[發明專利]一種利用限定的阻抗解空間設計寬帶匹配網絡的系統

有效

• 申請號: 201711112389.9
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN108009319B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 游飛;賈培;何松柏
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

該發明公開了一種利用限定的阻抗解空間設計寬帶匹配網絡的系統，屬于無線通信技術領域，特別設計了基于限定的阻抗解空間的寬帶匹配網絡。傳統的匹配網絡設計方法，往往是找到每個頻點的最優阻抗點(R_opt)，進而把匹配網絡的S參數朝著最優點逼近，這樣的設計方法對于寬帶設計有著明顯的局限性，尤其是跨倍頻程，本發明提及的寬帶匹配設計方法，限定了合適的阻抗解空間，不局限于R_opt，這樣在寬帶設計時，帶寬內每個頻點都對應一個解空間，由于計算方法可關聯頻率，只需利用計算機軟件就可以在整個頻段內快速找到每個頻點的合理解，讓每個頻點的S₁₁參數都在其相應的解空間區域內部，由于擴展的阻抗解空間，大大降低了寬帶匹配的設計難度。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別設計了一種利用限定的阻抗解空間設計寬帶匹配網絡的系統。

背景技術

射頻功率放大器是無線發射系統中的重要組成部分，會直接影響發射機的整體性能。評估功率放大器的性能指標主要有帶寬，輸出功率，線性度，效率(分為功率附加效率和漏極效率)。而帶寬在很大程度上是由匹配結構決定的。一個好的寬帶匹配設計方法往往能夠大大拓展放大器的工作帶寬。現在業界廣泛采用的寬帶匹配設計方法主要有史密斯圓圖匹配，實頻技術，負載牽引技術(Load pull)等。但大多數的設計方法往往是依靠設計者的經驗，并沒有形成系統的寬帶匹配設計方法。

現有技術中專利申請號為201310415732.2的專利公開了一種射頻功率放大器的寬帶匹配設計方法，該專利中提出了一個寬帶設計的新工具——立體三維史密斯圓圖，該工具是在傳統經典的二維史密斯圓圖的基礎上進行拓展，增加了頻率坐標，實現了寬帶設計時大量數據的可視化，避免了傳統經典的二維史密斯圓圖在寬頻帶上顯示出現重疊導致圖解困難的問題，使得在寬頻段內也可以進行簡化計算和圖解，尤其是在寬帶功放設計的匹配網絡中。

上述專利的思想體現了寬頻帶對匹配網絡設計的重要性和局限性，經典的二維史密斯圓圖匹配往往是在某一個頻點處進行，無法進行寬頻帶匹配，上述專利的三維結構增加了頻率分量，在理論上對寬帶匹配的設計有一定的指導意義。

現有2014年IEEE檢索文章Design of Broadband High-Efficiency PowerAmplifiers Based on a Series of Continuous Modes，提出了連續類的設計方法，其思路是在F類功放的基礎上進行拓展，在晶體管電流源平面進行電流電壓波形重塑，使放大器的功率損耗最小。具體設計方法是在史密斯圓圖上，把晶體管單個頻點的最優阻抗點延伸為一條連續的曲線，拓展了阻抗解空間，使得寬帶匹配易于進行。但是這種連續類的設計方法不僅需要把阻抗解空間從電流源平面轉換到封裝平面，而且具體設計過程中很難把一條曲線涉及的阻抗解空間作為優化目標，這大大增加了設計的難度。

介于上述專利和文章中的不足之處，本發明進行了改善，基于獲取的晶體管的初始等功率圓和等效率圓數據(獲取方法包括Load pull技術，平臺測試等)，綜合考慮功率和效率，再利用數學工具處理數據，并限定合適的阻抗解空間進行匹配網絡的設計，這樣就把最優阻抗曲線族拓展為封閉區域，擴大了阻抗解空間，使寬帶匹配的設計易于進行。

發明內容

本發明具體提供了一種利用限定的阻抗解空間進行寬帶匹配網絡設計的方法，基于獲取的初始等功率圓和等效率圓數據，綜合考慮功率和效率，再利用數學工具限定出合適的阻抗解空間，從而在寬頻帶內進行匹配網絡的設計；其特征在于輸出匹配網絡架構包括：晶體管、數據獲取器、數據處理器、參數計算器，所述的數據獲取器的作用為獲取晶體管初始的等功率圓和等效率圓數據，所述的數據處理器的作用為綜合功率和效率限定合適的阻抗解空間，所述的參數計算器的作用為計算限定區域的相關參數，為匹配網絡的設計提供優化目標。