[發明專利]一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器

有效

• 申請號: 202110244345.1
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112994626B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 朱曉維;趙子明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F3/217
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

1.一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，該功率放大器主要包括：輸入匹配網絡(1)、場效應管T(2)、端接負載(7)以及輸出匹配網絡(8)，其中輸出匹配網絡(8)包括調優網絡(3)、第二偏置網絡(TB2)、雙因子諧波匹配網絡即第一因子諧波匹配網絡(5)和第二因子諧波匹配網絡(4)、以及基波電抗補償網絡(6)；輸入信號(RF)連接到輸入匹配網絡(1)的輸入端，輸入匹配網絡(1)另一端與場效應管T(2)柵極連接，同時通過第一偏置網絡(TB1)與柵極供電電壓(Vg)和第四電容(C4)連接，場效應管T(2)的漏極連接到輸出匹配網絡(8)，輸出匹配網絡(8)的輸出端通過端接負載(7)接地；

該功率放大器的實現首先通過設定雙因子即第一擴展因子β和第二擴展因子γ的值，進而得出場效應管T(2)的二次諧波阻抗的值；然后，通過雙因子諧波匹配網絡即第一因子諧波匹配網絡(5)和第二因子諧波匹配網絡(4)進行匹配；最后，通過確定電抗擴展因子α的值，利用調優網絡(3)和基波電抗補償網絡(6)來使所設計的功率放大器工作于連續逆模式的狀態下，達到最理想的性能指標。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述輸出匹配網絡(8)具體結構為：調優網絡(3)在第一調優微帶線(TL0)和第二調優微帶線(TL1)之間通過第二偏置網絡(TB2)與漏極供電電壓(Vd)和第五電容(C5)連接，調優網絡(3)的輸出端連接到第一因子諧波匹配網絡(5)、第二因子諧波匹配網絡(4)以及基波電抗補償網絡(6)。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述調優網絡(3)是由兩段具有特定的特征阻抗和電長度的第一調優微帶線(TL0)和第二調優微帶線(TL1)組成。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述雙因子諧波匹配網絡中第一因子諧波匹配網絡(5)由和為四分之一波長的第一因子其一微帶線(TS0)和第一因子其二微帶線(TS01)組成，第二因子諧波匹配網絡(4)由和為四分之一波長的的第二因子其一微帶線(TS1)和第二因子其二微帶線(TS11)組成。

5.根據權利要求1或2所述的一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述基波電抗補償網絡(6)是由第一電感(L₁)、第二電感(L₂)、第三電感(L₃)以及第一電容(C₁)、第二電容(C₂)、第三電容(C₃)構成的三階的LC低通網絡。

6.根據權利要求1所述的一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述場效應管T(2)的二次諧波阻抗的值為：

Z_F＝(β+γ)j

其中，0≤β，γ≤1。

7.根據權利要求1所述的一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述雙因子諧波匹配網絡中，微帶線的電長度分別需要滿足：

θ_s0+θ_s01＝λ/4

θ_s1+θ_s11＝λ/4

其中，θ_s0、θ_s01、θ_s1和θ_s11分別是第一因子其一微帶線(TS0)、第一因子其二微帶線(TS01)、第二因子其一微帶線(TS1)、第二因子其二微帶線(TS11)的電長度，λ為一個波長的電長度360°。

8.根據權利要求1所述的一種基于雙因子補償的連續逆模式高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述場效應管T(2)在深AB類工作狀態時的柵極電壓為柵極供電電壓(Vg)，漏極電壓為漏極供電電壓(Vd)，輸出基波阻抗為：

Z_OMN＝R_opt(1+jα)

其中，α為基波阻抗引入的電抗擴展因子，其范圍為-1≤α≤1；Ropt為場效應管T輸出的最佳基波阻抗。