[發明專利]一種可重構寬帶功率放大器結構

在審

• 申請號: 202011281672.6
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112383284A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 南敬昌;黃飛;高明明;盧永
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: H03F1/56
• 分類號: H03F1/56;H03F1/26
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本發明公開了一種可重構寬帶功率放大器結構，其輸入和輸出端分別連接有輸入匹配電路和輸出匹配電路，輸入匹配電路和輸出匹配電路之間連接有偏置電路；輸出匹配電路用于將功率放大器的輸出阻抗匹配到最佳匹配值；所述輸入匹配電路連接寬帶輸出匹配網絡，對寬帶射頻功率放大級輸出的放大信號進行有效的輸出。本發明以從封閉形式解決方案中重新導出的三階帶通濾波器為基本單元，確保寬帶電路在不同頻段的干路相同，使用LC諧振理論設計的分布式PIN開關控制分支電路，完成不同頻段的分支電路和干路的匹配，將寬帶電路切換到不同的頻段，采用J/K反相轉換器處理高階濾波器使放大器結構具有通用性，達到可重構的目的。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種可重構寬帶功率放大器結構。

背景技術

未來，無線通信系統將朝著智能化和多樣化的方向發展。可重構理論作為實現系統智能的關鍵技術，意味著模塊可以通過開關和變容器件等可重構器件控制無源網絡，實現不同功能的重構。多樣性是指各種通信系統的相互存儲和相互容納。寬帶技術是實現多樣化的重要手段。作為系統的關鍵模塊，功率放大器可重構和寬帶的研究已成為學術界和工業界的熱門話題。

國內外可重構理論和可重構寬帶技術的研究取得了一些成果。李亮通過研究非對稱雙邊耦合微帶線的可調諧匹配網絡理論，提出了一種降低變容二極管非線性的結構。通過上述研究，設計了一種470MHz-860MHz頻段的AB型智能可調諧射頻功率放大器結構，可在指定頻段內任意調諧放大，系統整體增益可保證在20dB附近。徐謙使用集總參數PIN開關來控制匹配電路中分支電容的接入，使匹配電路在不同頻段切換。設計了一個三頻段可重配置功率放大器，但集總參數開關將影響放大器的性能。2016年，Robin Kalyan等人使用貼片銅開關設計可重構雙頻功率放大器。該開關調整傳統雙頻段結構的支路，實現兩個不同并發雙頻功率放大器的轉換。測試結果表明，功率放大器可以在四個工作頻段內實現約10W的輸出功率。由于開關的存在，降低了仿真精度，提高了調試難度。2017年，他們設計了一個使用PIN開關的可重構雙頻Doherty放大器，但文中設計的分布式PIN開關結構復雜，使得功放設計更加困難。Daniel J.等人提出了一種寬帶可重構負載調制平衡功率放大器結構。通過改變外部控制信號的幅度和相位來調節晶體管的阻抗，可以在給定的功率補償和頻率下動態優化功率和效率。但是，文章中使用了兩個晶體管，這增加了功率放大器的設計成本。

雖然上述可重構功率放大器實現了多頻段切換功能，并滿足各頻段的性能要求，但電路結構復雜，理論難以實現，缺乏通用性。同時，可重構器件采用集總參數設計，不能滿足高頻段正常工作的要求，對最終制版有一定的影響。且具有分布參數的可重構設備電路復雜且難以實現，并且對寬帶可重構功放的研究很少。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種可重構寬帶功率放大器結構，提出了封閉式解決方案，為寬帶可重構電路結構設計提供了新的思路，縮短了設計時間并降低了可重構寬帶功率放大器的設計復雜性。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案來實現：本發明提供一種可重構寬帶功率放大器結構，其輸入和輸出端分別連接有輸入匹配電路和輸出匹配電路，所述輸入匹配電路和輸出匹配電路之間連接有偏置電路；所述輸出匹配電路用于將功率放大器的輸出阻抗匹配到最佳匹配值；所述輸入匹配電路連接寬帶輸出匹配網絡，對寬帶射頻功率放大級輸出的放大信號進行有效的輸出；在寬帶功率放大器的輸出與地之間連接諧波抑制網絡，對輸入到寬帶輸出匹配網絡的信號進行諧波抑制；其中，諧波抑制網絡由至少兩個二次諧波抑制網絡并聯連接構成。