[發(fā)明專利]一種雙通帶放大器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710769003.5
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107493082A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳會;石憲青;萬應(yīng)祿;朱磊
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03F1/48
• 分類號: H03F1/48;H03F1/56;H03F3/193;H03F3/21;H03F3/24;H01P1/207
• 代理公司: 成都玖和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)51238
• 代理人: 黎祖琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波器件領(lǐng)域，具體涉及一種雙通帶放大器。

背景技術(shù)

隨著無線通信的迅速發(fā)展，人們對通信系統(tǒng)要求越來越高。無線通信系統(tǒng)由發(fā)射機和接收機等組成，數(shù)字信號處理模塊(DSP)，調(diào)制器，混頻器，濾波器，射頻功率放大器等構(gòu)成了無線通信系統(tǒng)的發(fā)射機部分。射頻功率放大器是發(fā)射機中的關(guān)鍵設(shè)備，在無線通信系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用。隨著人們對無線通信的要求越來越高，無線通信系統(tǒng)對功率放大器的輸出功率，工作效率，線性度，帶寬等也提出了更高的要求。近年來，隨著無線通信的迅速發(fā)展，滿足多種不同需求的無線通信系統(tǒng)相繼面世,在民用通信方面包括全球移動通信系統(tǒng)(2G，3G，4G)，全球定位系統(tǒng)(GPS)，直播衛(wèi)星接收通信(DBS)，藍牙通信技術(shù)(Bluetooth)，無線局域網(wǎng)(WLAN)通信等。多頻帶射頻功率放大器由于能夠進一步減小無線收發(fā)器模塊的尺寸。

現(xiàn)今的雙頻段放大器采兩種技術(shù)方案，第一種是采用微電子機械系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical-System,MEMS)對不同頻段進行網(wǎng)絡(luò)匹配，由于這種放大器使用開關(guān)轉(zhuǎn)換的方法在兩個頻段進行匹配，這就導(dǎo)致開關(guān)處插入損耗高，不同頻帶間隔離度差等缺點。第二種是在匹配網(wǎng)絡(luò)兩個頻率點實現(xiàn)阻抗匹配，這種方法往往能得到很高的效率，可是因為在每個頻段恰好匹配，所以往往通帶內(nèi)帶寬很窄，且平坦性很差。因此，提供一種能改善雙通帶放大器的帶內(nèi)平坦度與通帶間的隔離度雙通帶放大器就很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的帶內(nèi)平坦度差與通帶間的隔離度差的技術(shù)問題。提供一種新的雙通帶放大器，該雙通帶放大器具有帶內(nèi)平坦度高與通帶間的隔離度高的特點。

為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案如下：

一種雙通帶放大器，所述雙通帶放大器工作在L-S波段，包括依次連接的輸入匹配電路、放大管、放大器匹配輸出電路及帶阻電路；所述輸入匹配電路用于50歐姆到放大管的阻抗匹配；所述放大器匹配輸出電路用于放大管到50歐姆的阻抗匹配。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明提出工作在1GHz-3GHz的超寬帶放大器，然后在超寬帶放大器的輸出端級聯(lián)帶阻濾波器。本發(fā)明采用四級電路設(shè)計，第一級是輸入匹配電路，采用變阻抗濾波器的設(shè)計方法，通過將50Ω的阻抗變換到任意阻抗實現(xiàn)與放大管的輸入匹配。第二級是放大管，可采用Cree公司的GaN-HEMT-CGH40010F放大器，該放大器工作在DC-6GHz頻段，工作電壓為28V，輸出功率大于10W。第三級是放大器輸出匹配電路，也采用變阻抗濾波器設(shè)計方法，實現(xiàn)了1-3GHz內(nèi)的一款帶通濾波器，同時達到了阻抗變換的目的。最后一級設(shè)計了一款高性能的帶阻濾波器，其中心頻率為1.85GHz，級聯(lián)在輸出匹配電路后，可實現(xiàn)兩個分別工作于1-1.6GHz和2-3GHz的高隔離度高增益平坦度的寬帶通帶，兩個通帶的相對帶寬分別為46％和40％。

上述方案中，為優(yōu)化，進一步地，所述帶阻電路為帶阻濾波器，帶阻濾波器為SIR帶阻腔體濾波器。

進一步地，所述SIR帶阻腔體濾波器包括外腔體，位于外腔體內(nèi)的主傳輸線，與主傳輸線阻抗匹配連接、位于外墻體內(nèi)的SIR諧振器。

進一步地，所述SIR諧振器包括高阻抗傳輸線、低阻抗傳輸線及階躍結(jié)合面，階躍結(jié)合面位于低阻抗傳輸線端的開路面、高阻抗傳輸線和低阻抗傳輸線之間。

進一步地，所述帶阻濾波器的中心頻率為1.85GHz。

進一步地，所述雙通帶放大器包括1GHz-1.6GHz和2GHz-3GHz的通帶。

進一步地，所述放大管為GAN-HEMT-CGH40010F。

進一步地，所述輸入匹配電路與放大器匹配輸出電路均為微帶線電路。

匹配電路采用變阻抗濾波器的設(shè)計方法，變阻抗濾波器的輸入輸出阻抗由計算所得，并可以通過諾頓變換將任一阻抗值匹配到50Ω，省略匹配電路從而減小電路尺寸，到達匹配與濾波相結(jié)合的目的。

計算得中心頻率ω₀＝1.73GHz。并通過ADS的負載牽引可得到最佳輸入輸出阻抗，選出最佳輸入輸出阻抗。由輸入輸出阻抗和中心頻率的值可計算3階低通原型的歸一化參數(shù)

根據(jù)范諾寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，經(jīng)過深入研究得到了圖中g(shù)值的解析式：

g₀＝1