[发明专利]同一脉冲触发信号下功放过冲抑制效率提升方法、电路及功放

说明书

本发明属于固态微波功率放大器领域，具体提供一种同一脉冲触发信号下功放过冲抑制效率提升方法、电路及功放，旨在解决功率放大器稳定度低或者效率低的问题。本发明脉冲功率放大器在微波激励信号前面部分工作在高效率的B类，利用下降沿检测电路检测功率放大器激励信号的下降沿，在激励信号的下降沿到达前通过栅压控制电路调整栅极偏置电压，改变功率放大器工作类别，将栅极偏置电压调整到A类，从而使功率放大器在激励信号下降沿瞬间工作在A类，使微波激励信号关闭瞬间漏极电压不产生过冲。可以同时获得A类脉冲功率放大器的高稳定度以及B类脉冲功率放大器的高效率。

技术领域

本发明属于固态微波功率放大器领域，具体涉及一种同一脉冲触发信号下脉冲功率放大器过冲抑制及效率提升方法与电路。

背景技术

微波功率放大器是微波系统的重要组成部分，可以将微弱的微波信号放大到所需的功率水平，一般处于发射机的末端，在无线通信、雷达、遥感、医疗电子、测控、电子对抗等领域有广泛应用。随着第三代半导体材料GaN工艺的日渐成熟，功率放大器的输出功率也显著增加，目前单管输出功率已经突破1kW。例如E.Mitani等人在2007年发表的论文A kW-class AlGaN/GaN HEMT Pallet Amplifier for S-band High Power Application(刊载于Proceedings of the 2nd European Microwave Integrated Circuits Conference)、L.Haapala等人在2016年发表的论文Kilowatt-level power amplifier in a single-ended architecture at 352MHz(刊载于ELECTRONICS LETTERS，Vol.52，No.18，2016)。

脉冲体制的微波系统应用十分广泛，脉冲体制雷达、收发分时电子对抗系统和猝发通信系统都是脉冲体制，这就要求功率放大电路工作在脉冲方式。以场效应晶体管构成的功率放大器为例，脉冲调制有采用栅极偏置电压调制和漏极偏置电压调制两种。J.Dhar等人在2009年的文章Performance enhancement of Pulsed Solid State PowerAmplifier using Drain Modulation over Gate Modulation及Hyo-Jong Kim等人在2017年的文章An X-Band 100W GaN HEMT Power Amplifier Using a Hybrid SwitchingMethod for Fast Pulse Switching(刊载于Progress In Electromagnetics ResearchB，Vol.78)中指出，采用漏极偏置电压调制可以获得比栅极偏置电压调制更高的效率、更大的输出功率、更高的增益、更快的上升沿、更快的下降沿和更平坦的增益，因此采用漏极偏置电压调制可以获得更好的性能。

采用漏极偏置调制的方式，在微波激励脉冲内，漏极供电电流为功率放大器动态电流I_d，在微波激励脉冲外，漏极供电电流为功率放大器静态电流I_q，在微波激励信号关闭瞬间，由于漏极供电路径有寄生电感L，会产生图1所示的漏极电压过冲V_s：

式中，t_f为激励信号下降沿时间。