一种基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路，首先通过电压调节单元将输入电流的交流分量和高次谐波剔除，同时通过开关管并联电容的方法使开关管工作在ZVS条件下，然后通过LC串联谐振电路实现输入电流的整形滤波，使得输出为正弦；接着将单路的电压调节单元与单路的LC谐振单元组成改进型的E类功率放大电路，这便是单路E类功率放大器的实现过程；最后通过功率合成单元多将多个单路E类功率放大器并联接入，最终实现功率的合成放大。放大。放大。

【技术实现步骤摘要】
一种基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路


[0001]本专利技术属于射频电源
，更为具体地讲，涉及一种基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路。

技术介绍

[0002]射频电源在实际应用时，要求射频电源系统工作频率高、功率输出强、同时能够驱动一定变化范围的负载。E类功率放大器作为一种高效率功率放大器具有能耗低、结构简单、可设计性强、实用性很高等优点。E类放大器主要按照开关管的电流电压不同时出现的原理来设计。
[0003]E类功率放大器虽然效率高、结构简单，但是其单路输出功率并不高，为了提高射频电源系统的输出功率，采用一定的功率合成方法实现多路功率输出的合并，目前传统E类功率放大器的输出合成主要采用变压器进行。
[0004]如图1所示，传统功率合成一种是基于电压的功率合成方法，将2路幅值相等、相位相差半个周期的E类功放输出接入两个巴伦变压器的对应端口，从而实现输出的合成，该功率合成电路的总输出电压幅值为单路输入电压的4倍，输出电流为单路输入的0.5倍。设单路输出阻抗均为R
L
，那么合成后其输出电路阻抗应修改为原值的8R
L
。
[0005]如图2所示，传统功率合成另一种是基于电流的功率合成方法，该方法以放大输出电流量的方式来提高输出功率等级。该方法采用的电路使用单个巴伦变压器接2路E类放大器的输出，使得合成电路输出电压与单路输出电压相同，输出电流为对应的两倍，输出阻抗应修改为对应单路阻抗的0.5R
L
。
[0006]综述，两种传统功率合成电路和本专利技术基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路相比，如表1所示：
[0007]合成技术可合成路数输出电压输出电流阻抗关系基于电压2
n
路4
n
倍1/2
n
倍8
n
基于电流2
n
路1倍2
n
倍1/2
n
倍
[0008]表1
[0009]通过表可以看出，传统的方法只能合成2
n
路，并不能对任意路信号进行合成，尤其是3、5、7等单数路信号的合成。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路，通过LC谐振单元替代变压器，在不用添加变压器的条件下实现任意路数E类功率放大器的功率合成。
[0011]为实现上述专利技术目的，本专利技术一种基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路，其特征在于，包括：电压调节模块、LC谐振模块和功率合成单元；
[0012]所述电压调节模块的输入端接供电电源V，输出端接LC谐振模块；所述电压调节模
块由n个并联的电压调节单元组成，每个电压调节单元具体包括扼流线圈L
f
、开关管电路和LC串联谐振电路；所述开关管电路由开关管S和与其并联的电容C
p
组成；所述LC串联谐振电路由电容C
s
和电感L
s
串联而成；
[0013]其中，供电电源V将输入电流通过扼流线圈L
f
输入至电压调节模块，通过扼流线圈L
f
滤除输入电流中的射频电流部分，再将电流输入至开关管的集电极，开关管在并联电容C
p
帮助下，实现开关管工作在零电压开关ZVS条件下，然后再将电流输入至LC串联谐振电路实现输入电流的整形滤波，使得输出为正弦；
[0014]所述LC谐振模块的输入端接电压调节模块中的LC串联谐振电路，输出端接功率合成单元；所述LC谐振模块由n个并联的LC谐振单元组成，每个LC谐振单元又包含串联的电感L
ext
、L
COM
和电容C
COM
；单路的电压调节单元与单路的LC谐振单元组成改进型的E类功率放大电路；
[0015]所述功率合成单元接纯电阻负载R
L
或由电阻、电容和电感网络组成的在开关频率点等效为纯电阻负载R
L
；其输入端接多路改进的E类功率合成电路的输出，然后通过功率合成单元进行合并放大输出。
[0016]本专利技术的专利技术目的是这样实现的：
[0017]本专利技术基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路，首先通过电压调节单元将输入电流的交流分量和高次谐波剔除，同时通过开关管并联电容的方法使开关管工作在ZVS条件下，然后通过LC串联谐振电路实现输入电流的整形滤波，使得输出为正弦；接着将单路的电压调节单元与单路的LC谐振单元组成改进型的E类功率放大电路，这便是单路E类功率放大器的实现过程；最后通过功率合成单元多将多个单路E类功率放大器并联接入，最终实现功率的合成放大。
[0018]同时，本专利技术基于谐振网络的E类功率放大器多路直接功率合成电路还具有以下有益效果。
[0019](1)、本专利技术与传统的功率合成方法相比，本专利技术取消了传统E类功率放大器中的变压器，通过LC谐振单元替代变压器，降低了电路的损耗。
[0020](2)、功率合成单元使用LC谐振单元组成改进型的E类功率放大电路，实现当多路E类功率合成电路并联时，能抵消E类功放额外电感的相互影响(破坏E类功放的软开关工作条件)，可以实现任意数量E类功放电路的并联。
[0021](3)、合成电路中增加LC谐振电路单元，负载端可以接地，当并联n路数的改进E类功率合成电路时，负载电压仍等于单路电压，其电压不变，电流增加，对于单路改进E类功率合成电路来说负载电阻有所降低。
[0022](4)、开关管在并联电容帮助下，实现工作在零电压开关ZVS(Zero Voltage Switching)条件下，工作原理如下：开关管断开前处于通态，其电流为i
s
，电压为0，开关管断开时，其电流i
s
逐渐变小直至为0，在此过程中，并联电容C
p
电压不会突变从而仍然保持为0，直到开关管完全断开，输入电流对并联电容充电，使其电压上升，因此开关管电压和电流不会同时出现，降低了开关管的损耗，实现E类功率放大器的高效率工作。
附图说明
[0023]图1是一种是基于电压的传统功率合成电路图；
[0024]图2是一种是基于电流的传统功率合成电路图；
[0025]图3是本专利技术基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路原理图；
[0026]图4是本专利技术基于谐振网络的E类放大器3路直接功率合成电路图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0028]实施例
[0029]图3是本专利技术基于谐振网络的E类放大器3路直接功率合成电路图。
[0030]在本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐振网络的E类放大器多路直接功率合成电路，其特征在于，包括：电压调节模块、LC谐振模块和功率合成单元；所述电压调节模块的输入端接供电电源V，输出端接LC谐振模块；所述电压调节模块由n个并联的电压调节单元组成，每个电压调节单元具体包括扼流线圈L
f
、开关管电路和LC串联谐振电路；所述开关管电路由开关管S和与其并联的电容C
p
组成；所述LC串联谐振电路由电容C
s
和电感L
s
串联而成；其中，供电电源V将输入电流通过扼流线圈L
f
输入至电压调节模块，通过扼流线圈L
f
滤除输入电流中的射频电流部分，再将电流输入至开关管的集电极，开关管在并联电容C
p
帮助下，实现开关管工作在零电压开关ZVS条件下，然后再将电流输入至LC串联谐振电路实现输入电流的整形滤波，使得输出为正弦；所述LC谐振模块的输入端接电压调节模块中的LC串联谐振电路，输出端接功率合成单元；所述LC谐振模块由n个并联的LC谐振单元组成，每个LC谐振单元又包含串联的电感L
ext
、L
COM
和电容C
COM
；单路的电压调节单元与单路的LC谐振单元组成改进型的E类功率放大电路；所述功率合成单元接纯电阻负载R<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，蔡东升，刘明，王宇飞，彭毓川，黄琦，李坚，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：