[实用新型]一种高效率F类/逆F类功率放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信功放技术领域，尤其涉及高效率的F类/逆F类功率放大器。

背景技术

目前，移动通信服务的快速发展对低能耗、高效率的器件设计提出了更高的要求。而射频功率放大器恰恰是无线发射终端中耗能最大的模块。因此功率放大器的效率直接决定了整个发射终端的能耗量级。所以，提高功率放大器的工作效率成为功放研究领域的热点。

F类/逆F类功率放大器因其理想工作效率能够达到100％而受到了大量的关注。一般的F类功率放大器由依次相连的晶体管、谐波控制电路和输出基波阻抗匹配电路几个模块构成。对F类功率放大器而言，谐波控制电路将信号的偶次谐波匹配到晶体管的漏极端呈短路状态，将奇次谐波匹配到晶体管的漏极端呈开路状态。从而使漏极端电流表现为半正弦波形式，而电压则为方波形式，且在理想情况下，电压与电流在时间上无重叠区域。这样，理想的功率放大器便能实现100％的工作效率。相应地，逆F类功率放大器与上述F类功率放大器原理相似，只是，其对应的谐波控制电路的目的是将偶次谐波匹配到漏极端成开路状态，将奇次谐波匹配到晶体管的漏极端呈短路状态。

然而，在实际情况中，随着功率放大器的工作频率的增加，晶体管本身的寄生分量引起的效应会表现的愈实用新型显。对F类功率放大器而言，这种效应会破坏偶次谐波对应的短路状态和奇次谐波对应的开路状态，从而影响功放的工作效率。对逆F类功率放大器，存在着同样的问题。因此，如何减小寄生分量对谐波控制电路的影响，以实现F类和逆F类功率放大器晶体管对应的漏极阻抗条件，从而提升功放的工作效率，是一个非常重要的问题。

近年来，为了克服晶体管寄生参数对F类和逆F类功率放大器的影响从而获得高效率的特性，国内外论文和专利中提出了一些典型的寄生参数补偿技术。文献[1]，[2]提出了两种针对于F类功率放大器的寄生补偿技术，虽然设计频率达到了C波段，并且功率附加效率(PAE)超过了70％，但是这些技术只针对于不带封装的晶体管设计的，而对带封装的晶体管存在一定的局限性。为了解决带封装的晶体管寄生参数补偿的问题，文献[3]提出了一种利用串联电容和并联电感来补偿晶体管内部寄生参数，从而达到很高的效率。但是，由于实际中，厂家所能提供的电容和电感的标称值是分立的，这就给设计带来了一定的局限性，并且论文中的晶体管模型没有考虑封装电容带来的影响。专利[4]提出了一种利用两节串联微带线来补偿晶体管寄生参数的技术，而此技术只是针对逆F类功率放大器的设计方法，另外晶体管模型中也没有考虑封装寄生电容的影响。

【参考文献】

[1]K.Kuroda,R.Ishikawa,and K.Honjo,“Parasitic compensation design technique for a C-band GaN HEMT class-F amplifier,”IEEE Trans.Microw.Theory Tech.,vol.58,no.11,pp.2741–2750,Nov.2010。

[2]M.Kamiyama,R.Ishikawa,and K.Honjo,“5.65GHz high-efficiency GaN HEMT power amplifier with harmonics treatment up to fourth order,”IEEE Microw.Wireless Compon.Lett.,vol.22,no.6,pp.315–317,Jun.2012。

[3]Y.S.Lee,M.W.Lee,and Y.H.Jeong,“High-efficiency Class-F GaN HEMT amplifier with simple parasitic-compensation circuit,”IEEE Microw.Wireless Compon.Lett.,vol.18,no.1,pp.55–57,Jan.2008。

[4]尤览，刘发林，丁瑶，杨光.一种逆F类功率放大器：中国，201110159135.9[P].2011-12-21。

实用新型内容

针对现有技术，本实用新型提供了一种同时适用于F类和逆F类功率放大器的寄生补偿设计方法，以减小寄生分量对谐波控制电路的影响，从而达到提升功放的工作效率目的。