[實用新型]一種基于電抗性諧波網絡的超寬帶功率放大器

有效

• 申請號: 202020023065.9
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN210899093U
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 劉國華;周國祥;程知群;郭燦天賜;王濤
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學富陽電子信息研究院有限公司
• 主分類號: H03F3/24
• 分類號: H03F3/24;H03F1/42;H03F1/02
• 代理公司: 杭州昱呈專利代理事務所(普通合伙) 33303
• 代理人: 雷仕榮

本實用新型公開了一種基于電抗性諧波網絡的超寬帶功率放大器，包括輸入匹配電路、低次諧波控制網絡、高次諧波電抗控制網絡、基波輸出匹配電路，其中，低次諧波控制網絡用于使二次諧波短路和三次諧波開路；高次電抗性諧波網絡由串并聯短截線和阻抗變換器組成，使高次諧波阻抗等效于基波阻抗。相對于現有技術，本實用新型采用了電抗性諧波網絡，變換高次諧波的電抗值，補償其電阻值，使其阻抗等效于基波阻抗，更好地控制了輸出端的高次諧波，可以在寬頻帶內實現匹配，克服了功率放大器跨倍頻程，基波與諧波相同頻率阻抗不同的問題；低次諧波控制網絡不僅保證了功率放大器的效率，還避免了二三次諧波與高次諧波的重疊問題。

技術領域

本實用新型涉及射頻通訊技術領域，尤其涉及一種基于電抗性諧波網絡的超寬帶功率放大器。

背景技術

隨著無線基礎設施的復雜性、通信標準和頻率分段的日益增加，這對高效寬帶功率放大器會提出更高的要求。寬禁帶GaN HEMT晶體管被認為是這一發展中重要的使能技術。這主要是由于大大提高了晶體管阻抗大小，簡化寬帶匹配和放大器的設計。

功率放大器的阻抗大小會影響最終放大器的帶寬、功率和效率的性能。對于高效類的功放，很難使高次諧波阻抗在倍頻程外維持在一個適合大小。雖然平衡效率和帶寬的設計可以在一定程度上擴展范圍，但不可避免地，最高的基波頻率會重疊最低的二次諧波頻率，導致相同頻率下的基波與諧波阻抗不一致，無法實現跨倍頻程的超寬帶匹配。

故，針對存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現有技術中存在的缺陷。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種基于電抗性諧波網絡的超寬帶功率放大器，在更高次諧波使用電阻變換的負載，使其阻抗等效于基波阻抗，更好地控制了輸出端的高次(高于二、三次)諧波，克服了功率放大器跨倍頻程的阻抗不同，難以匹配的問題，拓展功放的工作帶寬。

為了克服現有技術的缺陷，本實用新型采用以下技術方案：

一種基于電抗性諧波網絡的超寬帶功率放大器，包括輸入匹配電路、晶體管、低次諧波控制網絡、高次電抗性諧波網絡、基波輸出匹配電路，其中，

所述低次諧波控制網絡包括一段十二分之一波長的第一傳輸線TL1、一段十二分之一波長的第二傳輸線TL2、一段六分之一波長的第三傳輸線TL3和一段四分之一波長的第四傳輸線TL4，其中，所述第一傳輸線TL1的一端與晶體管的輸出端相連接，所述第一傳輸線TL1的另一端與所述第二傳輸線TL2的一端和所述第三傳輸線TL3的一端相連接，所述第二傳輸線TL2的另一端開路；所述第三傳輸線TL3的另一端與所述第四傳輸線TL4的一端相連接，所述第四傳輸線TL4的另一端接地；

所述高次電抗性諧波網絡包括一段串聯50Ω的第五傳輸線TL5、一段并聯50Ω的第六傳輸線TL6以及阻抗變換電阻R，所述第五傳輸線TL5與低次諧波控制網絡相連接，所述第五傳輸線TL5的另一端與所述第六傳輸線TL6的一端和阻抗變換電阻R的一端相連接，所述第六傳輸線TL6的另一端開路；所述阻抗變換電阻R的另一端與所述基波輸出匹配電路的一端相連接；

所述輸入匹配電路，用于將晶體管源牽引得到的最佳阻抗匹配到50歐姆的輸入負載端口；

所述基波輸出匹配電路，用于將晶體管負載牽引得到的最佳阻抗匹配到50歐姆的輸出負載端口。

作為進一步的改進方案，所述的輸入匹配電路與晶體管之間設有柵極偏置電路，其偏壓為-2.7V。

作為進一步的改進方案，所述的低次諧波控制網絡與高次電抗性諧波網絡之間設有漏極偏置電路，其偏壓為28V。

作為進一步的改進方案，所述晶體管采用GaN HEMT CGH40010F晶體管。