[发明专利]宽带混合F/J类功率放大器及其设计方法

说明书

本发明公开了一种宽带混合F/J类功率放大器及其设计方法，包括输入匹配模块、偏置电路模块、晶体管、混合谐波控制模块，输出基波匹配模块，其中，混合谐波控制模块与晶体管的输出端相连接，采用多点混合谐波控制匹配实现至少三个频率点的谐波阻抗控制，其中，控制中间频率点的二次谐波阻抗短路同时三次谐波阻抗开路，以实现F类功率放大器的特征；以及控制另外两个频率点的二次谐波短路，以实现J类功率放大器的特征。实现功率放大器混合；输出基波匹配模块与混合谐波控制模块相连接，用于将谐波控制电路后的阻抗匹配至负载阻抗，以实现最大效率传输。采用本发明的技术方案，能够使功率放大器在宽带下保证高效率以及平坦度。

技术领域

本发明属于射频电路技术领域，涉及一种宽带混合F/J类功率放大器及其设计方法，用于在宽带下保证功率放大器的效率以及平坦度。

背景技术

随着移动通信的不断发展，功率放大器成为了非常重要的一部分。同时，通信带宽不断的增加，实现多频段下高效率功率放大器能够减少设计成本和提高使用率。而要实现多频段下的功率放大器就是要实现宽频带下的功率放大器，所以如何设计宽带功率放大器成为了研究热点。

然而功率放大器设计中，效率和带宽是相互对立的性能指标，带宽拓宽会导致效率下降，实现宽带功率放大器也因为此特性成为了设计难点。现有的设计中，大多采用了单类连续谐波控制功率放大器设计，为了提高功率放大器的带宽，需匹配阻抗由一个点变成一个动态区域。但是这种传统的谐波控制电路方式，很多情况下带宽拓宽以后会出现效率波动幅度过大以及在高次谐波控制时，增加了电路复杂度。而这大大影响了功率放大器的性能。

故，针对上述这种问题，有必要深入研究分析，提供一种性能更佳的宽带功率放大器设计方式。

发明内容

针对现有设计方式存在的缺陷，本发明提出一种宽带混合F/J类功率放大器及其设计方法，通过混合谐波控制，实现F类功率放大器和J类功率放大器特征以及多个频率点进行控制，从而不仅能够实现功率放大器在宽带下的高效率，又可以提高带宽内效率的平坦度。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

宽带混合F/J类功率放大器，包括输入匹配模块、偏置电路模块、晶体管、混合谐波控制模块，输出基波匹配模块，其中，

所述的输入匹配模块与晶体管的输入端相连接，用于将射频源阻抗匹配到晶体管阻抗；

所述偏置电路模块包括栅极偏置电路模块和漏极偏置电路模块，分别与晶体管的输入端和输出端相连接，用于阻断射频信号流入电源以及设置静态工作点；

所述混合谐波控制模块与晶体管的输出端相连接，采用多点混合谐波控制匹配实现至少三个频率点的谐波阻抗控制以实现功率放大器混合，其中，控制中间频率点的二次谐波阻抗短路同时三次谐波阻抗开路，以实现F类功率放大器的特征；以及控制另外两个频率点的二次谐波短路，以实现J类功率放大器的特征；

所述输出基波匹配模块与混合谐波控制模块相连接，用于将谐波控制电路后的阻抗匹配至负载阻抗，以实现最大效率传输。

作为进一步的改进方案，采用混合谐波控制设计，用于实现F类和J类功率放大器特征，即F类功率放大器控制二次谐波短路，三次谐波开路，电流成半正弦波，电压为方波。J类功率放大器控制二次谐波短路，电压电流均为半正弦波，最后采用多点混合谐波控制匹配实现功率放大器混合。