河南宽带射频功率放大器设计

    LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波射频信号放大且失真较小。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化，这种主要特性因此允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管的功率，且线性较好。LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。由于以上这些特点，LDMOS特别适用于UHF和较低的频率，晶体管的源极与衬底底部相连并直接接地，消除了产生负反馈和降低增益的键合线的电感的影响，因此是一个非常稳定的放大器。LDMOS具有的高击穿电压和与其它器件相比的较低的成本使得LDMOS成为在900MHz和2GHz的高功率基站发射机中的优先。LDMOS晶体管也被应用于在80MHz到1GHz的频率范围内的许多EMC功率放大器中。在GHz输出功率超过100W的LDMOS器件已经存在，半导体制造商正在开发频率范围更高的，可工作在GHz及以上的高功率LDMOS器件。砷化镓金属半导体场效应晶体管（GaAsMESFET）砷化镓（galliumarsenide），化学式GaAs，是一种重要的半导体材料。属于Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体，具有高电子迁移率(是硅的5到6倍)，宽的禁带宽度（硅是），噪声低等特点，GaAs比同样的Si元件更适合工作在高频高功率的场合。微波固态功率放大器的工作状态主要由功率、效率、失真及被放大信号的性 质等要求来确定。河南宽带射频功率放大器设计

    射频前端集成电路领域，具体涉及一种高线性射频功率放大器。背景技术：射频功率放大器的主要参数是线性和效率。线性是表示射频功率放大器能否真实地放大信号的参数。诸如lte和，要求射频前端模块具有极高的线性度，射频功率放大器作为一个发射系统中的重要组成部分，对整个系统的线性度起着至关重要的作用。目前采用cmos器件的射频功率放大器适用于和其他通信部分电路做片上集成，但是难以严格地满足线性度需求。技术实现要素：为了解决相关技术中射频功率放大器的线性度难以满足需求的问题，本申请提供了一种高线性射频功率放大器。技术方案如下：一方面，本申请实施例提供了一种高线性射频功率放大器，包括功率放大器、激励放大器、匹配网络和自适应动态偏置电路，自适应动态偏置电路用于根据输入功率等级调节功率放大器的栅极偏置电压；功率放大器通过匹配网络和激励放大器连接射频输入端，功率放大器通过匹配网络连接射频输出端；自适应动态偏置电路的输入端连接射频输入端，自适应动态偏置电路的输出端连接功率放大器中的共源共栅放大器；其中，自适应动态偏置电路至少由若干个nmos、若干个pmos管、若干个电容和电阻组成。可选的。河南宽带射频功率放大器设计为减小 AM—AM失真，应降低工作点，常称为增益回退。

    1.射频微波功率放大器及其应用放大器是用来以更大的功率、更大的电流，更大的电压再现信号的部件。在信号处理过程中不可或缺的放大器，既可以做成用在助听器里的微晶片，也可以做成像多层建筑那么大以便向水下潜艇或外层空间传输无线电信号。功率放大器可以被认为是将直流（DC）输入转换成射频和微波能量的电路。不是在电磁兼容领域需要在射频和微波频率上产生足够的功率，在无线通信、雷达和雷达干扰，医疗功率发射机和高能成像系统等领域都需要，每种应用领域都有它对频率、带宽、负载、功率、效率和成本的独特要求。射频和微波功率可以利用不同的技术和不同的器件来产生。本文着重介绍在EMC应用中普遍使用的固态射频功率放大器技术，这种固态放大器的频率可以达到6GHz甚至更高，采用了A类，AB类、B类或C类放大器的拓扑结构。2.射频微波功率晶体管概述随着半导体技术的不断进步，可用于RF功率放大器的器件和种类越来越多。各种封装器件被普遍采用，图1显示了一个典型的盖子被移除的晶体管。这是一个大功率为60W的采用了GaAsFET的平衡微波晶体管，适合推挽式的AB类放大器使用。

4G/5G基础设施用RF半导体的市场规模将达到16亿美元，其中，MIMOPA年复合增长率将达到135%，射频前端模块的年复合增长率将达到119%。预计未来5～10年，GaN将成为3W及以上RF功率应用的主流技术。根据Yole预测，2017年，全球GaN射频市场规模约为，在3W以上（不含手机PA）的RF射频市场的渗透率超过20%。GaN在基站、雷达和航空应用中，正逐步取代LDMOS。随着数据通讯、更高运行频率和带宽的要求日益增长，GaN在基站和无线回程中的应用持续攀升。在未来的网络设计中，针对载波聚合和大规模输入输出（MIMO）等新技术，GaN将凭借其高效率和高宽带性能，相比现有的LDMOS处于更有利的位置。未来5～10年内，预计GaN将逐步取代LDMOS，并逐渐成为3W及以上RF功率应用的主流技术。而GaAs将凭借其得到市场验证的可靠性和性价比，将确保其稳定的市场份额。LDMOS的市场份额则会逐步下降，预测期内将降至整体市场规模的15%左右。到2023年，GaNRF器件市场规模达到13亿美元，约占3W以上的RF功率市场的45%。截止2018年底，整个RFGaN市场规模接近。未来大多数低于6GHz的宏网络单元实施将使用GaN器件，无线基础设施应用占比将进一步提高至近43%。RFGaN市场的发展方向GaN技术主要以IDM为主。微波功率放大器在大功率下工作要合理设计功放结构加装散热器以 提高功放管热量辐散效率保证放大器稳定工作。

    第四mos管的漏级与第五mos管的源级连接，第四mos管的源级接地，第五mos管的栅级连接第九电容的端，第九电容的第二端接地。其中，第四mos管t4和第五mos管t5的器件尺寸一样，第二mos管t2与第四mos管t4的器件尺寸之比为2:5。在一个可能的示例中，输出匹配电路106包括：第四电感l4、第五电感l5、第十电容c10和第十一电容c11，其中：第四电感的端和第五电感的端连接第五mos管的漏级，第四电感的第二端连接第二电压信号，第十电容的端连接第二电压信号，第十电容的第二端接地，第五电感的第二端连接第十一电容的端，第十一电容的第二端接地，第十一电容两端的电压为输出电压。在一个可能的示例中，射频功率放大器电路还包括：偏置电路，用于响应于微处理器发出的第三控制信号，增加自身的漏级电流和自身的栅级电压，实现射频功率放大器电路处于非负增益模式；还用于响应于第四控制信号，降低自身的漏级电流和自身的栅级电压，实现射频功率放大器电路处于负增益模式；第二偏置电路，用于响应于微处理器发出的第五控制信号，增加自身的漏级电流和自身的栅级电压，实现射频功率放大器电路处于非负增益模式；还用于响应于第六控制信号，降低自身的漏级电流和自身的栅级电压。甲类工作状态：功放大器在信号周期内始终存在工作电流，即导通角0为360度。河南宽带射频功率放大器设计

由于进行大功率放大设计，电路必然产生许多谐波，匹配电路还需要有滤 波功能。河南宽带射频功率放大器设计

    实现射频功率放大器电路处于负增益模式；其中，偏置电路与驱动放大电路连接，第二偏置电路与功率放大电路连接。其中，如图7所示，偏置电路1020包括：第二mos管t2、第三mos管t3、第六mos管t6、电流源ib、电压源vg、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二电容c2、第七电容c7、第十二电容c12、第十三电容c13。第二mos管的漏极电流偏置电路由电流源、第六mos管、第六电阻、第七电阻和第十二电容按照图7所示连接而成。第六电阻、第七电阻和第十二电容组成的t型网络，可以起到隔离输入信号的作用。第二mos管的宽长比w/l是第六mos管的宽长比的c(c远大于1)倍，因此第二mos管的漏极偏置电流近似为电流源的c倍，实现了电流放大。电流源存在多个可调节档位，通过微处理器发出的第三控制信号和第四控制信号，控制电流源档位的切换，可切换第二mos管的漏极电流，从而调节驱动放大电路的放大倍数。第三mos管t3的栅极电压偏置电路由电压源vg、第八电阻r8、第九电阻r9和第十三电容c13按照图7所示连接而成。第八电阻、第九电阻和第十三电容组成的t型网络，可起到隔离第三mos管栅极的射频电压摆幅的作用。电压源存在多个可调节档位。河南宽带射频功率放大器设计

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