)、HBT(異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管)、HEMT(高電子遷移率晶體管)或LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體)。

以上通過具體實施方式和實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。