[发明专利]一种基于新型谐波控制网络的F类功率放大器

说明书

本发明公开了一种基于新型谐波控制网络的F类功率放大器，放大器包括晶体管、前项谐波控制网络、偏置电路、后项谐波控制网络、输入和输出基波匹配电路，其中前项谐波控制网络位于栅极偏置电路和输入基波匹配电路之间，后项谐波控制网络位于漏极偏置电路和输出基波匹配电路之间；所述的谐波控制网络，在传统的F类功率放大器谐波控制网络的基础上增加了调谐微带线，拓宽了传统F类功率放大器的带宽；本发明通过增加前项谐波控制网络来控制输入信号中的二次和三次谐波来提高功率放大器的效率，最终实现宽带和高效率的目的。

技术领域

本发明属于射频电路领域，具体涉及一种基于新型谐波控制网络的F类功率放大器电路结构。

背景技术

半个多世纪以来，射频微波技术得到了迅猛的发展，在手机、卫星通信、WLAN等通信领域被广泛应用。射频功放模块是无线通信系统中的重要组成部分，为了满足信号的远距离传输并且保障信号可靠接收，在无线收发系统中必须使用功放模块来进行信号的放大。因此，功率放大器模块的性能直接决定了整个收发机系统的工作情况。毫无疑问，功放模块是射频前端的核心部分。

伴随着通信技术的不断发展，人们对于通信技术的要求越来越高，而功率放大器作为通信收发系统中重要组成部分也越来越受到人们重视。因此，宽带高效率功放是如今人们研究射频功放的重中之重。而F类功放具备了高效率的特点，使其能够有效地被利用于基站建设。F类功放是一种特殊的开关型功放，它充分利用对各次谐波的控制，使其效率能够达到理论值100％。同时，F类功放使用无源负载网络来控制各次谐波，从而来控制输出的电压波形和电流波形,这使得F类功放对于晶体管的要求比较低。但现有技术中F类功放存在以下问题：由于传统的F类功率放大器是利用阻抗变换线进行谐波控制，而阻抗变换线的高Q值特性往往极大的限制了功率放大器的工作带宽。因而，如何解决F类功率放大器的带宽和谐波控制之间的矛盾变成了一个难点，特别是对于当下，要求功率放大器具有宽带特性，使F类实际应用要求。因此，就如何在保证高效率的同时扩展F类带宽就变成一个难点。

发明内容

本发明针对现有F类功放技术的不足，提出了一种基于新型谐波控制网络的F类功率放大器电路结构。通过设计一种新型谐波控制网络，在保证效率的同时，提高带宽。

为了解决现有技术的一些不足，本发明将利用以下技术方案：

一种基于新型谐波控制网络的F类功率放大器，包括晶体管、前项谐波控制网络、偏置电路、后项谐波控制网络、输入基波匹配电路和输出基波匹配电路；其中，所述偏置电路用于分别在晶体管的漏极和栅极提供直流电压来维持晶体管的正常工作并同时保证晶体管偏置在B类或者AB类；所述前项谐波控制网络与栅极偏置电路相连接，并串接在所述输入基波匹配电路和所述晶体管输入端之间，所述后项谐波控制网络与漏极偏置电路相连接，并串接在所述晶体管的输出端和所述输出基波匹配电路之间；

所述前项谐波控制网络进一步包括第一微带线T1、第二微带线T2、第三微带线T3和第四微带线T4，其中，第一微带线T1的一端与输入基波匹配电路的输出端相连接，第一微带线T1的另一端与第二微带线T2的一端、第三微带线T3的一端和第四微带线T4的一端相连接，第二微带线T2的另一端与晶体管的栅极相连接并与栅极偏置电路相连接；第三微带线T3的另一端和第四微带线T4的另一端开路；第三微带线T3采用λ/8开路微带线，第四微带线T4采用λ/12开路微带线，第一微带线T1和第二微带线T2采用调谐微带线，微带线T3与两段调谐微带线T1和T2共同控制二次谐波，微带线T4则与调谐微带线T1和T2共同控制三次谐波；