[發明專利]一種基于精確諧波控制的高效率雙頻F類堆疊功率放大器

在審

• 申請號: 201810757111.5
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108768315A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 呂繼平;鄔海峰;滑育楠;陳依軍;胡柳林;童偉;王測天
• 申請（專利權）人: 成都嘉納海威科技有限責任公司
• 主分類號: H03F1/56
• 分類號: H03F1/56;H03F3/193;H03F3/21;H03F3/24
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明公開了一種基于精確諧波控制的高效率雙頻F類堆疊功率放大器，包括雙頻輸入基波匹配網絡、二堆疊自偏置功率放大網絡、雙頻F類輸出匹配網絡、柵極供電偏置網絡和漏極供電偏置網絡。本發明采用基于自偏結構的二堆疊晶體管結構，并結合了雙頻F類輸出匹配網絡，使得電路具有雙頻帶工作模式下的高效率、高增益、高功率輸出能力。

技術領域

本發明屬于場效應晶體管射頻功率放大器和集成電路技術領域，具體涉及一種基于精確諧波控制的高效率雙頻F類堆疊功率放大器的設計。

背景技術

隨著現代軍用、民用通信技術的發展，射頻前端發射機也向雙頻帶甚至多頻模式、高效率、高增益、高功率輸出的方向發展。因此市場迫切的需求雙頻帶工作模式下、高效率、高增益、高功率的功率放大器。然而，在傳統高效率功率放大器的設計中，一直存在一些設計難題，主要體現在雙頻帶工作模式、高效率指標相互制約：為了保證放大器的高效率工作，晶體管要工作在過驅動模式下，類似于開關狀態，但是雙頻過驅動開關功率放大器的實現一直是電路實現的技術瓶頸。

常見的高效率功率放大器的電路結構有很多，最典型的是傳統AB類、C類，開關型D類、E類、F類功率放大器等，但是，這些高效率放大器仍然存在一些不足，主要體現在：傳統AB類放大器理論極限效率為78.5％，相對較低，往往需要犧牲輸出插損和效率來增加放大器的帶寬；C類放大器極限效率為100％，但是功率輸出能力較低；開關型D類、E類、F類功率放大器等需要依賴精確的諧波阻抗控制，或者嚴格的阻抗匹配條件，這些控制和條件都大大限制了放大器工作方式，尤其限制了雙頻帶的設計應用。除此之外，現有高效率場效應管功率放大器往往是基于單個共源晶體管實現的，受到單個晶體管的限制，功率輸出能力和功率增益能力都相對較低。

發明內容

本發明的目的是為了提出一種基于精確諧波控制的高效率雙頻F類堆疊功率放大器，利用自偏置晶體管堆疊技術以及雙頻F類匹配技術，實現雙頻帶工作模式下高效率、高增益、高功率輸出特性。

本發明的技術方案為：一種基于精確諧波控制的高效率雙頻F類堆疊功率放大器，包括雙頻輸入基波匹配網絡、二堆疊自偏置功率放大網絡、雙頻F類輸出匹配網絡、柵極供電偏置網絡和漏極供電偏置網絡；雙頻輸入基波匹配網絡的輸入端為整個高效率雙頻F類堆疊功率放大器的輸入端，其輸出端與二堆疊自偏置功率放大網絡的輸入端連接；雙頻F類輸出匹配網絡的輸出端為整個高效率雙頻F類堆疊功率放大器的輸出端，其輸入端與二堆疊自偏置功率放大網絡的輸出端連接；柵極供電偏置網絡與雙頻輸入基波匹配網絡連接，漏極供電偏置網絡分別與二堆疊自偏置功率放大網絡以及雙頻F類輸出匹配網絡連接。

本發明的有益效果是：本發明采用基于自偏結構的二堆疊晶體管結構，并結合了雙頻F類輸出匹配網絡，使得電路具有雙頻帶工作模式下的高效率、高增益、高功率輸出能力。

雙頻輸入基波匹配網絡包括微帶線TL₁，微帶線TL₁的一端為雙頻輸入基波匹配網絡的輸入端，其另一端分別與微帶線TL₂的一端以及微帶線TL₄的一端連接，微帶線TL₂的另一端與開路微帶線TL₃連接，微帶線TL₄的另一端與電容C₁的一端連接，電容C₁的另一端分別與微帶線TL₇的一端以及開路微帶線TL₅連接，并作為雙頻輸入基波匹配網絡的輸出端，微帶線TL₇的另一端分別與開路微帶線TL₆以及柵極供電偏置網絡連接。

上述進一步方案的有益效果是：本發明采用的雙頻輸入基波匹配網絡能夠實現對射頻輸入的基波信號在兩個頻點進行阻抗匹配。