推挽功率放大电路的制作方法

1.本实用新型涉及射频技术领域，尤其涉及一种推挽功率放大电路。


背景技术：

2.第五代移动通信技术(5g)的关键性能目标是传输速率相比4g大幅提升，5g新技术需要采用频率更高、带宽更大、qam调制更高阶的射频前端模组，使其对射频前端模组中的功率放大器的设计提出更严苛的要求。
3.目前，推挽功率放大器因在射频前端模组中可满足频率更高、带宽更大和qam调制更高阶的需求，从而得到广泛应用。然而，目前业内的推挽功率放大器在工作时，对谐波信号进行抑制时的带宽性能较差，从而影响推挽功率放大器的整体性能。因此，如何提高对谐波信号进行抑制时的带宽性能成为目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种推挽功率放大电路，以解决无法对更宽频带的谐波信号进行抑制的问题。
5.一种推挽功率放大电路，包括第一功率放大器、第二功率放大器、第一巴伦、第一谐振电路和第二谐振电路；
6.所述第一功率放大器的输出端与所述第一巴伦的第一输入端相连，所述第二功率放大器的输出端与所述第一巴伦的第二输入端相连，所述第一巴伦的第一输出端与所述第一谐振电路相连，所述第一巴伦的第二输出端接地；所述第二谐振电路的第一端与所述第一巴伦的输入端相连，所述第二谐振电路的第二端接地；
7.所述第一谐振电路和所述第二谐振电路被配置为对所述推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制。
8.进一步地，所述第一谐振电路和所述第二谐振电路被配置为谐振在不同的频率点。
9.进一步地，所述第一谐振电路谐振在第一频率点；所述第二谐振电路谐振在第二频率点；所述第一频率点和所述第二频率点为所述推挽功率放大电路中的一个谐波信号所在频段内的两个不同的频率点。
10.进一步地，所述第一频率点和所述第二频率点为所述推挽功率放大电路中的一个偶次谐波信号所在频段内的两个不同的频率点。
11.进一步地，所述第一频率点和所述第二频率点为所述推挽功率放大电路中的二次谐波信号所在频段内的两个不同的频率点。
12.进一步地，随着所述第二谐振电路的谐振频率点的增大，所述推挽功率放大电路的谐波阻抗中的虚部阻抗在史密斯圆图上沿着电导圆逆时针旋转；随着所述第二谐振电路的谐振频率点的减小，所述推挽功率放大电路的谐波阻抗中的虚部阻抗在史密斯圆图上沿着电导圆顺时针旋转。
13.进一步地，所述第二谐振电路包括第一串联谐振电路和第二串联谐振电路；
14.所述第一串联谐振电路的第一端与所述第一巴伦的第一输入端相连，所述第一串联谐振电路的第二端接地；
15.所述第二串联谐振电路的第一端与所述第一巴伦的第二输入端相连，所述第二串联谐振电路的第二端接地；
16.所述第一串联谐振电路的谐振频率点与所述第二串联谐振电路的谐振频率点相同。
17.进一步地，所述第一谐振电路包括并联的第一电感和第一电容；所述第一串联谐振电路包括串联的第二电感和第二电容；所述第二串联谐振电路包括串联的第三电感和第三电容。
18.进一步地，所述第二谐振电路还被配置为使所述推挽功率放大电路工作在f类状态或逆f类状态。
19.进一步地，所述第一功率放大器为bjt管，包括基极、集电极和发射极，所述第一功率放大器的基极被配置为接收第一射频输入信号，所述第一功率放大器的集电极耦合至所述第一巴伦的第一输入端，所述第一功率放大器的发射极接地；
20.所述第二功率放大器为bjt管，包括基极、集电极和发射极，所述第二功率放大器的基极被配置为接收第二射频输入信号，所述第二功率放大器的集电极耦合至所述第一巴伦的第二输入端，所述第二功率放大器的发射极接地。
21.上述推挽功率放大电路，推挽功率放大电路包括第一功率放大器、第二功率放大器、第一巴伦、第一谐振电路和第二谐振电路；第一功率放大器的输出端与第一巴伦的第一输入端相连，第二功率放大器的输出端与第一巴伦的第二输入端相连，第一巴伦的第一输出端与第一谐振电路相连，第一巴伦的第二输出端接地；第二谐振电路的第一端与第一巴伦的输入端相连，第二谐振电路的第二端接地；第一谐振电路和第二谐振电路被配置为对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制。在本实施例中，通过将第一谐振电路串联在第一巴伦的输出端，即将第一谐振电路串联在第一巴伦的次级绕组，将第二谐振电路的第一端与第一巴伦的输入端相连，第二谐振电路的第二端接地，即将第二谐振电路并联在第一巴伦的初级绕组，以使第二谐振电路和第一谐振电路共同作用对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制，从而能够在保证不影响基波信号的同时提高对谐波信号进行抑制的能力，优化对谐波信号进行抑制时的带宽性能。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本实用新型一实施例中推挽功率放大电路的一电路示意图；
24.图2是本实用新型一实施例中推挽功率放大电路的另一电路示意图；
25.图3是本实用新型一实施例中推挽功率放大电路的另一电路示意图。
26.图中：10、第一功率放大器；20、第二功率放大器；30、第一巴伦；40、第一谐振电路；
50、第二谐振电路；51、第一串联谐振电路；52、第二串联谐振电路。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
29.应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
30.空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
…
下面”和“在
…
下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
31.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
32.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
33.本实施例提供一种推挽功率放大电路，如图1所示，包括第一功率放大器10、第二功率放大器20、第一巴伦30、第一谐振电路40和第二谐振电路50；第一功率放大器10的输出端与第一巴伦30的第一输入端相连，第二功率放大器20的输出端与第一巴伦30的第二输入端相连，第一巴伦30的第一输出端与第一谐振电路40相连，第一巴伦30的第二输出端接地；
第二谐振电路50的第一端与第一巴伦30的输入端相连，第二谐振电路50的第二端接地；第一谐振电路40和第二谐振电路50被配置为对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制。
34.在一具体实施例中，推挽功率放大电路包括第一功率放大器10和第二功率放大器20。该第一功率放大器10的输入端被配置为接收第一射频输入信号，该第一功率放大器10的输出端被配置为输出第一射频放大信号，该第一功率放大器10被配置为对第一射频输入信号进行放大，输出第一射频放大信号。该第二功率放大器20的输入端被配置为接收第二射频输入信号，该第二功率放大器20的输出端被配置为接收第二射频放大信号，该第二功率放大器20被配置为对该第二射频输入信号进行放大，输出第二射频放大信号。
35.可选地，推挽功率放大电路包括第二巴伦(图中未示出)，第二巴伦的第一输入端用于接收第一射频信号，第二巴伦的第二输入端接地，第二巴伦的第一输出端与第一功率放大器10的输入端相连，被配置为输出第一射频输入信号至第一功率放大器10，第二巴伦的第二输出端与第二功率放大器20的输入端相连，被配置为输出第二射频输入信号至第二功率放大器20。该第二巴伦被配置为将不平衡的第一射频信号转换成平衡的第一射频输入信号和第二射频输入信号，即第一射频输入信号和第二射频输入信号为大小相等、相位相反的射频信号。
36.在一具体实施例中，如图1所示，第一功率放大器10的输出端与第一巴伦30的第一输入端相连，第二功率放大器20的输出端与第一巴伦30的第二输入端相连，第一巴伦30的第一输出端与第一谐振电路40相连，第一巴伦30的第二输出端接地。在本实施例中，第一功率放大器10的输出端向第一巴伦30的第一输入端输出第一射频放大信号，第二功率放大器20的输出端向第一巴伦30的第二输入端输出第二射频放大信号，第一巴伦30对该第一射频放大信号和该第二射频放大信号进行转换，从第一巴伦30的第一输出端输出射频输出信号。第一谐振电路40被配置为对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制。
37.在一具体实施例中，如图3所示，第一功率放大器10为bjt管，包括基极、集电极和发射极，第一功率放大器10的基极被配置为接收第一射频输入信号，第一功率放大器10的集电极耦合至第一巴伦30的第一输入端，第一功率放大器10的发射极接地；第二功率放大器20为bjt管，包括基极、集电极和发射极，第二功率放大器20的基极被配置为接收第二射频输入信号，第二功率放大器20的集电极耦合至第一巴伦30的第二输入端，第二功率放大器20的发射极接地。
38.可选地，该谐波信号可以为奇次谐波信号也可以为偶次谐波信号。在本实施例中，谐波信号优先为偶次谐波信号。例如二次谐波信号、四次谐波信号和六次谐波信号中的一种。由于推挽功率放大电路中谐波分量最多的是二次谐波信号，导致二次谐波信号对推挽功率放大电路的影响较大，因此，偶次谐波信号优选为二次谐波信号。
39.作为一示例，当推挽功率放大电路的工作频段不同时，谐波信号所在的带宽范围也不同。示例性地，当推挽功率放大电路的工作频段为中频段，例如，推挽功率放大电路的工作频段f0位于1710-2025mhz，则二次谐波信号2f0的带宽范围为3420-4050mhz。在本示例中，当推挽功率放大电路工作在低频段或者高频段时，对应的二次谐波信号的带宽范围为推挽功率放大电路的工作频段所在范围的二倍。
40.需要说明的是，第一巴伦30的第一输出端与第一谐振电路40相连，第一巴伦30的第二输出端接地，以通过第一谐振电路40对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制。在第
一谐振电路40对谐波信号进行抑制时，一方面，第一谐振电路40需要保证对谐波信号进行抑制的抑制能力，还需保证第一谐振电路40带来的插损不能过大，另一方面，第一谐振电路40不能影响推挽功率放大电路的基波信号。然而，在实际应用过程中，为了同时满足上述条件，会导致第一谐振电路40进行谐波抑制时的带宽性能较差，即无法全面覆盖该谐波信号所在的带宽范围。
41.因此，为了实现更好的谐波信号的抑制效果，在一具体实施例中，推挽功率放大电路还包括第二谐振电路50，第二谐振电路50的第一端与第一巴伦30的输入端相连，第二谐振电路50的第二端接地。第二谐振电路50被配置为对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制。可选地，该谐波信号为偶次谐波信号。优选地，偶次谐波信号为二次谐波信号。其中，第二谐振电路50同样需要优先保证谐波信号的抑制度以及保证不影响推挽功率放大电路的基波信号，同时还能弥补第一谐振电路40的带宽性能。在本实施例中，通过将第一谐振电路40与第一巴伦30的输出端相连，将第二谐振电路50的第一端与第一巴伦30的输入端相连，第二谐振电路50的第二端接地，以使第二谐振电路50和第一谐振电路40共同作用对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制，从而能够在保证谐波抑制度和保证不影响基波信号的同时提高对谐波信号进行抑制的能量，优化对谐波信号进行抑制时的带宽性能。
42.在一实施例中，第一谐振电路40和第二谐振电路50被配置为谐振在不同的频率点。
43.在一具体实施例中，第一谐振电路40的谐振频率点与第二谐振电路50的谐振频率点不同。在第一谐振电路40和第二谐振电路50对推挽功率放大电路的谐波信号进行抑制时，第一谐振电路40在对应的谐振频率点上形成一个谐波抑制峰点，第二谐振电路50在对应的谐振频率点上形成另一个谐波抑制峰点。相比于仅通过第一谐振电路40对谐波信号进行抑制，或者仅通过第二谐振电路50对谐波信号进行抑制，本实施例通过使第一谐振电路40对应的谐振频率点与第二谐振电路50对应的谐振频率点之间形成频率区间，在第一谐振电路40和第二谐振电路50的共同作用下，对频率位于该频率区间的谐波信号进行抑制，能够优化对谐波信号进行抑制时的带宽性能。
44.在一实施例中，第一谐振电路40谐振在第一频率点；第二谐振电路50谐振在第二频率点；第一频率点和第二频率点为推挽功率放大电路中的一个谐波信号所在频段内的两个不同的频率点。
45.在一具体实施例中，第一频率点和第二频率点为推挽功率放大电路中的一个偶次谐波信号所在频段内的两个不同的频率点。
46.作为优选地，第一频率点和第二频率点为推挽功率放大电路中的二次谐波信号所在频段内的两个不同的频率点。
47.示例性地，以推挽功率放大器工作在中频段为例进行说明，当推挽功率放大电路的工作频段为中频段，由于一般情况下，功率放大器(包括推挽功率放大器)产生的谐波分量中二次谐波信号的谐波分量最多，因此，在二次谐波信号对应的频段(即带宽)内选择第一谐振电路40的第一频率点以及第二谐振电路50的第二频率点。例如，推挽功率放大电路的工作频段f0位于1710-2025mhz，则二次谐波信号2f0的带宽范围为3420-4050mhz，则从3420-4050mhz选择两个不同频率点作为第一频率点和第二频率点。作为优选地，将3420-4050mhz的两个端点的附近分别选取第一频率点和第二频率点，能够对更宽频段的谐波信
号进行抑制，进而提高谐波信号的抑制效果。
48.在一实施例中，随着第二谐振电路50的谐振频率点的增大，推挽功率放大电路的谐波阻抗中的虚部阻抗在史密斯圆图上沿着电导圆逆时针旋转；随着所述第二谐振电路50的谐振频率点的减小，所述推挽功率放大电路的谐波阻抗中的虚部阻抗在史密斯圆图上沿着电导圆顺时针旋转。
49.在一具体实施例中，在加入第二谐振电路50之后，根据推挽功率放大电路的二阶谐波阻抗的计算公式：其中，z0为第二谐振电路50的谐波阻抗的虚部阻抗，c为电容值，l为电感值，w为推挽功率放大电路的角频率，w＝2πf，其中，f为推挽功率放大电路的工作频率。
50.由于第二谐振电路50的第一端与第一巴伦30的输入端相连，第二谐振电路50的第二端接地，所以推挽功率放大电路的角频率w0满足：则推挽功率放大电路的谐波阻抗的虚部阻抗im(z0)＝0，其中，l0第二谐振电路50的电感值，c0为第二谐振电路50的电容值。当第二谐振电路50中的电感值l发生增量变换时，即第二谐振电路50的电感值为l＝l0 δl，其中，δl为电感值的变化量，则在推挽功率放大电路加入第二谐振电路50前后的角频率相同时，即w＝w0，则im(z0)＝0 jw0δl，其中，jw0δl反应出推挽功率放大电路的谐波阻抗中的虚部阻抗在史密斯圆图上的轨迹。
51.根据推挽功率放大电路工作频率，可以确定谐波信号的频率，例如二次谐波信号的频率为推挽功率放大电路的工作频率的二倍，然后将第二谐振电路50的谐振频率点与二次谐波信号的频率匹配，以对二次谐波信号进行抑制，因此，推挽功率放大电路的工作频率越大时，第二谐振电路50的谐振频率点也越大，推挽功率放大电路的工作频率越小时，第二谐振电路50的谐振频率点也越小。
52.若第二谐振电路50的谐振频率点增大，根据谐振频率点计算公式：其中，f0为第二谐振电路50的谐振频率点，c为电容值，l为电感值。第二谐振电路50的谐振频率点增大，第二谐振电路50的电感值l减小，即-δl，则jwδl反应出推挽功率放大电路的谐波阻抗中的虚部阻抗在史密斯圆图上沿着电导圆逆时针旋转。第二谐振电路50的谐振频率点减小，第二谐振电路50的电感值l增大，即 δl，则jwδl反应出推挽功率放大电路的谐波阻抗中的虚部阻抗在史密斯圆图上沿着电导圆顺时针旋转。
53.在一实施例中，如图2所示，第二谐振电路50包括第一串联谐振电路51和第二串联谐振电路52；第一串联谐振电路51的第一端与第一巴伦30的第一输入端相连，第一串联谐振电路51的第二端接地；第二串联谐振电路52的第一端与第一巴伦30的第二输入端相连，第二串联谐振电路52的第二端接地；第一串联谐振电路51的谐振频率点与第二串联谐振电路52的谐振频率点相同。
54.在一具体实施例中，第一串联谐振电路51和第二串联谐振电路52。第一串联谐振电路51的谐振频率点与第二串联谐振电路52的谐振频率点相同，以对相同频率的谐波信号
进行抑制。
55.在一具体实施例中，第一串联谐振电路51的第一端与第一巴伦30的第一输入端相连，第一串联谐振电路51的第二端接地；第二串联谐振电路52的第一端与第一巴伦30的第二输入端相连，第二串联谐振电路52的第二端接地。在本实施例中，通过将第一串联谐振电路51的第一端与第一巴伦30的第一输入端相连，将第一串联谐振电路51的第二端接地，并将第二串联谐振电路52的第一端与第一巴伦30的第二输入端相连，第二串联谐振电路52的第二端接地，且保证第一串联谐振电路51的谐振频率点与第二串联谐振电路52的谐振频率点相同，从而保证在实现对谐波信号进行抑制的同时，保证推挽功率放大电路的平衡性。
56.在一实施例中，第一谐振电路40包括并联的第一电感l41和第一电容c41；第一串联谐振电路51包括串联的第二电感l511和第二电容c511；第二串联谐振电路52包括串联的第三电感l521和第三电容c521。
57.在一具体实施例中，第一谐振电路40包括并联的第一电感l41和第一电容c41，以形成带阻结构的电路，从而使第一谐振电路40具有良好的谐波信号抑制度，并且不会影响推挽功率放大电路的基波信号。
58.在一具体实施例中，第一串联谐振电路51包括串联的第二电感l511和第二电容c511；第二串联谐振电路52包括串联的第三电感l521和第三电容c521，从而使第一串联谐振电路51和第二串联谐振电路52形成带通结构，从而使第一串联谐振电路51和第二串联谐振电路52具有良好的谐波信号抑制度，并且不会影响推挽功率放大电路的基波信号。
59.在一实施例中，第二谐振电路50还被配置为使推挽功率放大电路工作在f类状态或逆f类状态。
60.在一具体实施例中，通过将第二谐振电路50的第一端与第一巴伦30的输入端相连，第二谐振电路50的第二端接地，当第二谐振电路50对谐波信号的阻抗在斯密斯圆图上的短路点时，第二谐振电路50使推挽功率放大电路工作在f类状态；第二谐振电路50对谐波信号的阻抗在斯密斯圆图上的开路点时，第二谐振电路50使推挽功率放大电路工作在逆f类状态。
61.在本实施例中，通过第二谐振电路50使推挽功率放大电路工作在f类状态或逆f类状态，能够提高推挽功率放大电路的线性度和功率附加效率。
62.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。