[發明專利]一種基于PIN開關的可重構雙波段功率放大器及其控制方法

在審

• 申請號: 202011643367.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112865735A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 南敬昌;王皓;劉文進
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: H03G3/30
• 分類號: H03G3/30;H03F1/56
• 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;韓惠琴

本發明公開了一種基于PIN開關的可重構雙波段功率放大器及其控制方法，包括依次串聯連接的輸入端口、輸入匹配電路、穩定電路、晶體管、偏置電路、PIN開關、輸出匹配電路以及輸出端口。本發明采用型號為SMP?1345?079LF的二極管作為可重構器件，實現了功率放大器在1.6GHz2.1GHz、1.8GHz2.3GHz兩個雙波段的可重構；基于帶通濾波器理論設計的寬帶輸入匹配網絡，能夠實現1.5GHz?2.5GHz頻段內的良好匹配；通過在偏置電路中加入扇形微帶線，拓寬了偏置電路的帶寬；具有小型化、結構簡單、切換速度快、輸出功率和效率高的優點，具有較高的實用價值。

技術領域

本發明屬于無線通訊的技術領域，尤其涉及一種基于PIN開關的可重構雙波段功率放大器及其控制方法。

背景技術

隨著5G通信的飛速發展，通信的頻段和標準逐漸增多，對于信號質量和容量的要求也越來越高，各類通信系統需要不斷的更新換代，以適應多標準、多模式的無線通信。功率放大器作為通信系統中的重要組成部分，其性能的好壞直接影響整個通信系統的性能。對功率放大器的不同工作狀態進行分析并研究可重構的電路結構成為必然的發展趨勢。可重構多波段功放在引入可重構器件后，使功放的匹配網絡具有拓展性，增加了功放可使用的工作頻段，并且由于可重構器件的可配置特性，使功放具有很強的靈活性，能夠實現工作頻段的快速切換，在5G通信以及未來的通信系統中擁有廣闊的應用前景。近年來，國內外研究學者致力于使用更簡單的結構實現可重構多波段功率放大器的設計，推動了可重構多波段功率放大器的發展。

可重構器件包括可調器件與開關，可調器件包括變容二極管、可調電容等，常用于射頻電路的開關包括MEMS開關、MOS開關、PIN開關等。PIN開關在直流正-反偏壓下呈現近似導通或斷開的特性，通過改變功放匹配網絡結構，使功放匹配在不同工作頻點，并且PIN開關與其它開關相比，具有成本低、電路簡單等特點，因此被廣泛應用于可重構電路的設計中。

在MHz頻率范圍內，傳統集總參數可重構功放確實可以達到很高的效率，但是在GHz或者更高頻段，由于集總參數元件的限制而不易實現；微帶線代替集總參數元件可使電路工作于更高的頻段，但后期參數調整比較復雜，后期調試不夠靈活。

并且在現有的可重構功放中，并聯枝節較多，效率較低，不利于功放的工作，例如參考文獻“徐謙，劉太君，葉焱，郭曉鋒，李瑞陽.可重構多波段射頻功率放大器設計[J].無線電通信技術，2014，40(03):61-64”中提出的一種可重構功放結構，使用PIN開關控制匹配電路中的電容，設計了一款工作在1.75GHz、2.1GHz和2.6GHz的可重構功放，雖然該功放的增益較高，但由于匹配電路是由接入固定值電容實現的，并且并聯枝節較多，所以效率較低。

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結構簡單、尺寸小、性能穩定的基于PIN開關的可重構雙波段功率放大器，能在1.6GHz2.1GHz、1.8GHz2.3GHz兩個雙波段工作，從而滿足多種通信系統的需求。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案來實現：

一方面，本發明提供一種基于PIN開關的可重構雙波段功率放大器，包括輸入端口、輸入匹配電路、穩定電路、晶體管、柵極偏置電路、漏極偏置電路、PIN開關、輸出匹配電路和輸出端口；

所述輸入端口、輸入匹配電路、穩定電路、晶體管、柵極偏置電路、漏極偏置電路、PIN開關、輸出匹配電路和輸出端口依次串聯連接；

所述輸入匹配電路包括干路微帶線和電容，輸入端口P₁連接電容C₁輸入端，電容C₁輸出端與電容C₂和地與微帶線TL₁一端相連，TL₁另一端與微帶線TL₂和地與電容C₃和地相連，電容C₃和地的另一端連接輸入匹配電路的輸出端口P₂；