[发明专利]一种射频功率放大器系统及照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及射频等离子照明领域，尤其涉及一种射频功率放大器系统及照明设备。

背景技术

近些年来，微波放电等离子体作为激发源及照明已有许多医疗和科学上的应用。射频气体放电灯原理是将无电极的灯泡放置在谐振腔的开口，在该处聚集了连续波的强电场，该强电场使气体成为等离子从而放电发光（即微波发生器产生的微波利用灯泡内的冷光材料形成等离子区，从而发射连续的光；射频直接激发气体放电，因为用线圈感应传输能量，所以无需电极，寿命很强。）这种照明系统具有许多特性：（1）它产生了高度的电离和大量分子离解，不需要过分加热腔内气体；（2）不需要内部电极，它可以使构造更为简单，更不受污染，减少对人体的伤害；（3）其产生的电气干扰少；（4）不存在危险的高电压，可以很容易地接触。

虽然几十年来射频气体放电照明一直为人所知，但是在如工业和公共户外照明上应用时，需要加装射频功率放大系统，现有的射频功率放大系统较为昂贵，且使用现有的射频功率放大系统（例如单一的双极型晶体管）的照明系统的电源的效率通常低于50％，这是任何工业和公共户外照明系统都不能接受的，因为电源效率和使用成本均不能满足节能的标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频功率放大器系统及照明设备，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种射频功率放大器系统，包括依次串接的第一级功率放大电路、第二级功率放大电路和第三级功率放大电路；

所述第一级功率放大电路包括铟镓磷应变高电子迁移率晶体管；所述第二级功率放大电路包括砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；所述第三极功率放大电路包括LDMOS晶体管。

相应的，本发明还提供了一种照明设备，包括交直流转换器和上述的射频功率放大器系统、射频谐振器和灯泡，其中：

所述射频功率放大器系统的输入端连接所述交直流转换器，输出端连接所述射频谐振器；所述射频谐振器伸入所述灯泡内部。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种射频功率放大器系统，其中，分析上述结构可知：该射频功率放大器系统主要由三级功率放大电路组成，适应于1千兆赫兹的频段，其目的在于将功率从1亳瓦通过三级放大电路稳步放大到100瓦左右输出；其中：第一级功率放大电路的输入功率范围为1-1.5毫瓦，输出功率范围为100-150毫瓦；其第一级功率放大电路中的主要部件为铟镓磷应变高电子迁移率晶体管，该铟镓磷应变高电子迁移率晶体管具有电路结构简单和功耗小的特点；第二级功率放大电路的输入功率范围为100-150毫瓦（即同第一级放大电路的输出），输出功率范围为1.5-2瓦；第二级功率放大电路中的主要部件为砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；第三级功率放大电路的输入功率即为第二级功率放大电路的输出，其输出功率范围90-110瓦；第三极功率放大电路中的主要部件为LDMOS晶体管（即用于高效率功率放大）。LDMOS晶体管（即横向扩散金属氧化物半导体）是该功率放大器系统中最重要的功率放大器件，以逆F级模式为主，用以实现最大的系统效率。相比于现有技术中的功率放大器，该LDMOS晶体管具有效率极高（例如：如增益、线性度、开关性能、散热性能较佳），成本极低，体积极小的特点，因此选用其作为应用在公共照明设备上的射频功率放大器系统的射频功率放大电路。

本发明提供的射频功率放大器系统中三个已封装的晶体管芯片级联，可以实现十万倍的功率放大。第一阶段是使用铟镓磷高迁移率晶体管来增益。第二个阶段是使用砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器来增益。该功率放大器系统中最重要的部分是最后阶段的功率放大器，其输出功率是约在100瓦特。它的功率损失决定了整个系统的损失，LDMOS晶体管可执行高于现有技术中的双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。本发明实施例中的LDMOS晶体管（即第三级功率放大器），可以提供足够的功率以用于本发明中的照明设备，同时抑制其成本，使其在市场上仍具有竞争力。

本发明实施例涉及的射频功率放大器系统，结构简单成本低廉，工作稳定，可保障大功率输出，因此保证了照明设备系统功率要求和安全可靠运行。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的射频功率放大器系统的电路结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的射频功率放大器系统中的第一级功率放大电路L1原理图；

图3为本发明实施例一提供的射频功率放大器系统中的第二级功率放大电路L2原理图；