[實用新型]一種基于寄生補償的J類功率放大電路及寬帶功率放大器

有效

• 申請號: 201520420479.4
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN204794910U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 吳光勝;馬建國;鄔海峰;成千福;朱守奎
• 申請（專利權）人: 深圳市華訊方舟微電子科技有限公司;天津大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/20
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本實用新型屬于射頻通信領域，尤其涉及一種基于寄生補償的J類功率放大電路及寬帶功率放大器。

背景技術

如今，“綠色通信”的推廣以及無線電頻譜資源的日益匱乏，給傳統無線通信系統帶來了巨大的挑戰，導致通信系統中效率、線性度的指標要求越來越嚴苛。隨著通信系統指標要求的提升，通信系統中子模塊的設計指標也越來越高，而無線通信系統中發射機末級的射頻功率放大器正是影響整個通信系統效率和線性度的關鍵模塊。與此同時，由于無線通信業的快速發展，低成本、超寬帶的射頻功率放大器也越來越受到消費者的廣泛關注。因此，高效率、高線性度、寬頻帶的射頻功率放大器成為了學術界和產業界的研究熱點。

J類功率放大器是在2006年首次提出的一種新型的高效率、寬帶功率放大器，它利用波形整形控制技術，可以在很寬的頻帶內實現同AB類或B類功放一樣的效率和線性度，因為它不需要像F類或者E類功放一樣采用諸如開路或者短路的諧振阻抗形式。J類功率放大器晶體管的輸出負載阻抗在理想情況下，晶體管的漏極電壓和電流波形均為半正弦波，且兩者相位相差45°，且電壓波形與電流波形重疊較少，以實現較高效率的功率傳輸，圖1示出了J類功率放大電路中晶體管漏極輸出端電流I_ds和電壓V_ds的波形，為實現該理想波形，在設計J類功率放大電路時，基波阻抗必須滿足實、虛部相等的最佳負載阻抗(Z_fo＝R_opt+j*R_opt)，二次諧波阻抗僅包含虛部為基波最佳負載阻抗虛部的-3π/8倍，三次及三次以上的諧波阻抗短路(Z_3fo＝0)，從而使晶體管的功率消耗較低，由此可實現近78.5％的工作效率。同時，由于J類功率放大器偏置在深度AB類接近B類放大器的狀態，其輸出電流波形中不包含高次諧波分量，因此具有類似于AB類或B類的線性度指標。

但是，在實際電路設計中，當功率放大器的工作頻率很高時，功放晶體管在功率信號輸出端(漏極)和內部芯片的實際漏極之間存在許多寄生參量，例如：晶體管漏極和源極之間的寄生電容C_ds、寄生電感L_d和封裝寄生電容C_p等。由于這些寄生分量的存在，在晶體管功率信號輸出端所觀察到的電壓電流波形與實際內部晶體芯片漏極電壓電流波形不完全一致。導致將理想的諧波控制電路直接加載在晶體管的功率信號輸出端時，不能實現對漏極節點處J類功率放大器的基波、二次諧波、三次諧波阻抗所需條件。從而導致，晶體管的能量損耗增加，惡化放大器的工作效率和線性度指標。

實用新型內容

本實用新型實施例的目的在于提供一種基于寄生補償的J類功率放大電路，旨在解決現有J類功率放大電路由于晶體管封裝產生的寄生參量影響放大器的阻抗匹配，從而影響效率和線性度指標的問題。

本實用新型實施例是這樣實現的，一種基于寄生補償的J類功率放大電路，所述電路包括：

晶體管及寄生電路；

對所述晶體管及寄生電路實現寄生補償的諧波寄生補償單元，所述諧波寄生補償單元的輸入端與所述晶體管的功率信號輸出端連接，所述晶體管的功率信號輸入端為所述基于寄生補償的J類功率放大電路的輸入端；

對功率放大電路的二次諧波阻抗和三次諧波阻抗實現獨立控制的諧波阻抗控制單元，所述諧波阻抗控制單元的輸入端與所述諧波寄生補償單元的輸出端連接；

對功率放大電路的基波阻抗實現獨立控制的基波阻抗控制單元，所述基波阻抗控制單元的輸入端與所述諧波阻抗控制單元的輸出端連接，所述基波阻抗控制單元的輸出端與電容C1的一端連接，所述電容C1的另一端與負載連接；

所述諧波寄生補償單元為L型微帶線結構；

所述諧波阻抗控制單元為三段微帶線結構；

所述基波阻抗控制單元為L型微帶線結構。

進一步地，所述功率放大電路還包括：

輸入穩定單元、輸入基波匹配單元以及電容C5；

所述輸入穩定單元的輸入端與所述電容C5的一端連接，所述電容C5的另一端為所述基于寄生補償的J類功率放大電路的輸入端，所述輸入穩定單元的輸出端與所述輸入基波匹配單元的輸入端連接，所述輸入基波匹配單元的輸出端與所述晶體管的功率信號輸入端連接。

更進一步地，所述功率放大電路還包括：

柵極直流偏置單元和漏極直流偏置單元；

所述柵極直流偏置單元的饋電端與所述輸入基波匹配單元的直流饋電端連接，所述柵極直流偏置單元的偏置端與柵極偏置電壓相連；