一种5G通信系统和基于堆叠结构宽带差分的功率放大器技术方案

本申请涉及一种5G通信系统和基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，该功率放大器包括依次连接的输入匹配模块、驱动放大模块、级间匹配模块、功率放大模块和输出匹配模块，级间匹配模块包括单输入端口和双输出端口，输出匹配模块包括双输入端口和单输出端口。该功率放大器通过具有堆叠结构的驱动放大模块和功率放大模块克服了该功率放大器中功率管低击穿电压的缺点，通过驱动放大模块的单端输入输出以及功率放大模块的差分结构，减轻该功率放大器由于差分结构带来的相位不平衡影响；也通过功率放大模块的两端均采用差分堆叠结构而提高该功率放大器的输出功率，通过级间匹配模块和输出匹配模块提高该功率放大器的宽带匹配成功率。功率。功率。

【技术实现步骤摘要】
一种5G通信系统和基于堆叠结构宽带差分的功率放大器


[0001]本申请涉及放大器
，尤其涉及一种5G通信系统和基于堆叠结构宽带差分的功率放大器。

技术介绍

[0002]随着通信产业迅速发展，对于通信技术的要求也随之增加，超高数据速率通信已然成为通信技术的一大热点。人们开始关注毫米波频带中分配的可用带宽，为了更好地利用毫米波频带，第五代新无线电标准化已推动了无线通信系统的发展。根据3GPP协议规定，频率范围标准为26GHz、28GHz、39 GHz、n257频带（26.50至29.50GHz）、n258频带（24.25至27.50GHz）和n260频带（37至40GHz）附近分配的多个频带。因此，对于毫米波5G通信系统的技术发展显得十分迫切和关键。
[0003]毫米波5G通信系统中的功率放大器决定整个通信系统的输出功率，但由于输出功率和电路效率存在权衡关系。对此，设计一款高效率和高功率的毫米波宽带功率放大器具有很大挑战。目前采用SOI CMOS管制作功率放大器，但该类的功率放大器存在击穿电压有限、器件可用增益低等问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种5G通信系统和基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，用于解决现有采用SOI CMOS管制作的功率放大器存在低击穿电压和输出功率低的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：一种基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，包括依次连接的输入匹配模块、驱动放大模块、级间匹配模块、功率放大模块和输出匹配模块，所述级间匹配模块包括单输入端口和双输出端口，所述输出匹配模块包括双输入端口和单输出端口；所述输入匹配模块，用于采用T型匹配网络对输入的射频信号处理，得到匹配输入信号；所述驱动放大模块，用于对所述匹配输入信号进行增益处理，得到增益信号；所述级间匹配模块，用于采用匹配网络对所述增益信号进行宽带匹配处理，得到匹配增益信号；所述功率放大模块，用于对所述匹配增益信号进行功率放大处理，得到功率放大后的放大信号；所述输出匹配模块，用于输出与负载匹配的通信信号。
[0006]优选地，所述功率放大模块包括具有堆叠结构的第一差分子模块和第二差分子模块，所述第一差分子模块包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第一输出端，所述第三开关管的第一端与所述双输出端口的第一端口连接，所述双输出端口的第二端口与所述第二差分子模块连接，所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第三端连接，所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第三端连接，所述第五开关管的第二端作为第一输
出端，所述第四开关管的第一端通过第三电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第四开关管的第一端还通过第六电容接地，所述第五开关管的第一端通过第四电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第五开关管的第一端还通过第七电容接地，所述第三开关管的第三端接地。
[0007]优选地，所述第二差分子模块包括第六开关管、第七开关管、第八开关管和第二输出端，所述第六开关管的第一端与所述双输出端口的第二端口连接，所述第六开关管的第二端与所述第七开关管的第三端连接，所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第三端连接，所述第八开关管的第二端作为第二输出端，所述第七开关管的第一端通过第五电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第七开关管的第一端还通过第八电容接地，所述第八开关管的第一端通过第六电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第八开关管的第一端还通过第九电容接地，所述第六开关管的第三端接地。
[0008]优选地，所述功率放大模块输出的功率为所述第五开关管的第二端输出最大电压的平方与两倍所述第五开关管的第二端输出阻抗的比值。
[0009]优选地，所述驱动放大模块包括与所述输入匹配模块输出端连接的第一开关管和与所述第一开关管的第二端连接的第二开关管，所述第二开关管的第一端通过第一电阻与所述级间匹配模块的第一直流偏置电源连接，所述第二开关管的第一端还通过第三电容接地，所述第一开关管的第三端接地，所述第一开关管的第一端通过第二电阻与所述级间匹配模块的第一直流偏置电源连接。
[0010]优选地，所述级间匹配模块的匹配网络包括第一变压器，所述第一变压器的第一端与所述驱动放大模块的输出端连接，所述第一变压器的第一端与所述驱动放大模块的输出端连接之间并联有第四电容，所述第一变压器的第一端作为所述单输入端口，所述第一变压器的第二端作为输出所述级间匹配模块的第一直流偏置电源的端口，所述第一变压器的第三端接地，所述第一变压器的第四端作为所述双输出端口的第一端口，所述第一变压器的第六端作为所述双输出端口的第二端口，所述第一变压器的第五端作为输出所述级间匹配模块的第二直流偏置电源的端口，所述第二直流偏置电源用于给所述功率放大模块的第三开关管和第六开关管提供电源；所述第一变压器的第四端和所述第六端上并联有第五电容。
[0011]优选地，所述输出匹配模块包括第二变压器，所述第二变压器的第一端作为所述双输入端口的第一端口，所述第二变压器的第三端作为所述双输入端口的第二端口，所述双输入端口还与第十电容并联连接，所述第二变压器的第二端作为所述输出匹配模块输出的第三直流偏置电源的端口，所述第二变压器的第五端接地，所述第二变压器的第四端与所述单输出端口连接。
[0012]优选地，所述第二变压器的第四端与所述单输出端口之间设置有第十一电容和第十二电容，所述第十一电容分别与所述第二变压器的第四端和所述第十二电容连接，所述第十二电容与所述单输出端口连接。
[0013]优选地，所述输入匹配模块的T型匹配网络包括第一电容、第二电容和第一电感，所述第一电容的第一端与射频信号的输入端连接，所述第一电容的第二端分别与所述第二电容的第一端和所述第一电感的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述驱动放大模块连接，所述第一电感的第二端接地。
[0014]本申请还提供一种5G通信系统，包括上述所述的基于堆叠结构宽带差分的功率放大器。
[0015]从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：该5G通信系统和基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，该基于堆叠结构宽带差分的功率放大器包括依次连接的输入匹配模块、驱动放大模块、级间匹配模块、功率放大模块和输出匹配模块，级间匹配模块包括单输入端口和双输出端口，输出匹配模块包括双输入端口和单输出端口。该基于堆叠结构宽带差分的功率放大器通过具有堆叠结构的驱动放大模块和功率放大模块克服了该功率放大器中功率管低击穿电压的缺点，通过驱动放大模块的单端输入输出以及功率放大模块的差分结构，减轻该功率放大器由于差分结构带来的相位不平衡影响；也通过功率放大模块的两端均采用差分堆叠结构而提高该功率放大器的输出功率，通过级间匹配模块和输出匹配模块提高该功率放大器的宽带匹配成功率，解决了现有采用SOI CMOS管制作的功率放大器存在低击穿电压和输出功率低的技术问题。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，其特征在于，包括依次连接的输入匹配模块、驱动放大模块、级间匹配模块、功率放大模块和输出匹配模块，所述级间匹配模块包括单输入端口和双输出端口，所述输出匹配模块包括双输入端口和单输出端口；所述输入匹配模块，用于采用T型匹配网络对输入的射频信号处理，得到匹配输入信号；所述驱动放大模块，用于对所述匹配输入信号进行增益处理，得到增益信号；所述级间匹配模块，用于采用匹配网络对所述增益信号进行宽带匹配处理，得到匹配增益信号；所述功率放大模块，用于对所述匹配增益信号进行功率放大处理，得到功率放大后的放大信号；所述输出匹配模块，用于输出与负载匹配的通信信号。2.根据权利要求1所述的基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，其特征在于，所述功率放大模块包括具有堆叠结构的第一差分子模块和第二差分子模块，所述第一差分子模块包括第三开关管、第四开关管、第五开关管和第一输出端，所述第三开关管的第一端与所述双输出端口的第一端口连接，所述双输出端口的第二端口与所述第二差分子模块连接，所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第三端连接，所述第四开关管的第二端与所述第五开关管的第三端连接，所述第五开关管的第二端作为第一输出端，所述第四开关管的第一端通过第三电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第四开关管的第一端还通过第六电容接地，所述第五开关管的第一端通过第四电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第五开关管的第一端还通过第七电容接地，所述第三开关管的第三端接地。3.根据权利要求2所述的基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，其特征在于，所述第二差分子模块包括第六开关管、第七开关管、第八开关管和第二输出端，所述第六开关管的第一端与所述双输出端口的第二端口连接，所述第六开关管的第二端与所述第七开关管的第三端连接，所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第三端连接，所述第八开关管的第二端作为第二输出端，所述第七开关管的第一端通过第五电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第七开关管的第一端还通过第八电容接地，所述第八开关管的第一端通过第六电阻与所述输出匹配模块的第三直流偏置电源连接，所述第八开关管的第一端还通过第九电容接地，所述第六开关管的第三端接地。4.根据权利要求2所述的基于堆叠结构宽带差分的功率放大器，其特征在于，所述功率放大模块输出的功率为所述第五开关管的第二端输出最大电压的平方与两倍所述第五开关管的第二端输出阻抗的比值。5.根据权利要求1所述的基于堆叠结构宽带差分的功率放...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁日弘，张志浩，章国豪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：