[發明專利]一種高效率并聯型E逆F類功率放大器匹配電路

在審

• 申請號: 201710243180.X
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN108736845A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 馬建國;成千福;劉暢;朱守奎;傅海鵬
• 申請（專利權）人: 天津大學（青島）海洋工程研究院有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種高效率并聯型E逆F類功率放大器匹配電路，該并聯型E逆F類電路位于晶體管輸出端和負載阻抗之間，并聯型E類功率放大器由并聯的L、C和串聯的L₀、C₀組成，逆F類高次諧波控制電路由串聯的L_n、C_n組成，偏置電路由電源V_bb到晶體管基極的電路和電源V_cc到晶體管集電極的電路組成，功率放大結構為共射極的功放管，功放管的輸入端為基極，輸出端為集電極；該匹配電路在滿足經典E類功率放大器在關斷狀態切換到導通狀態時的邊界條件的前提下，引入了逆F類的高次諧波控制電路，從而在有效實現高效率功率放大器的同時，降低了晶體管對于擊穿電壓的要求，達到了在更廣范圍利用E類功率放大器的效果；并且其功率輸出能力相比E類其他功放都要大。

技術領域

本發明涉及無線通信功放技術領域，尤其涉及一種高效率并聯型E逆F類功率放大器。

背景技術

目前，隨著移動通信系統的進一步發展，功率放大器現已廣泛應用于通信系統，在當今通信領域，隨著便攜式蜂窩終端、基站等尺寸的減小與重量的降低以及第四代移動通信系統的使用，通信系統對功率放大器效率和線性度要求越來越高。因此高效率功率放大器會成為未來通信終端的關鍵構成部分，而高效率功率放大器的設計也必將成為功放研究領域的熱點。在效率功率放大器中，開關型E類功率放大器是其中最基本的一類。

E類功率放大器因晶體管輪流經歷導通與截止狀態，通過減小晶體管電流與電壓重疊的程度來降低晶體管本身的消耗功率，從而在理論上可以達到100%的效率。經典的E類功率放大器由晶體管、并聯電容、基波的串聯LC諧振電路、串聯的剩余電感及偏置電路幾個模塊構成。具體電路如圖1所示。經典的E類功率放大器通過滿足在關斷狀態切換到導通狀態時的邊界條件，即：零電壓開關和零電壓導數轉換，使得晶體管電流與電壓交疊程度為零，來達到理論效率100%。

由Grebennikov提出的新型并聯型E類功率放大器，沿襲了開關類功率放大器的高效率特點。其電路結構由晶體管、并聯LC電路、基波的串聯LC諧振電路及偏置電路幾個模塊構成。具體電路如圖2所示。其原理與經典的E類功率放大器一致，同樣要滿足在關斷狀態切換到導通狀態時的邊界條件。但相比于經典的E類功率放大器，并聯型E類功率放大器對于晶體管的擊穿電流要求更低，最大載波頻率更高，因而并聯型E類功率放大器的設計成為一個熱門的研究領域。

對于經典的E類功率放大器，文獻[1]對其進行了推導和合理的解釋，成功的將E類功率放大器帶入人們的視野中。而近年來，并聯型E類功率放大器的研究也悄然起步。文獻[2]提出了并聯型E類功率放大器的基本結構。而文獻[3]提出了并聯E類功率放大器新型的拓撲結構，為并聯E類功率放大器的研究提供了新思路。文獻[4]提出了E逆F類功率放大器的結構，為本發明提供了理論基礎。

【參考文獻】

[1]F. H. Raab， “Idealized Operation of the Class E Tuned PowerAmplifier，” IEEE Trans. Circuits and Systems， Vol. CAS-24， pp. 725-735， Dec.1977。

[2] A. Grebennikov and H. Jaeger， “Class E with parallel circuit—Anew challenge for high-efficiency RF and microwave power amplifiers，” inIEEEMTT-S Int. Microw. Symp. Dig.， 2002， vol. 3， pp. 1627–1630。