[发明专利]提高功放功率附加效率和线性度的输出匹配电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高功放功率附加效率和线性度的输出匹配电路。

背景技术

功率放大器现已广泛应用于通信系统，在当今通信领域，随着便携式蜂窝终端、基站等尺寸的减小与重量的降低以及第三代移动通信系统的使用，通信系统对功率放大器的功率附加效率和线性度的要求越来越高。

目前，市场上出售的蜂窝式电话等便携式无线通信设备趋于小型化，要求其附带电池的尺寸也随之缩小，而一般来说缩小电池尺寸意味着减少了能量储备，为保证电池的使用时间必须减小此类设备的功耗，因此，减小便携式无线通信设备的功耗已成为热门课题。在蜂窝式电话中功率放大器是主要的能量消耗组件之一，其功率附加效率越高，消耗电流能量越小，蜂窝式电话的待机时间就越长。提高功率放大器的功率附加效率能很好地减小功率放大器的能量消耗，提高其对电池提供能量的利用率。

另外，功率放大器在大信号下具有不可避免的非线性特性，会产生严重的交调分量和频谱泄露，信号间产生互相干扰，影响通信质量。所以提高通信系统中功放的线性度同样成为关注的问题。目前主要采用前馈、反馈和预失真技术来提高系统的线性度。由于前馈技术不存在反馈环路，因此它具有良好的稳定性，但其功率附加效率较低，电路复杂度较高。反馈技术的功率附加效率一般，带宽较窄。而预失真技术算法较为复杂。

发明内容

本发明目的是：提供一种提高功放功率附加效率和线性度的输出匹配电路，此输出匹配电路在提高电路功率附加效率的情况下，增强了功率放大器的谐波抑制能力，提高了功率放大器的线性度。

本发明的技术方案是：一种提高功放功率附加效率和线性度的输出匹配电路，包括功率放大结构，所述功率放大结构的输入端连接有输入匹配网络，输出端连接有输出匹配网络，所述输出匹配网络包括从功率放大结构的输出端到地之间连接的二次谐波串联谐振网络，从功率放大结构的输出端到隔直电容之间连接的三次谐波并联谐振网络，以及从三次谐波并联谐振网络到功放的信号输出端之间连接的隔直电容。

进一步的，在上述匹配电路中，所述二次谐波串联谐振网络包括从功率放大结构的输出端到地之间串联连接的第一电感和第一电容，能将功率放大结构输出的二次谐波直接短路到地，提高功放的线性度。

进一步的，在上述匹配电路中，所述三次谐波并联谐振网络包括从功率放大结构的输出端到隔直电容之间并联连接的第二电感和第二电容，能将功率放大结构输出的三次谐波反射回功率放大结构的输出端。

进一步的，在上述匹配电路中，所述功率放大结构为共射极的功放管，所述功放管的输入端为基极，输出端为集电极。

本发明的优点是：

1.本发明在功率放大器输出端依次连接的二次谐波串联谐振网络与三次谐波并联谐振网络提高功率放大器电路功率附加效率的同时改善其线性度。另外，改变二次谐波串联谐振网络中的电感和电容的值还可按具体要求将n次谐波滤除，从而抑制n次谐波信号的增益。

2.本发明的输出匹配网络电路可用于如Cascode、Push-pull等多种电路结构的输出端，应用广泛，实用性强。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的输出匹配网络电路图；

图2为本发明具体实施例的电路结构示意图；

图3为本发明具体实施例的小信号模型示意图；

图4为本发明具体实施例中功放管集电极输出电压叠加三次谐波后的波形示意图；

图5为本发明具体实施例中功放管集电极输出电压叠加三次谐波前后集电极电流波形的比较示意图；

图6为本发明具体实施例相位匹配后的功放管在输入信号功率较小时集电极输出电压与电流的波形示意图。

其中：1输入匹配网络；2输出匹配网络；Q功放管；L1第一电感；L2第二电感；C1第一电容；C2第二电容；C隔直电容。

具体实施方式

具体实施例一：

如图1所示，一种提高功放功率附加效率和线性度的输出匹配电路，包括功率放大结构，所述功率放大结构的输入端连接有输入匹配网络1，输出端连接有输出匹配网络2，所述输出匹配网络2包括从功率放大结构的输出端到地之间连接的二次谐波串联谐振网络，从功率放大结构的输出端到隔直电容C之间连接的三次谐波并联谐振网络，以及从三次谐波并联网络到功放的信号输出端之间连接的隔直电容C。其中功率放大结构可以为Cascode、Push-pull等多种电路结构。

所述二次谐波串联谐振网络包括从功率放大结构的输出端到地之间串联连接的第一电感L1和第一电容C1。