[發(fā)明專利]一種射頻功率放大器系統(tǒng)及照明設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310689022.9
• 申請(qǐng)日: 2013-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN103618507B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊宏宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京美電環(huán)宇科技有限公司
• 主分類號(hào): H03F3/189
• 分類號(hào): H03F3/189;H03F3/20;H05B41/282
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻等離子照明領(lǐng)域，尤其涉及一種射頻功率放大器系統(tǒng)及照明設(shè)備。

背景技術(shù)

近些年來，微波放電等離子體作為激發(fā)源及照明已有許多醫(yī)療和科學(xué)上的應(yīng)用。射頻氣體放電燈原理是將無電極的燈泡放置在諧振腔的開口，在該處聚集了連續(xù)波的強(qiáng)電場(chǎng)，該強(qiáng)電場(chǎng)使氣體成為等離子從而放電發(fā)光（即微波發(fā)生器產(chǎn)生的微波利用燈泡內(nèi)的冷光材料形成等離子區(qū)，從而發(fā)射連續(xù)的光；射頻直接激發(fā)氣體放電，因?yàn)橛镁€圈感應(yīng)傳輸能量，所以無需電極，壽命很強(qiáng)。）這種照明系統(tǒng)具有許多特性：（1）它產(chǎn)生了高度的電離和大量分子離解，不需要過分加熱腔內(nèi)氣體；（2）不需要內(nèi)部電極，它可以使構(gòu)造更為簡(jiǎn)單，更不受污染，減少對(duì)人體的傷害；（3）其產(chǎn)生的電氣干擾少；（4）不存在危險(xiǎn)的高電壓，可以很容易地接觸。

雖然幾十年來射頻氣體放電照明一直為人所知，但是在如工業(yè)和公共戶外照明上應(yīng)用時(shí)，需要加裝射頻功率放大系統(tǒng)，現(xiàn)有的射頻功率放大系統(tǒng)較為昂貴，且使用現(xiàn)有的射頻功率放大系統(tǒng)（例如單一的雙極型晶體管）的照明系統(tǒng)的電源的效率通常低于50％，這是任何工業(yè)和公共戶外照明系統(tǒng)都不能接受的，因?yàn)殡娫葱屎褪褂贸杀揪荒軡M足節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種射頻功率放大器系統(tǒng)及照明設(shè)備，以解決上述問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種射頻功率放大器系統(tǒng)，包括依次串接的第一級(jí)功率放大電路、第二級(jí)功率放大電路和第三級(jí)功率放大電路；

所述第一級(jí)功率放大電路包括銦鎵磷應(yīng)變高電子遷移率晶體管；所述第二級(jí)功率放大電路包括砷化鎵高遷移率晶體管的驅(qū)動(dòng)放大器；所述第三極功率放大電路包括LDMOS晶體管。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種照明設(shè)備，包括交直流轉(zhuǎn)換器和上述的射頻功率放大器系統(tǒng)、射頻諧振器和燈泡，其中：

所述射頻功率放大器系統(tǒng)的輸入端連接所述交直流轉(zhuǎn)換器，輸出端連接所述射頻諧振器；所述射頻諧振器伸入所述燈泡內(nèi)部。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明提供的一種射頻功率放大器系統(tǒng)，其中，分析上述結(jié)構(gòu)可知：該射頻功率放大器系統(tǒng)主要由三級(jí)功率放大電路組成，適應(yīng)于1千兆赫茲的頻段，其目的在于將功率從1亳瓦通過三級(jí)放大電路穩(wěn)步放大到100瓦左右輸出；其中：第一級(jí)功率放大電路的輸入功率范圍為1-1.5毫瓦，輸出功率范圍為100-150毫瓦；其第一級(jí)功率放大電路中的主要部件為銦鎵磷應(yīng)變高電子遷移率晶體管，該銦鎵磷應(yīng)變高電子遷移率晶體管具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和功耗小的特點(diǎn)；第二級(jí)功率放大電路的輸入功率范圍為100-150毫瓦（即同第一級(jí)放大電路的輸出），輸出功率范圍為1.5-2瓦；第二級(jí)功率放大電路中的主要部件為砷化鎵高遷移率晶體管的驅(qū)動(dòng)放大器；第三級(jí)功率放大電路的輸入功率即為第二級(jí)功率放大電路的輸出，其輸出功率范圍90-110瓦；第三極功率放大電路中的主要部件為L(zhǎng)DMOS晶體管（即用于高效率功率放大）。LDMOS晶體管（即橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體）是該功率放大器系統(tǒng)中最重要的功率放大器件，以逆F級(jí)模式為主，用以實(shí)現(xiàn)最大的系統(tǒng)效率。相比于現(xiàn)有技術(shù)中的功率放大器，該LDMOS晶體管具有效率極高（例如：如增益、線性度、開關(guān)性能、散熱性能較佳），成本極低，體積極小的特點(diǎn)，因此選用其作為應(yīng)用在公共照明設(shè)備上的射頻功率放大器系統(tǒng)的射頻功率放大電路。

本發(fā)明提供的射頻功率放大器系統(tǒng)中三個(gè)已封裝的晶體管芯片級(jí)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)十萬(wàn)倍的功率放大。第一階段是使用銦鎵磷高遷移率晶體管來增益。第二個(gè)階段是使用砷化鎵高遷移率晶體管的驅(qū)動(dòng)放大器來增益。該功率放大器系統(tǒng)中最重要的部分是最后階段的功率放大器，其輸出功率是約在100瓦特。它的功率損失決定了整個(gè)系統(tǒng)的損失，LDMOS晶體管可執(zhí)行高于現(xiàn)有技術(shù)中的雙極型晶體管二倍的功率，且線性較好。本發(fā)明實(shí)施例中的LDMOS晶體管（即第三級(jí)功率放大器），可以提供足夠的功率以用于本發(fā)明中的照明設(shè)備，同時(shí)抑制其成本，使其在市場(chǎng)上仍具有競(jìng)爭(zhēng)力。

本發(fā)明實(shí)施例涉及的射頻功率放大器系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低廉，工作穩(wěn)定，可保障大功率輸出，因此保證了照明設(shè)備系統(tǒng)功率要求和安全可靠運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的射頻功率放大器系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的射頻功率放大器系統(tǒng)中的第一級(jí)功率放大電路L1原理圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的射頻功率放大器系統(tǒng)中的第二級(jí)功率放大電路L2原理圖；