[發明專利]三頻帶射頻功率放大器及其匹配網絡的阻抗匹配方法

在審

• 申請號: 201310415178.8
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103457549A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 何松柏;王朋;侯憲允;彭瑞敏;胡哲彬;王顯飛;游飛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F1/56
• 分類號: H03F1/56;H03F3/20
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

1.一種三頻帶射頻功率放大器匹配網絡的阻抗匹配方法，所述射頻功率放大器由功率放大管及其輸入匹配網絡、輸出匹配網絡組成，所述輸入匹配網絡使功率放大管在每個頻帶內都有合適的電壓駐波比，所述輸出匹配網絡對功率放大器進行功率匹配，使其在每個頻帶內都能得到最大輸出功率；所述輸入匹配網絡、輸出匹配網絡的阻抗是復數阻抗，都具有一個實部和一個虛部，該復數阻抗的匹配方法是：將輸入匹配網絡、輸出匹配網絡并聯，只匹配輸入匹配網絡復數阻抗的實部，不匹配虛部；只匹配輸出匹配網絡復數阻抗的虛部，不匹配實部，步驟是：

(1)用“十”字型網絡匹配輸入匹配網絡復數阻抗的實部，匹配過程中，會在某一頻率產生一個虛部；

(2)利用四分之一開路短截線可以屏蔽與其并聯網絡在對應頻點上對導納的影響的特性，逐個匹配輸出匹配網絡復數阻抗在每一頻帶的虛部，匹配時，對步驟(1)產生的虛部進行補償。

2.如權利要求1所述的多頻帶射頻功率放大器匹配網絡的阻抗匹配方法，其特征在于，所述步驟(1)的詳細步驟是：

設對功率管進行負載牽引時，在頻率f₁，f₂，f₃處所需的導納分別為G(f₁)+jB(f₁)，G(f₂)+jB(f₂)，G(f₃)+jB(f₃)，也就是輸出匹配網絡圖中在LL’平面處的導納，則在JJ’平面向右看的導納在f₁，f₂，f₃處的導納分別為G(f₁)，G(f₂)+jQ，G(f₃)，四分之一波長傳輸線用導納形式表示為：其ABCD傳輸矩陣為：

A0B0C0D0=0±jZT±j1ZT0---(1)]]>

用“十”字型網絡來替代四分之一波長傳輸線，使十字形網絡在f₁和f₃內有和四分之一波長傳輸線相同的ABCD傳輸矩陣；

設四分之一波長傳輸線的短截線1和短截線2是開路的，則“十”字型網絡的ABCD傳輸矩陣可以求出為：

ABCD=cos2θs-12(tanθb1Zb1+tanθb2Zb2)Zssin2θsjZs[sin2θs-(tanθb1Zb1+tanθb2Zb2)Zssin2θs]j1Zs[sin2θs+(tanθb1Zb1+tanθb2Zb2)Zscos2θs]cos2θs-12(tanθb1Zb1+tanθb2Zb2)Zssin2θs]]>

(2)]]>

讓“十”字型網絡的傳輸矩陣在f₁和f₃處等于四分之一波長傳輸線的傳輸矩陣；

令A＝D＝0得到：

1Zs(cos2θ-sin2θsinθcosθ)=tanθb1Zb1+tanθb2Zb2---(3)]]>

將(3)代入傳輸矩陣的B和C中可以得到：

Z_T＝Z_stanθ_s???(4)

“十”字形網絡在f₁和f₃處有特征阻抗：

Z_T1＝Z_stanθ_s???(5)

Z_T3＝Z_stan(mθ_s)???(6)

其中，m＝f₃/f₁，在JJ’平面向右看的導納在f₁，f₃處的導納分別為G(f₁)，G(f₃)，有：

ZT12=1GLG(f1)---(7)]]>

ZT32=1GLG(f3)---(8)]]>

聯立(5)、(6)、(7)、(8)式可以解出Z_s和θ_s；

式子(3)在頻率f₁和f₃處成立，所以有：

Zs22-ZT22Zs22ZT2=tanθb1Zb1+tanθb2Zb2---(9)]]>

Zs32-ZT32Zs32ZT3=tanθb1Zb1+tanθb2Zb2---(10)]]>

并且對于頻率f₂，在JJ’平面向右的為傳輸矩陣：

AJf2BJf2CJf2CJf2=ABCD10GL1=A+BGLBC+DGLD---(11)]]>

所以：

YJ(f2)=CJf2AJf2=C+DGLA+BGL=P+jQ---(12)]]>

因為Y_J(f₂)＝G(f₂)+jQ。令P＝G(f₂)，聯立式子(9)和(10)，可以求出θ_b1，Z_b1，θ_b2，Z_b2；進而可以確定Q的值。