[实用新型]一种基于二次谐波控制的高效率双频J类堆叠功率放大器

说明书

本实用新型公开了一种基于二次谐波控制的高效率双频J类堆叠功率放大器，包括输入双频控制网络、四堆叠自偏置功率放大网络、输出二次谐波双频J类控制网络、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自偏结构的四堆叠晶体管结构，并结合了二次谐波双频J类控制网络，使得电路具有双频段的高效率、高增益、高功率、高线性度的输出能力。

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，具体涉及一种基于二次谐波控制的高效率双频J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双频带甚至多频模式、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双频带工作模式下高效率、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，主要体现在双频带工作模式、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，但是双频过驱动开关功率放大器的实现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；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方式，尤其限制了双频带的设计应用。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二次谐波控制的高效率双频J类堆叠功率放大器，利用自偏置晶体管堆叠技术以及高效率双频J类控制技术，实现双频段下高效率、高增益、高功率、高线性度输出特性。

本实用新型的技术方案为：一种基于二次谐波控制的高效率双频J类堆叠功率放大器，包括输入双频控制网络、四堆叠自偏置功率放大网络、输出二次谐波双频J类控制网络、栅极供电偏置网络和漏极供电偏置网络；输入双频控制网络的输入端为整个高效率双频J类堆叠功率放大器的输入端，其输出端与四堆叠自偏置功率放大网络的输入端连接；输出二次谐波双频J类控制网络的输出端为整个高效率双频J类堆叠功率放大器的输出端，其输入端与四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双频控制网络连接，漏极供电偏置网络分别与四堆叠自偏置功率放大网络以及输出二次谐波双频J类控制网络连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用基于自偏置结构的四堆叠晶体管结构，并结合了双频匹配的工作方式，使得电路可以在两个频段实现J类放大器的工作模式，具有高效率、高增益、高功率、高线性度的输出能力，且占用较小的电路尺寸。

进一步地，输入双频控制网络包括依次串联的电容C₁、电感L₂、电容C₃和电阻R₁，电容C₁的一端与电感L₂连接，其另一端为输入双频控制网络的输入端；电阻R₁的一端与电容C₃连接，其另一端为输入双频控制网络的输出端；电容C₁和电感L₂的连接节点还分别与接地电容C₂以及接地电感L₁连接。

上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的输入双频控制网络采用LCL谐振匹配枝节，能够同时在两个频段实现放大器电路的输入阻抗匹配。