[發明專利]一種基于新型諧波控制網絡的F類功率放大器

有效

• 申請號: 201710567888.0
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107483025B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 程知群;馮瀚;徐雷;劉國華;董志華;陳瑾
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 姚海波

本發明公開了一種基于新型諧波控制網絡的F類功率放大器，放大器包括晶體管、前項諧波控制網絡、偏置電路、后項諧波控制網絡、輸入和輸出基波匹配電路，其中前項諧波控制網絡位于柵極偏置電路和輸入基波匹配電路之間，后項諧波控制網絡位于漏極偏置電路和輸出基波匹配電路之間；所述的諧波控制網絡，在傳統的F類功率放大器諧波控制網絡的基礎上增加了調諧微帶線，拓寬了傳統F類功率放大器的帶寬；本發明通過增加前項諧波控制網絡來控制輸入信號中的二次和三次諧波來提高功率放大器的效率，最終實現寬帶和高效率的目的。

技術領域

本發明屬于射頻電路領域，具體涉及一種基于新型諧波控制網絡的F類功率放大器電路結構。

背景技術

半個多世紀以來，射頻微波技術得到了迅猛的發展，在手機、衛星通信、WLAN等通信領域被廣泛應用。射頻功放模塊是無線通信系統中的重要組成部分，為了滿足信號的遠距離傳輸并且保障信號可靠接收，在無線收發系統中必須使用功放模塊來進行信號的放大。因此，功率放大器模塊的性能直接決定了整個收發機系統的工作情況。毫無疑問，功放模塊是射頻前端的核心部分。

伴隨著通信技術的不斷發展，人們對于通信技術的要求越來越高，而功率放大器作為通信收發系統中重要組成部分也越來越受到人們重視。因此，寬帶高效率功放是如今人們研究射頻功放的重中之重。而F類功放具備了高效率的特點，使其能夠有效地被利用于基站建設。F類功放是一種特殊的開關型功放，它充分利用對各次諧波的控制，使其效率能夠達到理論值100％。同時，F類功放使用無源負載網絡來控制各次諧波，從而來控制輸出的電壓波形和電流波形,這使得F類功放對于晶體管的要求比較低。但現有技術中F類功放存在以下問題：由于傳統的F類功率放大器是利用阻抗變換線進行諧波控制，而阻抗變換線的高Q值特性往往極大的限制了功率放大器的工作帶寬。因而，如何解決F類功率放大器的帶寬和諧波控制之間的矛盾變成了一個難點，特別是對于當下，要求功率放大器具有寬帶特性，使F類實際應用要求。因此，就如何在保證高效率的同時擴展F類帶寬就變成一個難點。

發明內容

本發明針對現有F類功放技術的不足，提出了一種基于新型諧波控制網絡的F類功率放大器電路結構。通過設計一種新型諧波控制網絡，在保證效率的同時，提高帶寬。

為了解決現有技術的一些不足，本發明將利用以下技術方案：

一種基于新型諧波控制網絡的F類功率放大器，包括晶體管、前項諧波控制網絡、偏置電路、后項諧波控制網絡、輸入基波匹配電路和輸出基波匹配電路；其中，所述偏置電路用于分別在晶體管的漏極和柵極提供直流電壓來維持晶體管的正常工作并同時保證晶體管偏置在B類或者AB類；所述前項諧波控制網絡與柵極偏置電路相連接，并串接在所述輸入基波匹配電路和所述晶體管輸入端之間，所述后項諧波控制網絡與漏極偏置電路相連接，并串接在所述晶體管的輸出端和所述輸出基波匹配電路之間；

所述前項諧波控制網絡進一步包括第一微帶線T1、第二微帶線T2、第三微帶線T3和第四微帶線T4，其中，第一微帶線T1的一端與輸入基波匹配電路的輸出端相連接，第一微帶線T1的另一端與第二微帶線T2的一端、第三微帶線T3的一端和第四微帶線T4的一端相連接，第二微帶線T2的另一端與晶體管的柵極相連接并與柵極偏置電路相連接；第三微帶線T3的另一端和第四微帶線T4的另一端開路；第三微帶線T3采用λ/8開路微帶線，第四微帶線T4采用λ/12開路微帶線，第一微帶線T1和第二微帶線T2采用調諧微帶線，微帶線T3與兩段調諧微帶線T1和T2共同控制二次諧波，微帶線T4則與調諧微帶線T1和T2共同控制三次諧波；