用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器的制作方法

技术特征：
1.一种用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：包括相连接的：输入匹配电路、驱动级基极偏置电路、驱动级并联晶体管放大电路、驱动级负反馈电路、级间匹配电路、功率级基极偏置电路、功率级并联晶体管放大电路、功率级基极偏置电路及谐波抑制输出匹配电路；所述输入匹配电路，用于将放大器输入阻抗匹配至50欧姆源阻抗，以保证输入信号完整传输至功率放大器；所述驱动级基极偏置电路，用于给驱动级晶体管提供偏置电流，其输出端与驱动级晶体管基极相连，实现温度补偿特性，同时调整驱动级的am-am特性，使其在大功率输入下表现出的增益膨胀对功率级的增益压缩进行补偿，且加入了线性化器改善整体电路的am-pm失真；所述驱动级并联晶体管放大电路，用于对输入信号进行放大；所述驱动级负反馈电路，采用双并联负反馈回路，用于实现驱动级的负反馈机制；所述级间匹配电路，用于将功率级输入阻抗匹配至驱动级最佳负载阻抗的共轭，以保证驱动级输出信号有效的传输至功率级进行放大；所述功率级基极偏置电路，由电流镜构成，用于给功率级晶体管提供稳定的直流偏置，在输入功率变化的情况下稳定其发射结压降；所述功率级并联晶体管放大电路，用于对输入信号进行二次放大；所述谐波抑制输出匹配电路，用于实现基波阻抗匹配作用的同时对二次、三次谐波进行抑制，以进一步提升放大器的线性度。2.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：所述输入匹配电路采用l型高通匹配网络。3.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：所述驱动级基极偏置电路，包括由晶体管q
b1-q
b3
以及q0构成电流镜，在q
b2
的发射极加入相位补偿网络，用于获得与功率级相反的am-pm特性，并通过调整电阻r1的阻值对驱动级放大器非线性特性进行调节，实现预失真的作用；通过调节偏置电阻r1及r2的值，控制驱动级晶体管的基极偏置电流大小，使驱动级的增益膨胀补偿功率级的增益压缩特性，改善am-am失真；偏置电阻r1同时参与负反馈，与反馈电阻r
f1
和r
f2
相叠加，用于提升放大器宽带性能；偏置电路输出部分的线性化器由两个反向接入的基极-集电极二极管构成，其形成的反向电容c
bc-rb
用于抵消放大管q0的基极-集电极寄生电容c
bc
，以改善非线性失真。4.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：所述驱动级并联晶体管放大电路，根据输出功率水平逐级推进的工作原理确定所需驱动级晶体管的发射结面积，保证信号的逐级放大，提供给后级电路足够的线性输出功率。5.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：所述驱动级负反馈电路，在rlc支路上并联电容参与反馈回路的高频阻抗调节的基础上，将电阻r
f
分离为三部分，即r
f1
、r
f2
和r1，其中r1作为驱动级的偏置电阻；在双并联负反馈回路中，通过调节c
f2
改变负反馈回路的交流阻抗，控制高频负反馈深度，通过c
f2
、l
f
和c
f1
共同实现高频增益的协同调节。6.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：
所述级间匹配电路采用低q值宽带匹配，由电容、电感器件构成的t型高通网络，以实现阻抗匹配的同时对两级级间的直流偏置信号进行阻隔。7.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：所述功率级基极偏置电路，包括由晶体管q
b4-q
b6
以及q1构成电流镜，用于稳定放大管q1在不同功率水平下的偏置点，以扩宽其线性工作的范围。8.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：所述功率级并联晶体管放大电路，根据预设的输出功率计算所需的功率级晶体管的发射结面积，以保证信号放大至足够的功率水平传输至天线发射。9.根据权利要求1所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：所述谐波抑制输出匹配电路采用电感电容串联谐振的方式分别在输出端对二次、三次谐波呈现对地短路通路，串联电感电容经过等效变换等效为电容，与输出端串联电感构成低通lc网络，进行基波阻抗匹配，将功率放大器最佳负载阻抗匹配至50欧姆负载阻抗。10.根据权利要求4或8所述的用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，其特征在于：并联晶体管放大电路的设计遵循输出功率水平合理选择两级放大器的晶体管发射结面积，根据设计要求的输出功率p
out
，以及所选择工艺晶体管的发射极最大电流密度为j
c
，根据式(13)计算所需晶体管发射结面积大小；当功率放大器的线性输出功率为p
out
时，功率级所需晶体管发射结的总面积s为：其中v
max
为驱动级或功率级输出的最大电压摆幅，再根据驱动级或功率级的输出功率及对应功率增益计算所需的线性输入功率，考虑级间的损耗，计算得到第一级放大电路的输出功率，并根据式(13)计算所需晶体管发射结的总面积大小。

技术总结
本发明公开了一种用于短距离无线通信的高线性宽带功率放大器，采用两级预失真以及负反馈技术提高线性化性能，通过优化两级有源偏置电路以及第一级负反馈网络，来改善整体功率放大器的AM-AM失真，同时驱动级偏置电路中引入了线性化器补偿功率级的AM-PM失真，并采用新型双并联负反馈回路以获得良好的增益平坦度。同时在输出匹配网络中通过设计谐波陷阱对二次、三次谐波进行抑制，进一步提高整体电路的线性度。该功率放大器应用于短距离无线通信，在复杂的信号调制技术下，能以高保真度对具有高均峰比信号进行放大，满足无线通信系统严格的线性度规范。严格的线性度规范。严格的线性度规范。


技术研发人员：黄继伟 龚著浩 倪栋梁 李梁锋 吴维嘉
受保护的技术使用者：福建省福联集成电路有限公司
技术研发日：2022.09.06
技术公布日：2022/11/29