30-500MHz射频功率放大器技术

    此时信号将产生非线性，其功率需要小于-10dbm才能实现线性输出，此时射频功率放大器电路的线性增益为-10db，因此，其线性输出功率范围为：-45dbm～-10dbm。上述高、中、低功率模式中有功率等级的交叠，这是窄带物联网技术平台的要求，这样可保证应用端配置的灵活性。比如同样功率等级下，选择耗电小的功率模式等。这样发射信号功率即输出功率覆盖了-45dbm到，总共，可满足广域的信号覆盖要求。参见图1a和图1b，在射频功率放大器电路已经加强负反馈基础上(引入负反馈电路)，调节各级晶体管的偏置电路(例如调节t2和t4漏极的偏置电流，或者调节t3和t5漏极的偏置电压)，再在输入匹配电路之前引入可控衰减电路，可以进一步降低增益。从理论来讲，可控衰减电路通过设计可以满足负增益的需求。这里，可控衰减电路需要考虑尽量降低其对放大器输入匹配电路的影响，它好可以与输入匹配电路的设计融合。另外，需要射频功率放大器电路在没有处于负增益工作模式下时，具有适当的射频传导功率容量和静电保护能力(electro-staticdischarge，esd)。本申请实施例提供一种射频功率放大器电路，如图2所示，与图1a相比，在输入端口和输入匹配电路之间插入可控衰减电路。稳定性是指放大器在环境(如温度、信号频率、源及负载等)变化比较大的情况 下依1日保持正常工作特性的能力。30-500MHz射频功率放大器技术

    并对漏级供电电压vcc进行控制，从而使偏置电路中漏级电流、栅级电压变大，使射频功率放大器电路的整体增益满足要求。本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：在信号的输入端设计可变衰减电路，在实现射频功率放大器电路负增益的同时，对非负增益模式下该电路性能的影响很小，并且加强了对输入端口的静电保护，电路结构简单，占用芯片面积小，能有效的降低硬件成本。本发明实施例还提供了一种增益控制方法，应用于上述实施例中的的射频功率放大器电路，包括：终端中的微控制器通过通信模组接收到控制信息后，确定射频功率放大器电路的工作模式，并通过发送模式控制信号控制射频功率放大器电路进入工作模式；可控衰减电路，根据终端中微处理器发送的模式控制信号，实现射频功率放大器电路的负增益模式与非负增益模式之间的切换；输入匹配电路，使可控衰减电路和驱动放大电路之间阻抗匹配；驱动放大电路，放大输入匹配电路输出的信号；反馈电路，调节射频功率放大器电路的增益；级间匹配电路，使驱动放大电路和功率放大电路之间阻抗匹配；功率放大电路，放大级间匹配电路输出的信号；输出匹配电路，使射频功率放大器电路和后级电路之间阻抗匹配。其中。中山射频功率放大器生产厂家微波固态功率放大器通常安装在一个腔体内，由于频率高，往往容易产生寄 生藕合与干扰。

    因为栅长l固定，因此可以通过设计栅宽w得到寄生电阻大小为ron的mos管。寄生电容coff＝fom/ron，fom为半导体工艺商提供的参数，单位为fs(飞秒)，在寄生电阻ron确定后，可确定寄生电容coff的大小，如此，即可确定可控衰减电路中开关的相关参数。在一个可能的示例中，可控衰减电路包括电阻、备用电阻rn、电感、开关和备用开关tn，开关的栅级与电阻的端连接，电阻的第二端连接电压信号，开关的漏级与备用开关的源级连接，开关的源级接地，备用开关的栅级连接备用电阻的端，备用电阻的第二端连接电压信号，备用开关的漏级连接电感的端，电感的第二端连接输入信号；其中，开关和备用开关，用于响应微处理器发出的控制信号使自身处于关断状态，以使可控衰减电路处于无衰减状态，实现射频功率放大器电路处于非负增益模式；还用于响应微处理器发出的第二控制信号使自身处于导通状态，以使可控衰减电路处于衰减状态，实现射频功率放大器电路处于负增益模式；其中，控制信号为具有电压值的电压信号，第二控制信号为具有第二电压值的电压信号，电压值与第二电压值不同。其中，为进一步提高耐压能力和静电保护能力，可采用如图9所示的可控衰减电路，将第二电阻替换成备用开关和备用电阻。

    nmos管mn07的漏极和nmos管mn08的漏极分别连接第三变压器t03的原边。在第二主体电路率放大器中源放大器的栅极与激励放大器的输出端连接，功率放大器栅放大器的漏极连接第四变压器的原边。如图3所示，nmos管mn13的栅极、nmos管mn14的栅极为功率放大器的输入端，nmos管mn13的栅极、nmos管mn14的栅极与激励放大器的输出端连接。nmos管mn15的漏极和nmos管mn16的漏极分别连接第四变压器t04的原边。nmos管mn05的源极、nmos管mn06的源极接地，nmos管mn13的源极、nmos管mn14的源极接地。nmos管mn07的栅极和nmos管mn08的栅极通过电容c06和电感l02接地，nmos管mn15的栅极和nmos管mn16的栅极通过电容c13和电感l05接地。第三变压器t02原边的中端通过电感l03接电源电压vdd，第三变压器t02原边的中端还连接接地电容c08。第四变压器t04原边的中端通过电感l06接电源电压vdd，第四变压器t04原边的中端还连接接地电容c15。本申请实施例提供的高线性射频功率放大器，通过自适应动态偏置电路和两个主体电路，不提高了射频功率放大器的线性度，还提高了射频功率放大器的输出功率。图4示例性地示出了本申请实施例提供的高线性射频功率放大器中自适应动态偏置电路对应的偏置电压曲线图。微波功率放大器的输出功率主要有两个指标：饱和输出功率；ldB压缩点输出功率。

    具体地，第二pmos管mp01的源极通过电阻r13接电源电压vdd。第二nmos管mn18的栅极与第二pmos管mp01的栅极连接后与nmos管mn17的漏极连接。第三nmos管mn19的漏极与第三pmos管mp02的漏极连接，第三nmos管mn19的源极接地，第三pmos管mp02的源极接电源电压，第三nmos管mn19的栅极与漏极连接，第三pmos管mp02的栅极和漏极连接。第二nmos管mn18的漏极与第二pmos管mp01的漏极的公共端记为连接点a，第三nmos管mn19的漏极与第三pmos管mp02的漏极的公共端记为第二连接点b，连接点a与第二连接点b连接,第二连接点b通过电阻r15接自适应动态偏置电路的输出端vbcs_pa，输出端vbcs_pa用于为功率放大器源放大器的栅极提供偏置电压。第四nmos管mn20的漏极与第四pmos管mp03的漏极连接后与pmos管mp04的栅极连接，第四nmos管mn20的源极接地，第四pmos管mp03的源极接电源电压vdd，第四nmos管mn20的栅极和第四pmos管mp03的栅极连接后与nmos管mn17的漏极连接。pmos管mp04的漏极通过电阻r17接自适应动态偏置电路的第二输出端vbcg_pa，第二输出端vbcg_pa用于为功率放大器栅放大器的栅极提供偏置电压。图3示出了本申请一实施例提供的高线性射频功率放大器的电路原理图。谐波抑制，功率放大器的非线性特性使输出包含基波信号同时在各项谐波幅度大小与信号大小呈一定的比例关系。广州30-500MHz射频功率放大器

输出匹配电路确定后功率放大器的输出功率及效率也基本确定了但它 的增益平坦度并不一定满足技术指标的要求。30-500MHz射频功率放大器技术

    gate)电压偏置电路由内部电压源vg、r8、r9和c13按照图7所示连接而成。r8、r9和c13组成的t型网络，起到隔离t3栅极较弱射频电压摆幅的作用。在实际模拟电路中设计电压源，可将vg电压分成多个档位，通过数字寄存器(属于微控制器)控制切换vg档位，达到t3栅极电压切换的效果。其中，t4和t5组成的叠管结构，与t2和t3组成的叠管结构，是一样的。t2和t3和器件尺寸一样，t4和t5和器件尺寸一样。t2(t3)：t4(t5)的器件尺寸之比是2:5的关系。比如：t2和t3的mos管的沟道宽度为2mm左右，t4和t5的mos管的沟道宽度为5mm。则在非负增益模式下：vcc＝，t2的偏置电流ib＝12ma左右，t4的偏置电流ib＝45ma左右，t3管和t5管的vg＝。在负增益模式下：vcc＝，t2的偏置电流ib＝2ma左右；t4的偏置电流ib＝6ma左右；t3管和t5管的vg＝。在本申请文件实施例提供的射频功率放大器电路中，为了说明输入匹配的可控衰减电路设计，对级间匹配电路进行了简化处理，实际的级间匹配电路是一个较为复杂的lccl网络。级间匹配电路中的c7的电容数值较大，c7使r6在射频频率上并联接地。需要注意的是，在本申请实施例中，匹配这个概念针对的是射频信号，c7表示射频的短路，可在射频等效电路中省去。此外。30-500MHz射频功率放大器技术

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