一种双频带射频异向功率放大器制造技术

本发明专利技术公开一种双频带射频异向功率放大器。该射频异向功率放大器包括输入信号调理电路、两路双带功率放大处理电路、双带功率合成电路；其中每一路均包括双带输入匹配电路、偏置电路、功率放大器、双带虚部补偿电路。其中双带功率合成电路采用T型或者Pi型节替换传统的90度阻抗变换器实现双频带不同阻抗的90度变换，双带虚部补偿电路采用T型节来满足双频带不同虚部的补偿。通过信号调理电路得到的等幅异向两路信号作为输入信号，从而实现了双频带异向射频功率放大器。本发明专利技术所提出的双频带射频异向功率放大器填补了双频带Outphasing的设计空白，并且设计思路简单，便于推广。

A dual-band RF power amplifier

【技术实现步骤摘要】
一种双频带射频异向功率放大器
本专利技术涉及射频微波通信领域，提出了一种能够在两个独立频带下工作的高效率射频异向功率放大器。
技术介绍
随着无线通信技术的迅速发展，射频微波技术在人们的日常生活中越来越重要。为了在有限的频谱带宽内传输尽可能大的数据量，通信运营商通常需要采用非常复杂的调制方式，而这会导致信号的峰值平均比(简称峰均比)变大，即信号包络会剧烈变化。传统的功率放大器形式如A类、AB类虽然能实现高保真放大，但是对于非恒包络信号的放大效率很低，尤其是在大功率回退的时候。因此，针对高峰均比信号应用，能同时兼顾高效率和高线性度的射频功率放大器成为学术界和工业界的研究热点之一。异向功率放大器因能在保持输出信号高线性度的同时实现高效放大调制信号，从而得到射频微波功放研究人员的广泛重视。异向功率放大器包括上下两个子放大器，其工作时候由信号调理电路预先将基带信号进行上变频，并且分成两路具有恒定幅度、相位不同的调制信号进行激励。由于输入端激励信号的幅度恒定，因此可以采用D类、E类等开关式放大器作为子放大器的选择，从而保证了高放大效率。紧接着，通过一个输出端合成器将两路等幅异相的信号进行合并，可重新还原输入的调制信号的波形，进而达到在高效放大信号的同时实现高线性。但是，由于反向放大器整体效率是子放大器放大效率与输出合成器合成效率的乘积，于是，为了保证高效率我们采用无隔离输出合成器对两路信号进行高效合并。但是，该种形式的合成器(Chreix合成器)会对两个子功放引入无功虚部。为了消除上述虚部对其效率造成的影响，一个经典的Chireix异向功率放大器需要在输出端为子放大器提供合适的虚部补偿和阻抗匹配。然而，随着通信技术的快速发展，各种调制方式相继出现，各运营商能获得的授权频率也各不相同。为了提升通信系统对各种制式信号的适应性，亟须研制出能支持多频带工作的高效率功率放大器。多频带异向功率放大器也理所当然的成为了学术界和工业界研究的热点。但是，受制于前期设计理论的不完善，目前有关多频异向功率放大器的设计方案基本属于空白。针对目前现有技术中存在的不足，实有必要进行研究，以提供一种通用的关于多频率异相放大器的解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可以实现在两个频带下工作的异向高效功率放大器。通过将经典的Chireix异向单频带功率放大器结构中各部分单频率元件替换为双频带元件，实现双频带功能。为了填补现有技术的缺陷，本专利技术采用经典的ChireixOutphasing结构来配置。该放大器的核心设计方法是将经典Chireixoutphasing放大器的各结构包括输出功率组合电路、输出虚部补偿电路、输入匹配电路，采用特殊的双带结构来替换各部分进而实现双带射频异向功率放大器。其中功率合成电路采用T型或者Pi型节替换传统的90度阻抗变换器实现双频带不同阻抗的90度变换，输出虚部补偿电路采用T型节来满足双频带不同虚部的补偿。另外为了验证设计方法的通用性，该放大器的输入匹配电路也采用输出匹配电路的设计方法。最后通过输入信号调理电路得到的等幅异向两路信号作为输入信号，从而实现了双频带异向射频功率放大器。本专利技术所提出的双频带射频异向功率放大器填补了双频带Outphasing的设计空白，并且设计思路简单，便于推广。具体如下：一种双频带射频异向功率放大器包括输入信号调理电路、两路双带功率放大处理电路、双带功率合成电路；其中每一路均包括双带输入匹配电路、偏置电路、功率放大器、双带虚部补偿电路；双带输入匹配电路的输入端与输入信号调理电路的输出端连接，双带输入匹配电路的输出端接功率放大器的栅极；偏置电路的输入端接直流电源，输出端接功率放大器的栅极；功率放大器的漏级接双带虚部补偿电路的输入端；虚部补偿电路的输出端开路；输入信号调理电路将待放大的射频调制信号调整为等幅异向的两路信号，分别作为两路双带输入匹配电路的输入信号；即实现从基带信号到射频信号的转变，同时完成必要的预放大及滤波等功能。优选，输入信号调理电路包括两路依次串联的数模转换芯片、低通滤波器、正交混频器、自适应增益控制器，最终输出待输入的射频调制信号。其中，数模转换芯片将数字调制信号转换为模拟调制信号；低通滤波器用于消除基带信号的杂波成份；正交混频器用于将基带信号调制到载波频率上；自适应增益控制器用于将射频调制信号的幅度调整到合适的大小以待输入到后端放大器中。以上技术与器件均为公知技术。所述的双带输入匹配电路采用分解匹配方法构建，具体是将待匹配复阻抗分成实部阻抗和虚部阻抗两个部分，采用先匹配实部阻抗后匹配虚部阻抗的方法分别实现双频带下阻抗匹配，使得输入调制信号能够低损得传输至功率放大器；优选，双带输入匹配电路包括双频带90°阻抗变换的第一T微带线、双虚部匹配的第二T微带线；第一T微带线的第一端口与输入信号调理电路的输出端连接，第一T微带线的第二端口与功率放大器的栅极、第二T微带线的第一端连接，第一T微带线的第三端口、第二T微带线的第二端口、第二T微带线的第三端口开路；其中第一T微带线的第一端口、第二端口所在线段与第三端口所在线段垂直设置，从而构成T形结构；第二T微带线的第一端口、第二端口所在线段与第三端口所在线段垂直设置，从而构成T形结构。双带虚部补偿电路利用短路并联枝节配合串联微带线来实现f1频率下的所需电抗，而后再增加开路或短路微带线来实现另一频率f2的电抗；同时将功率放大器的寄生电容吸收进电路，最终实现虚部匹配；作为优选,双带虚部补偿电路通过T型节来实现。更为优选，双带虚部补偿电路采用双虚部匹配的第三T微带线；第三T微带线的一端与功率放大器的漏极连接后作为双带功率放大处理电路的输出；其中第三T微带线可分为三部分，第一部分实现f1频率下的虚部补偿，第二部分消除f2虚部补偿对f1虚部补偿的影响，第三部分实现f2频率下的虚部补偿；第一部分、第三部分所在直线与第二部分垂直设置，从而构成T形结构。双带功率合成电路将两路双带功率放大处理电路输出的信号功率合并后输出，并同时实现双带实阻抗变换。作为优选，双带功率合成电路通过T型节或者Pi型节来实现阻抗变换和功率组合。更为优选，双带功率合成电路采用双频带90°阻抗变换的第四T微带线A、第四T微带线B，第四T微带线A的第一端口、第四T微带线B的第一端口分别与两路双带功率放大处理电路的输出端连接，第四T微带线A的第二端口、第四T微带线B的第二端口合并后输出，第四T微带线A的第三端口、第四T微带线B的第三端口开路；其中第四T微带线A的第一端口、第二端口所在线段与第三端口所在线段垂直设置，，从而构成T形结构；第四T微带线B的第一端口、第二端口所在线段与第三端口所在线段垂直设置，从而构成T形结构。作为优选，功率放大器均为基本放大器，可以采用AB类、B类等多种高效率功率放大器形式。更为优选，放大器采用独立晶体管。优选地，所述偏置电路为功率放大器晶体管提供偏置电压，将功率放大器晶体管偏置到AB类。本专利技术的有效效果是：在经典的Chireixoutphasing结构上，利用双带T型节或者pi型节来替代经典单频带组件,其中核心组件为功率合成和虚部补偿。阻抗匹配被拆分为实部功率合成和虚部补偿两个部分，利用T型节来实现。虚部补偿融合进虚部匹配中利用T型节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双频带射频异向功率放大器，其特征在于包括输入信号调理电路、两路双带功率放大处理电路、双带功率合成电路；其中每一路均包括双带输入匹配电路、偏置电路、功率放大器、双带虚部补偿电路；双带输入匹配电路的输入端与输入信号调理电路的输出端连接，双带输入匹配电路的输出端接功率放大器的栅极；偏置电路的输入端接直流电源，输出端接功率放大器的栅极；功率放大器的漏级接双带虚部补偿电路的输入端；虚部补偿电路的输出端开路；输入信号调理电路将待放大的射频调制信号调整为等幅异向的两路信号，分别作为两路双带输入匹配电路的输入信号；所述的双带输入匹配电路采用分解匹配方法构建，具体是将待匹配复阻抗分成实部阻抗和虚部阻抗两个部分，采用先匹配实部阻抗后匹配虚部阻抗的方法分别实现双频带下阻抗匹配，使得输入调制信号能够低损得传输至功率放大器；双带虚部补偿电路利用短路并联枝节配合串联微带线来实现f1频率下的所需电抗，而后再增加开路或短路微带线来实现另一频率f2的电抗；同时将功率放大器的寄生电容吸收进电路，最终实现虚部匹配；双带虚部补偿电路通过T型节来实现；双带功率合成电路将两路双带功率放大处理电路输出的信号功率合并后输出，并同时实现双带实阻抗变换；双带功率合成电路通过T型节或者Pi型节来实现阻抗变换和功率组合。...

【技术特征摘要】
1.一种双频带射频异向功率放大器，其特征在于包括输入信号调理电路、两路双带功率放大处理电路、双带功率合成电路；其中每一路均包括双带输入匹配电路、偏置电路、功率放大器、双带虚部补偿电路；双带输入匹配电路的输入端与输入信号调理电路的输出端连接，双带输入匹配电路的输出端接功率放大器的栅极；偏置电路的输入端接直流电源，输出端接功率放大器的栅极；功率放大器的漏级接双带虚部补偿电路的输入端；虚部补偿电路的输出端开路；输入信号调理电路将待放大的射频调制信号调整为等幅异向的两路信号，分别作为两路双带输入匹配电路的输入信号；所述的双带输入匹配电路采用分解匹配方法构建，具体是将待匹配复阻抗分成实部阻抗和虚部阻抗两个部分，采用先匹配实部阻抗后匹配虚部阻抗的方法分别实现双频带下阻抗匹配，使得输入调制信号能够低损得传输至功率放大器；双带虚部补偿电路利用短路并联枝节配合串联微带线来实现f1频率下的所需电抗，而后再增加开路或短路微带线来实现另一频率f2的电抗；同时将功率放大器的寄生电容吸收进电路，最终实现虚部匹配；双带虚部补偿电路通过T型节来实现；双带功率合成电路将两路双带功率放大处理电路输出的信号功率合并后输出，并同时实现双带实阻抗变换；双带功率合成电路通过T型节或者Pi型节来实现阻抗变换和功率组合。2.如权利要求1所述的一种双频带射频异向功率放大器，其特征在于输入信号调理电路包括两路依次串联的数模转换芯片、低通滤波器、正交混频器、自适应增益控制器，最终输出待输入的射频调制信号。3.如权利要求2所述的一种双频带射频异向功率放大器，其特征在于数模转换芯片将数字调制信号转换为模拟调制信号；低通滤波器用于消除基带信号的杂波成份；正交混频器用于将基带信号调制到载波频率上；自适应增益控制器用于将射频调制信号的幅度调整到合适的大小以待输入到后端放大器中。4.如权利要求1所述的一种双频带射频异向功率放大器，其特征在于双带输入匹配电路包括双频带90°阻抗变换的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世昌，王伟伟，徐魁文，赵鹏，王高峰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学温州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33