[实用新型]一种基于波形控制技术的连续逆F类堆叠功率放大器

说明书

本实用新型公开了一种基于波形控制技术的连续逆F类堆叠功率放大器，包括输入基波匹配稳定网络、栅源补偿型二堆叠自偏置功率放大网络、连续逆F类输出匹配网络、栅极供电偏置网络和漏极供电偏置网络。本实用新型采用基于栅源补偿型二堆叠自偏置晶体管结构，并结合了连续逆F类输出匹配网络，使得电路具有超宽带的高效率、高增益、高功率输出能力。

技术领域

本实用新型属于场效应晶体管射频功率放大器和集成电路技术领域，具体涉及一种基于波形控制技术的连续逆F类堆叠功率放大器的设计。

背景技术

随着现代军用、民用通信技术的发展，射频前端发射机也向超宽带、高效率、高增益、高功率输出的方向发展。因此市场迫切的需求超宽带、高效率、高增益、高功率的功率放大器。然而，在传统高效率功率放大器的设计中，一直存在一些设计难题，主要体现在超宽带、高效率指标相互制约：为了保证放大器的高效率工作，晶体管要工作在过驱动模式下，类似于开关状态，但是过驱动开关功率放大器的带宽一直是电路实现的技术瓶颈。

常见的高效率功率放大器的电路结构有很多，最典型的是传统AB类、C类，开关型D类、E类、F类功率放大器等，但是，这些高效率放大器的宽带特性仍然存在一些不足，主要体现在：传统AB类放大器理论极限效率为78.5％，相对较低，往往需要牺牲输出插损和效率来增加放大器的带宽；C类放大器极限效率为100％，但是功率输出能力较低，宽带输出能力和效率较低；开关型D类、E类、F类功率放大器等需要依赖精确的谐波阻抗控制，或者严格的阻抗匹配条件，这些控制和条件都大大限制了放大器工作带宽。除此之外，现有高效率场效应管功率放大器往往是基于单个共源晶体管实现的，受到单个晶体管的限制，功率输出能力和功率增益能力都相对较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种基于波形控制技术的连续逆F类堆叠功率放大器，利用栅源补偿型二堆叠自偏置晶体管结构以及连续逆F类匹配技术，实现超宽带下高效率、高增益、高功率输出特性。

本实用新型的技术方案为：一种基于波形控制技术的连续逆F类堆叠功率放大器，包括输入基波匹配稳定网络、栅源补偿型二堆叠自偏置功率放大网络、连续逆F类输出匹配网络、栅极供电偏置网络和漏极供电偏置网络；输入基波匹配稳定网络的输入端为整个连续逆F类堆叠功率放大器的输入端，其输出端与栅源补偿型二堆叠自偏置功率放大网络的输入端连接；连续逆F类输出匹配网络的输出端为整个连续逆F类堆叠功率放大器的输出端，其输入端与栅源补偿型二堆叠自偏置功率放大网络的输出端连接；栅极供电偏置网络与输入基波匹配稳定网络连接，漏极供电偏置网络分别与栅源补偿型二堆叠自偏置功率放大网络以及连续逆F类输出匹配网络连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用基于栅源补偿型二堆叠自偏置晶体管结构，并结合了连续逆F类输出匹配网络，使得电路具有超宽带的高效率、高增益、高功率输出能力。同时本实用新型利用栅源补偿网络补偿堆叠晶体管的栅源谐波功率的泄漏，从而提高了工作效率，同时不需要额外的堆叠栅极偏置电压。

输入基波匹配稳定网络包括依次串联的隔直电容C₁、微带线TL₁、微带线TL₄和RC抑制电路；隔直电容C₁的一端连接微带线TL₁，其另一端为输入基波匹配稳定网络的输入端，RC抑制电路的一端连接微带线TL₄，其另一端为输入基波匹配稳定网络的输出端；微带线TL₁和微带线TL₄的连接节点还分别与开路微带线TL₂以及开路微带线TL₃连接，微带线TL₄和RC抑制电路的连接节点还与栅极供电偏置网络连接；RC抑制电路包括并联的电阻R₂和电容C₃。

上述进一步方案的有益效果是：本实用新型采用的输入基波匹配稳定网络除了能对射频输入基波信号进行阻抗匹配以外，还能实现信号自激抑制功能，从而提高电路的稳定性。