[發(fā)明專利]一種基于緊湊型輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的寬帶高效J類功率放大器實現(xiàn)方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710436098.9 | 申請日： | 2017-06-12 |
| 公開（公告）號： | CN107332527B | 公開（公告）日： | 2020-06-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 程知群;張明;李江舟;劉國華;董志華;周濤;柯華杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 杭州電子科技大學(xué) |
| 主分類號： | H03F1/56 | 分類號： | H03F1/56;H03F3/217;G06F30/36;G06F30/367 |
| 代理公司： | 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489 | 代理人： | 姚海波 |
| 地址： | 310018*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 緊湊型 輸出 匹配 網(wǎng)絡(luò) 寬帶 高效 功率放大器 實現(xiàn) 方法 | ||
本發(fā)明提供一種基于緊湊型輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的寬帶高效J類功率放大器實現(xiàn)方法，包括緊湊型輸出匹配網(wǎng)絡(luò)、GaN HEMT晶體管、基于切比雪夫低通濾波器原型的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，其中，緊湊型輸出匹配網(wǎng)絡(luò)為LC低通匹配網(wǎng)絡(luò)，為了增強帶寬性能，使用開路扇形微帶傳輸線代替并聯(lián)電容器。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)采用基于切比雪夫低通原型的多級低通匹配網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計，以系統(tǒng)地提高帶寬。相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過采用一種新型的晶體管輸出阻抗計算方法，改進傳統(tǒng)J類放大器的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，增強了J類放大器的效率和帶寬，使其在更寬的帶寬內(nèi)有效地放大信號。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及射頻電路與系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于緊湊型輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的寬帶高效J類功率放大器實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)
現(xiàn)代通信系統(tǒng)正在追求更高的數(shù)據(jù)速率和更靈活的頻率。因此，高效率和寬帶寬是現(xiàn)代功率放大器(PA)追求的特性。因此，功率放大器(PA)的研究越來越關(guān)注帶寬和效率。目前，高效率放大的方法已經(jīng)通過諧波調(diào)諧或開關(guān)類PA得到了解決。F/F-1類和E類操作已經(jīng)可以得到超過70％的功率附加效率(PAE)。但是，這些放大器的性能依賴于一個非常特定的阻抗環(huán)境，限制了它們的工作帶寬，并且它們的線性度相當(dāng)差。
隨著通信數(shù)據(jù)速率的快速增加，頻譜資源的愈加緊張，以及當(dāng)前通信系統(tǒng)對調(diào)制信號的使用，對寬帶、高效率和高線性度的需求越來越大。因此，急需研制出新型寬帶高效率高線性度的功率放大器以滿足當(dāng)前及未來無線通信系統(tǒng)的要求。
最近幾年報道出來的J類功率放大器允許大量的二次諧波電抗分量。同時，基本阻抗必須包含電抗分量電壓波形大于零，從而保持良好的線性度。因此，漏極電壓波形表達式可以寫為
vJ(θ)＝1-v1r cosθ+v1q sinθ+v2q sin 2θ (1)
為了確保電壓波形保持在零以上，Class-J放大器給定v1r＝1，v1q＝-1，v2q＝1/2。而理想的電壓和電流波形如圖1所示。
對于Class-J放大器，基波和二次諧波輸出阻抗由下式給出
Z(f0)＝RL(1+j) (2)
其中Z(f0)和Z(2f0)分別表示基波和二次諧波阻抗。RL是負載阻抗?；ê投沃C波阻抗呈現(xiàn)在CG平面上，如圖2所示。
一般來說，PA工程師在封裝平面進行設(shè)計將更直接。因為我們通常使用封裝的晶體管，并且匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計在封裝平面內(nèi)進行。因此，封裝平面上的反射系數(shù)可以根據(jù)公式(4)進行計算：
為了滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)的頻率范圍要求，一種方法是進行多頻段設(shè)計。通常，多頻段設(shè)計依賴于在感興趣的頻帶上獲取負載牽引測量數(shù)據(jù)，并采用先進的匹配技術(shù)，以在每個頻帶向器件呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)淖杩菇K端。多頻段PA通常覆蓋每個頻帶帶寬相對較窄的兩到三個頻帶，另外它們的頻帶通常相關(guān)。
另一種方法是以連續(xù)和并發(fā)的方式覆蓋頻譜的大部分的寬帶設(shè)計。涵蓋多倍頻程的寬帶放大器已經(jīng)在文獻中被廣泛研究和報道，但是設(shè)計過程主要依賴于耗時的源/負載牽引測量或仿真，而沒有任何通用的設(shè)計匹配網(wǎng)絡(luò)的方法。
故，針對目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
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