[發明專利]增強帶寬的可重構負載調制類功率放大器及其實現方法

在審

• 申請號: 201910062264.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109831163A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 程知群;張志維;劉國華;柯華杰;李素東;楊仁好
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F3/19;H03F3/21;H03F3/68
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種增強帶寬的可重構負載調制類功率放大器的實現方法，其特征在于：通過如下步驟實現：

步驟一：根據選用的晶體管的直流特性掃描曲線，選取晶體管漏極偏置電壓，晶體管柵極偏置電壓，使得晶體管位于線性放大狀態；此時晶體管的導通角在π到2π之間，符合AB類功率放大器的導通角要求；在此直流偏置的基礎上對晶體管進行輸入輸出匹配電路設計；為了拓展電路的工作帶寬，匹配電路采用階躍阻抗匹配設計；將晶體管的輸入輸出阻抗皆匹配到標準的負載阻抗，根據功率放大電路的拓撲圖；選取合適的直流偏置點，設計兩個標準的AB類功率放大器，并將輸入輸出匹配到標準的50歐姆，完成第一功率放大電路和第二功率放大電路的設計；

步驟二：采用具有寬帶特性的正交耦合器作為功率放大器的一部分，實現帶寬增強的功率放大器；正交耦合器為3dB定向耦合器，具有高度的對稱性；輸入端的功率平等地分配給兩個輸出端，兩個輸出端有90度的相位差；完成第一正交耦合器和第二正交耦合器的設計；

步驟三：將步驟二中第一正交耦合器的一個輸入端接輸入信號，另一輸入端通過隔離電阻接地，第一正交耦合器的兩個輸出端口分別與步驟一中的第一功率放大電路，第二功率放大電路的輸入端相連；將第一功率放大電路，第二功率放大電路的輸出端與步驟二所述的第二正交耦合器的兩個輸入端連接；為了完成可重構負載調制的效果，分析第二正交耦合器的等效Z矩陣得到:第一功率放大器和第二功率放大器在第二正交耦合器處的等效負載阻抗分別為Z_A、Z_B：

其中，I_c，e^jφ分別代表控制信號的幅度和相位；I_b表示功率放大電路的電流；通過以上公式發現，通過改變控制信號的幅度I_c和相位e^jφ從而調制兩路功率放大器的負載阻抗Z_A，Z_B，進而達到功率回退處的高效率；第二正交耦合器的一個輸出端輸出信號給負載，另一輸出端作為控制端接入控制信號；完成功率放大器的設計；

步驟四：根據所需要的負載調制值來確定控制信號與輸入信號的功率比；其具體過程如下：兩路功率放大電路產生的功率2*P_BAL為：

輸出給負載的功率P₁為：

控制信號的功率P_con為：

所以，P₁＝2P_BAL+P_con，即是輸出給負載的總功率為兩路功率放大電路的功率和控制信號功率之和；控制信號與功率放大電路傳輸功率的比為α：

其中Z_b為功率放大器的負載阻抗Z_A或者Z_B；相應的反射系數ρ_b表示為：

通過改變控制信號與功率放大電路傳輸信號的功率比α來實現功率放大電路的負載調制。