输出匹配网络、射频功率放大器及无线通信装置的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉一种用于5g-nr 射频功率放大器的输出匹配网络、射频功率放大器及无线通信装置。


背景技术：

2.为了将无线通信信号传播一定的通讯距离，无线通信系统发射链路的射频功率放大器被用于将发射信号放大到一定功率水平，进而驱动天线将信号不失真地辐射到足够远的距离，以能够被接收设备检测出来。射频功率放大器输出功率越大，信号传播的距离越远。
3.5g-nr是基于ofdm的全新空口设计的全球性5g标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础，5g技术将实现超低时延、高可靠性。5g网络的主要优势在于，数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，最高可达10gbit/s，比当前的有线互联网要快，比先前的4g lte蜂窝网络快100倍。另一个优点是较低的网络延迟(更快的响应时间)，低于1毫秒，而4g为30-70毫秒。由于数据传输更快，对于射频前端模组中功率放大器提出了更加高的线性度要求，4g lte射频前端模块已经无法达到5g-nr的线性度要求。
4.传统的差分结构射频功率放大器输出匹配结构如图一所示， paout1和paout2分别连接pa的两个输出部分，tf为变压器，它与电感l1和电容c1组成差分架构的输出匹配网络(omn)。射频信号从paout1和paout2两个口输入，通过输出匹配网络omn 从射频信号输出口rfout馈送到天线ant发射出去。
5.因此，有必要提供一种新的用于5g-nr射频功率放大器及无线通信装置以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.针对以上相关技术的不足，本实用新型提出一种输出功率高、谐波抑制效果好的用于5g-nr射频功率放大器的输出匹配网络、射频功率放大器及无线通信装置。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种输出匹配网络，用于5g-nr射频功率放大器，所述输出匹配网络包括：
8.输出功率合成单元，所述输出功率合成单元用于接收两路输入信号并将两路所述输入信号转换为一路输出信号后输出；
9.第一输出匹配单元，所述第一输出匹配单元与所述输出功率合成单元连接，包括相互串联的第一电容和第一电感，所述第一电容的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端，所述第一电容的第二端连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端接地；
10.第二输出匹配单元，所述第二输出匹配单元与所述输出功率合成单元连接，包括相互并联的第二电容和第二电感，所述第二电容的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端，所述第二电感的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端；以及，
11.输出端，所述输出端分别连接至所述第二电容的第二端和所述第二电感的第二
端。
12.优选的，所述输出功率合成单元为变压器巴伦；所述变压器巴伦的初级线圈的第一端和第二端分别作为所述输出功率合成单元的第一输入端和第二输入端，用于分别接收两路所述输入信号；所述输出功率合成单元的次级线圈的第一端作为所述输出功率合成单元的输出端，所述输出功率合成单元的次级线圈的第二端接地。
13.优选的，所述第一电容和所述第一电感形成抑制二次谐振波的 trap架构，所述第二电容和所述第二电感形成抑制二次谐波的tank架构。
14.本实用新型还提供一种射频功率放大器，包括上述的输出匹配网络。
15.本实用新型还提供一种无线通信装置，包括上述的射频功率放大器。
16.与现有技术相比，本实用新型的用于5g-nr射频功率放大器的输出匹配网络、射频功率放大器及无线通信装置中，通过所述输出功率合成单元用于接收两路输入信号并将两路所述输入信号转换为一路输出信号后输出；所述第一输出匹配单元与所述输出功率合成单元连接，包括相互串联的第一电容和第一电感，所述第一电容的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端，所述第一电容的第二端连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端接地；所述第二输出匹配单元与所述输出功率合成单元连接，包括相互并联的第二电容和第二电感，所述第二电容的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端，所述第二电感的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端；以及，输出端，所述输出端分别连接至所述第二电容的第二端和所述第二电感的第二端，利用第一输出匹配单元和第二输出匹配单元进行二次谐波抑制后通过输出端输送到天线ant发射出去，提高了谐波的抑制能力，从而使得功率传递可靠性和一致性高的目的。
附图说明
17.下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
18.图1为本实用新型实施例提供的一种输出匹配网络的电路原理图；
19.图2为本实用新型实施例提供的一种输出匹配网络的谐波仿真图。
具体实施方式
20.下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
21.在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本实用新型的保护范围之内。
22.以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本实用新型可用以实施的特定实施例。本实用新型所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右、内、外、侧面等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。
23.第一方面，请参图1-2所示，其中，图1为本实用新型实施例提供的一种输出匹配网络的电路原理图，图2为本实用新型实施例提供的一种输出匹配网络的谐波仿真图。本实用新型提供了一种输出匹配网络100，所述输出匹配网络包括输入端paout1、输入端paout2、输出功率合成单元1、第一输出匹配单元2、第二输出匹配单元3、输出端rfout。
24.所述输出功率合成单元1用于接收两路输入信号并将两路所述输入信号转换为一路输出信号后输出。
25.所述第一输出匹配单元2与所述输出功率合成单元1连接，包括相互串联的第一电容c1和第一电感l1，所述第一电容c1的第一端e 连接至所述输出功率合成单元1的输出端，所述第一电容c1的第二端 f连接所述第一电感l1的第一端g，所述第一电感l1的第二端h接地。
26.具体的，通过输出功率合成单元1的输出端将一路输出信号输出到第一电容c1的第一端e，通过第一电容c1的第二端f传输到第一电感l1的第一端g，由第一电感l1的第二端h接地，用以实现输出的射频信号的谐波的抑制效果。
27.所述第二输出匹配单元与所述输出功率合成单元连接，包括相互并联的第二电容c2和第二电感l2，所述第二电容c2的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端，所述第二电感l2的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端；以及，输出端，所述输出端分别连接至所述第二电容c2的第二端和所述第二电感l2的第二端。
28.具体的，通过输出功率合成单元的输出端将一路输出信号输出到第二电容c2的第一端i和第二电感l2的第一端k，通过所述第二电容c2的第二端j连接至所述输出端rfout。通过第二电感l2的第一端k传输到第二电感l2，通过所述第二电感l2的第二端l连接至所述输出端。由于第二电容c2和第二电感l2并联设置，第二电容c2 的第二端j和第二电感l2的第二端l共同连接，用以实现输出的射频信号的二次谐波的抑制效果。
29.在本实施例中，所述输出功率合成单元1为变压器巴伦；所述变压器巴伦的初级线圈4的第一端a和第二端b分别作为所述输出功率合成单元1的第一输入端paout1和第二输入端paout2，用于分别接收两路所述输入信号；所述输出功率合成单元的次级线圈5的第一端作为所述输出功率合成单元的输出端，所述输出功率合成单元的次级线圈5的第二端接地。
30.具体的，所述功率合成单元1为变压器巴伦tf。变压器巴伦能够将两输入端的信号增强两倍后通过的一个输出进行输出信号，起到功率放大的效果。同时，变压器巴伦其结构简单，通过平面电路工艺制成的平面延迟线巴伦因体积小可实现产品小型化，同时，平面电路工艺制成的平面延迟线巴伦插损小，无需额外并联或串联多个片外无源元件即可达实现更好的传递功率，达到了功率传递可靠性和一致性高的目的。
31.具体的，通过初级线圈4的第一端a、初级线圈4的第二端b分别连接输入端paout1、输入端paout2，射频信号通过输入端paout1、输入端paout2传递到初级线圈4的第一端a、初级线圈4的第二端b上，使得初级线圈4将射频信号传递到次级线圈5上，并通过次级线圈5 的第一端c、次级线圈5的第二端d进行射频信号的传输，由于所述次级线圈5的第二端d接地，便于将输出信号进行两倍增强并由次级线圈5的第一端c输出。而所述次级线圈5的第一端c分别连接至所述第一输出匹配单元2和所述第二输出匹配单元3上，可以将输出信号进行分别谐波抑制后，通过第二输出匹配单元3经输出端rfout并馈送到天线ant发射出去，有
效进行功率输出信号的抑制。
32.在本实施例中，所述第一电容c1和所述第一电感l1形成抑制二次谐振波的trap架构，所述第二电容c2和所述第二电感l2形成抑制二次谐波的tank架构。
33.具体的，射频信号从射频信号输入口paout1和paout2输入，经过输出变压器tf将功率放大器射频信号合成一路信号，并经过第一电感l1与第一电容c1形成的trap架构和第二电感l2与第二电容c2 形成的tank架构的进行二次谐波抑制后到输出端rfout并馈送到天线 ant发射出去。
34.在本实施例中，如图1-2所示，功率合成单元1的次级线圈第一端串联第一输出匹配单元2和第二输出匹配单元3，第一输出匹配单元2用于对第一频段进行谐波抑制，第二输出匹配单元3用于对第二频段进行谐波抑制。以n40/n41频段为例，采用以上新架构仿真得到二阶谐波抑制能力提升了20db左右。
35.第二方面，本实用新型还提供一种射频功率放大器，包括上述本实用新型实施例的输出匹配网络100。
36.第三方面，本实用新型还提供一种无线通信装置，包括上述本实用新型实施例的射频功率放大器。
37.与现有技术相比，本实用新型的用于5g-nr射频功率放大器的输出匹配网络、射频功率放大器及无线通信装置中，通过所述输出功率合成单元1用于接收两路输入信号并将两路所述输入信号转换为一路输出信号后输出；所述第一输出匹配单元2与所述输出功率合成单元1连接，包括相互串联的第一电容c1和第一电感l1，所述第一电容c1的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端，所述第一电容 c1的第二端连接所述第一电感l1的第一端，所述第一电感l1的第二端接地；所述第二输出匹配单元3与所述输出功率合成单元1连接，包括相互并联的第二电容c2和第二电感l2，所述第二电容c2的第一端连接至所述输出功率合成单元1的输出端，所述第二电感l2的第一端连接至所述输出功率合成单元的输出端；以及，输出端rfout，所述输出端rfout分别连接至所述第二电容c2的第二端和所述第二电感 l2的第二端，利用第一输出匹配单元2和第二输出匹配单元3进行二次谐波抑制后通过输出端输送到天线ant发射出去，提高了谐波的抑制能力，从而使得功率传递可靠性和一致性高的目的。
38.需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。