[發(fā)明專利]一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410098624.1
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103856169A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曉凡;陳文華;張巳龍;賈碩;馮正和
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，有越來越多的3G/4G通信系統(tǒng)被標(biāo)準(zhǔn)化并投入運(yùn)營。這些通信系統(tǒng)往往被分配在不連續(xù)的頻段上，為了應(yīng)對這種狀況，雙頻發(fā)射系統(tǒng)成為下一代通信基站的關(guān)鍵技術(shù)。此外，在廣播、雷達(dá)、微波傳輸?shù)认到y(tǒng)中，也提出了雙頻發(fā)射系統(tǒng)的需求。此外，在廣播、雷達(dá)、微波傳輸?shù)阮I(lǐng)域中，也有對雙頻發(fā)射系統(tǒng)的潛在需求。

在雙頻發(fā)射系統(tǒng)中，雙頻功率放大器是其中的核心器件，其輸出功率和效率對整機(jī)的指標(biāo)至關(guān)重要。目前，雙頻功率放大器的設(shè)計仍然沿用傳統(tǒng)單頻功率放大器的設(shè)計方法，即在設(shè)計時僅考慮兩個基波頻率(f1、f2)以及基波頻率的諧波頻率(2f1、2f2、3f1、3f2……)上的阻抗匹配，并在輸入及輸出端設(shè)計相應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)基頻匹配和諧波匹配。

使用這種傳統(tǒng)設(shè)計方法得到的雙頻功率放大器，實(shí)際上只是能分別在兩個頻率上工作的功率放大器，其在并行工作(即兩個頻率同時激勵下)條件下的指標(biāo)往往會極度的惡化，這使得用傳統(tǒng)方法設(shè)計得到的雙頻功率放大器難以得到實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，通過在輸入、輸出端引入交調(diào)頻率匹配網(wǎng)絡(luò)，使得雙頻功率放大器的各項(xiàng)指標(biāo)接近單頻功率放大器的水平。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，在功率放大器的輸入和輸出匹配電路中引入交調(diào)頻率的阻抗匹配，交調(diào)頻率是指兩個基頻頻率的和、差引入的交調(diào)項(xiàng)，具體包括以下四個步驟：

1）使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗，基頻阻抗、諧波阻抗分別包括輸入阻抗和輸出阻抗；

2）使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗，交調(diào)阻抗包括輸入阻抗和輸出阻抗；

3）設(shè)計一輸入匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟1)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸入阻抗；

4）設(shè)計一輸出匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟1)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸出阻抗。

本發(fā)明的有益效果：根據(jù)理論分析，使用上述交調(diào)匹配方法設(shè)計雙頻功率放大器，對比傳統(tǒng)設(shè)計方法，可以提高雙頻功放的輸出功率200%以上，效率100%以上，使得雙頻功率放大器的各項(xiàng)指標(biāo)接近單頻功率放大器的水平，從而為雙頻功率放大器的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用打開了大門。

附圖說明

圖1為本發(fā)明設(shè)計的雙頻功率放大器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為輸出阻抗?fàn)恳疽鈭D。

圖3為輸出匹配電路π型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。

一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，在功率放大器的輸入和輸出匹配電路中引入交調(diào)頻率的阻抗匹配，交調(diào)頻率是指兩個基頻頻率的和、差引入的交調(diào)項(xiàng)，例如二次交調(diào)頻率f2-f1、f2+f1，三次交調(diào)頻率2f2-f1、2f2+f1、2f1-f2、2f2-f1等。在引入交調(diào)匹配的同時，傳統(tǒng)方法中的基頻匹配和諧波匹配仍然得到沿用，具體包括以下四個步驟：

1）使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗，基頻阻抗、諧波阻抗分別包括輸入阻抗和輸出阻抗；

2）使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗，交調(diào)阻抗包括輸入阻抗和輸出阻抗；

3）設(shè)計一輸入匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟1)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸入阻抗；

4）設(shè)計一輸出匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟1)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸出阻抗。

最終得到的雙頻功率放大器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

下面依據(jù)本發(fā)明進(jìn)行一個1.9/2.6GHz?LTE雙頻功率放大器設(shè)計。

一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，包括以下四個步驟：

1）使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗，基頻阻抗、諧波阻抗分別包括輸入阻抗和輸出阻抗；

2）使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗，交調(diào)阻抗包括輸入阻抗和輸出阻抗；

以輸出阻抗?fàn)恳秊槔鐖D2所示，使用雙頻信號作為激勵源激勵功放管，調(diào)整功放管輸出端的交調(diào)阻抗，直到得到滿意的輸出功率和效率指標(biāo)；