射频芯突破！电子科大公布新型开关电容功率放大器专利，混合编码技术实现多回退点效率跃升

在 5G、AIoT 等无线通信技术高速发展的当下，射频功率放大器（PA）作为射频前端核心器件，其效率、线性度与输出功率直接决定了通信设备的性能表现。近日，国家知识产权局公布了电子科技大学王政、侯龙祥等团队的发明专利 ——一种采用混合编码技术的多功率回退点效率提升的开关电容功率放大器（申请号：202511671981.7），该技术创新性融合多种射频设计方案，成功解决了传统功率放大器高饱和输出功率与多回退点效率峰值难以兼顾的行业难题，为高性能射频集成电路研发提供了全新思路。

No.1 行业痛点：传统方案难以兼顾高功率与多回退点效率

随着通信技术对高峰值平均功率比（PAPR）信号处理需求的提升，功率放大器的功率回退区效率成为关键指标。传统 PA 在功率回退时效率会显著下降，而现有开关电容功率放大器（SCPA）虽结构简单、基础效率高，却在深回退区效率表现不佳；Class-G 结构和 Doherty 结构虽能分别提升回退区效率，但二者结合应用于 SCPA 的技术尚未成熟。

如何在实现高饱和输出功率的同时，让功率放大器在多个功率回退点都保持效率峰值，成为射频集成电路领域亟待解决的核心问题，而电子科大此次公布的专利，正是针对这一痛点的精准突破。

核心创新：多技术融合打造新型 CG-VMD Doherty SCPA

该专利提出了Class-G 电压模式 Doherty 开关电容功率放大器（CG-VMD Doherty SCPA） 实施方案，以温度计码与二进制混合编码技术为核心，结合低损耗五管开关电容放大器、非交叠时钟、串联变压器功率合成技术，搭配 1.2V/2.4V 双电源供电，在 2.4GHz 主流工作频率下，通过编码电路精准控制开关单元通断，实现多功率回退点效率峰值，大幅提升放大器平均效率。

其核心技术设计可从三大维度拆解：

1. 9 位混合编码技术：精准控制电容与电源，实现多档位调节

整个放大器的核心控制基于9 位二进制数字幅度信号（B [8:0]），经译码器转化为 67 位二进制控制信号，实现对电容阵列和双电源的精细化调控，信号分工明确且逻辑严密：

最高有效位 B [8]

中间 6 位 B [7:2]

最低 2 位 B [1:0]

编码后的信号经后级组合电路、电平转换器传递至开关放大器，精准控制电容接入状态，为功率合成奠定基础。

2. 低损耗单元设计：五管开关 + 非交叠时钟，降低电路内耗

放大器的基础单元采用五管开关电容放大器结构，每个单元由逻辑电路、电平转换器电路、Class-G 双电源开关电路和负载电容组成（如图 3），并针对不同电容单元精准设计开关管尺寸：单位电容单元负载电容 617fF，五管开关按 72um/60nm、54um/60nm 等规格设计；细调电容单元则根据容值（373fF、170fF）匹配更小的开关管尺寸，实现损耗与性能的平衡。

同时，单元输入端引入PMLO_N、PMLO_P 两相非交叠时钟，从根源上避免开关中 PMOS 与 NMOS 同时导通带来的漏电问题，进一步降低电路损耗，提升系统整体效率。

3. 串联变压器功率合成：实现主辅 PA 协同，提升饱和输出功率

方案采用电压模式 Doherty 结构，通过片上串联变压器实现主 PA 与辅助 PA 的功率合成与负载调制：高功率区让主 PA 负载阻抗处于最佳状态，保障饱和输出功率；中功率回退区（2.5dB、6dB）通过电容与电源的协同调控实现效率峰值；深回退区（12dB）则依托 B [8] 的双电源切换，维持效率表现，最终实现主辅 PA 的高效协同，让放大器在全功率区间都有优异表现。