[實用新型]一種基于介質諧振器的濾波F類功率放大器

有效

• 申請號: 201720433823.2
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN206698187U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 章秀銀;徐金旭;薛艷梅;宋校曲
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/56;H03F3/19;H03F3/21;H03F3/24
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 王東東

技術領域

本實用新型涉及無線通信領域，具體涉及一種基于介質諧振器的濾波F類功率放大器。

背景技術

功率放大器和濾波器都是射頻收發機中關鍵組成部分，它們的性能對整個收發機的性能產生重要的影響。在傳統的設計中，功率放大器和濾波器的輸入輸出端口阻抗都被設計成50Ω，然后通過50Ω傳輸線將它們級聯起來。這種方法不僅會引入額外的損耗，而且會增大電路的體積。

為了減小體積和損耗，可以將濾波器和功率放大器合并成一個濾波功率放大器電路。近年來，針對如何設計濾波功率放大器，學術界提出了一些解決方法，例如緊湊型的諧振單元、帶有陷波的超寬帶濾波器和低通濾波器可嵌入到F類功率放大器，用來控制高次諧波，使整個功放展現出高效率，但是這些電路沒有帶通濾波響應。此外，還有學者將微帶帶通濾波器或者微帶與腔體結合的濾波器來替代傳統功放的輸出匹配電路，通過采用這種結構，整個電路得以簡化，從而可以減少電路的體積，同時還能保持良好的濾波效果，但是隨著無線通信系統的高速發展,通信頻譜變得非常擁擠,頻譜帶寬很窄窄，這就要求濾波器具有窄帶濾波響應，而以上所提到的微帶濾波器和微帶腔體混合濾波器的相對帶寬都比較大。為解決這個問題，有學者采用了高Q值的腔體諧振器作為功放的輸入匹配電路，實現窄帶功放。除了腔體濾波器之外，介質濾波器也具有高Q值的特征，但目前為止，還沒有公開提出介質濾波器和功率放大器的融合設計。

實用新型內容

為了克服現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種基于介質諧振器的濾波F類功率放大器。

本實用新型將介質濾波器植入到F類功率放大器中，并通過一段調諧微帶線來轉化復數阻抗為實數阻抗，這樣簡化了功率放大器的輸出匹配電路，同時由于介質諧振器具有較高的Q值，可以實現較高功率附加效率時得到其他濾波匹配網絡所不能實現的更窄的帶寬，除此之外，通過引入交叉耦合，可以在通帶兩側各產生一個傳輸零點，提高了濾波器的選擇性。

本實用新型采用如下技術方案：

一種基于介質諧振器的濾波F類功率放大器，包括輸入端口，直流偏置電路、輸入匹配電路、功率放大晶體管、諧波控制電路及輸出匹配電路，所述輸出匹配電路包括用于實現復數阻抗到純實數阻抗轉化的調諧微帶傳輸線和用于實現實數阻抗到負載阻抗轉化的介質匹配濾波器，所述調諧微帶傳輸線與介質匹配濾波器連接。

所述介質匹配濾波器包括輸入饋電結構、輸出饋電結構及至少兩個介質諧振器，所述的輸入饋電結構、輸出饋電結構及至少兩個介質諧振器采用主耦合及交叉耦合方式連接，所述輸入饋電結構與調諧微帶傳輸線連接。

所述輸入饋電結構包括微帶線及焊接在微帶線上的金屬桿。

所述輸入匹配電路、功率放大晶體管、諧波控制電路及調諧微帶傳輸線依次連接，所述直流偏置電路有兩個，分別設置在功率放大晶體管的輸入端及輸出端。

所述調諧微帶傳輸線的長度及寬度由所述功率放大器晶體管所需的最佳阻抗匹配點決定，所述的介質匹配濾波器的輸入端與其他所有濾波器節點的耦合強度根據所述的調諧微帶傳輸線轉化的純實數阻抗決定，用于將這個純實數阻抗轉化為負載阻抗。

本實用新型的有益效果：

(1)電路結構簡單，相對于傳統的將功率放大器與帶通濾波器級聯的結構，本實用新型中濾波電路嵌入到輸出匹配電路，簡化電路結構；

(2)電路損耗小，相對于傳統的將功率放大器與帶通濾波器級聯的結構，本實用新型省去了濾波器和功率放大器之間的級聯線，減小了電路損耗，此外與現有的同類工作相比，可以實現同等功率附加效率時具有其他濾波匹配網絡所不能實現的更窄的帶寬。

(3)選擇性好，相對于現有的同類工作，本實用新型所述的基于介質諧振器的帶通濾波器，在濾波器各個節點間存在交叉耦合，用于在通帶兩側產生傳輸零點，改善了電路的選擇性。

附圖說明

圖1是本實用新型一種基于介質諧振器的濾波F類功率放大器的結構示意圖；

圖2是本實用新型的S參數測試結果圖；

圖3是本實用新型的輸出功率和PAE即功率附加效率的測試結果圖；

圖4是本實用新型輸出功率、增益、PAE和漏極效率測試結果圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例