[發明專利]精確諧波控制高增益高效率E3F2類堆疊功率放大器

在審

• 申請號: 201810922630.2
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN108664757A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 胡柳林;鄔海峰;滑育楠;陳依軍;呂繼平;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: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H03F3/193;H03F3/21
• 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

本發明公開了一種精確諧波控制高增益高效率E3F2類堆疊功率放大器，包括依次連接的輸入改進型威爾金森功分阻抗匹配網絡、漏源補償雙路自偏堆疊放大網絡、E3F2類阻抗匹配網絡以及輸出功率合成基波網絡。本發明采用基于漏源補償雙路自偏二堆疊晶體管結構，并結合了高效E3F2類輸出匹配網絡，使得電路可以實現E3F2類放大器輸出阻抗的基波、諧波阻抗的精確控制，本發明可以結合F類與E類放大器的輸出阻抗電路共性，將峰值電壓控制在F類和E類中間，緩解了晶體管的峰值電壓的設計壓力，并且具有高效率、高增益、高功率輸出能力，占用較小的電路尺寸。

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，具體涉及一種精確諧波控制高增益高效率E3F2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，但是過驅動開關功率放大器的帶寬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，這些高效率放大器的寬帶特性仍然存在一些不足，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，寬帶輸出能力和效率較低；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帶寬。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

本發明的目的是提出一種精確諧波控制高增益高效率E3F2類堆疊功率放大器，利用自偏置晶體管堆疊技術以及高效率E3F2類匹配技術，使得電路可以實現E3F2類放大器輸出阻抗的基波、諧波阻抗的精確控制，并且具有高效率、高增益、高功率輸出能力，占用較小的電路尺寸。

本發明的技術方案為：一種精確諧波控制高增益高效率E3F2類堆疊功率放大器，包括依次連接的輸入改進型威爾金森功分阻抗匹配網絡、漏源補償雙路自偏堆疊放大網絡、E3F2類阻抗匹配網絡以及輸出功率合成基波網絡；輸入改進型威爾金森功分阻抗匹配網絡的輸入端為整個E3F2類堆疊功率放大器的輸入端，其第一輸出端與漏源補償雙路自偏堆疊放大網絡的第一輸入端連接，其第二輸出端與漏源補償雙路自偏堆疊放大網絡的第二輸入端連接；輸出功率合成基波網絡的輸出端為整個E3F2類堆疊功率放大器的輸出端，其第一輸入端與E3F2類阻抗匹配網絡的第一輸出端連接，其第二輸入端與E3F2類阻抗匹配網絡的第二輸出端連接；漏源補償雙路自偏堆疊放大網絡的第一輸出端與E3F2類阻抗匹配網絡的第一輸入端連接，其第二輸出端與E3F2類阻抗匹配網絡的第二輸入端連接。

本發明的有益效果是：本發明采用自偏置晶體管堆疊技術以及高效率E3F2類匹配技術，使得電路可以實現E3F2類放大器輸出阻抗的基波、諧波阻抗的精確控制，該E3F2類放大器可以結合F類與E類放大器的輸出阻抗電路共性，將峰值電壓控制在F類和E類中間，緩解了晶體管的峰值電壓的設計壓力，并且具有高效率、高增益、高功率輸出能力，占用較小的電路尺寸。