[發明專利]一種功放整流器雙模式切換電路

在審

• 申請號: 202210180185.3
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114583846A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 張浩;郭朝陽;王壁妍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學太倉長三角研究院
• 主分類號: H02J50/20
• 分類號: H02J50/20;H02J7/00
• 代理公司: 蘇州瞪羚知識產權代理事務所(普通合伙) 32438
• 代理人: 郭曉宇

1.一種功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，所述電路包括輸入/輸出匹配網絡、柵極偏置網絡、漏極偏置網絡、輸入輸出諧波控制網絡、氮化鎵晶體管、耦合器、移相器、直流電源、射頻輸入電源、射頻開關、直流開關、發射天線、接收天線、檢波器以及穩壓器；

所述電路包括功率放大器模式和整流器模式。

2.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，

在功率放大器模式下，

所述射頻開關連接功率源，所述直流開關連接漏極直流供電電源；

所述柵極偏置網絡的直流電壓由輸入射頻信號耦合出去的一部分射頻輸入功率經過檢波器整流產生電壓來提供；所述漏極偏置網絡直流電壓為單獨電壓源通過直流開關切換提供；

所述移相器與輸出端的耦合器不工作，靠近輸出端的檢波器處于開路狀態；

所述功率源提供輸入功率信號，連接輸入匹配到達晶體管，達到最佳的功率輸入；

所述柵極偏置網絡與漏極偏置網絡分別提供柵極、漏極直流偏置電壓，柵極直流偏置電壓與漏極直流偏置電壓給晶體管提供靜態工作點，輸入端經過晶體管再通過輸出匹配電路將放大后的功率信號再匹配給發射天線，經過發射天線將放大后的功率信號輻射出去完成功率放大；

在整流器模式下，

所述射頻開關連接移相器、所述直流開關連接等效電阻；

輸入端的耦合器，檢波器不工作；

功率放大器模式下的輸出端切換為整流器模式下的輸入端，接收天線接收射頻信號，將接收到的信號經過耦合器，一部分輸入功率經過檢波器與穩壓器來提供柵極偏置網絡所需直流電壓，一部分經過移相器提供柵極的小信號輸入功率，其余作為輸入端的輸入功率經過輸出匹配電路匹配到晶體管，轉化獲得的直流功率輸出輸出至等效電阻。

3.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，穩壓器提供穩定電壓作用。

4.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，所述功率放大器模式與整流器模式之間的切換由一射頻開關與一直流開關控制。

5.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，

所述功率放大器模式下，所述射頻開關連接功率源，所述直流開關連接直流供電電源，輸出端天線為發射天線模式。

6.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，

所述整流器模式下，所述射頻開關連接移相器端口，所述直流開關連接等效電阻端口，輸出端口天線轉變為接收天線為整流器提供射頻能量輸入。

7.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，所述功率放大器模式下，功率放大器為高效率的Class-F/F^-1功率放大器，輸入端提供基頻輸入功率，柵極、漏極偏置網絡提供直流供電電壓，使晶體管處于合適的靜態工作點，輸入、輸出匹配網絡為晶體管輸入、輸出端提供匹配，使得從輸入端獲得輸入功率以及從輸出端輸出功率，諧波控制網絡通過控制輸出射頻信號的二、三諧波以獲得功率放大器模式下最大直流至射頻功率轉換效率。

8.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，所述整流器模式下，整流器由功率放大器的時間反轉構成，等效電阻取代放大器中的直流電源端口，等效電阻理論值等于功率放大器模式下中的漏極直流偏置電壓與直流偏置電流的比值，功率放大器的輸出端口轉換成整流器的輸入端口，輸入功率通過耦合器分為兩部分，第一部分大小要求為對應功率放大器模式下的漏極直流功率，通過功放模式下的輸出通路輸入，第二部分大小要求為對應功放模式下的基頻輸入功率，整流獲得的直流功率通過漏極偏置電路輸出到負載。

9.根據權利要求3所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于，所述功率源的外部輸入阻抗為50Ω的功率源。

10.根據權利要求1所述的功放整流器雙模式切換電路，其特征在于：功率放大器與整流器兩種模式共用同一電路結構，該電路結構為高效率氮化鎵Class-F/F^-1功率放大器結構。