[发明专利]一种基于谐波控制网络的超宽带高效率功率放大器

说明书

本发明公开了一种基于谐波控制网络的超宽带高效率功率放大器，属于无线通信技术领域。本发明采用TL1和TL2组成新型谐波控制电路，通过双线结构TL3和TL4来控制三个频点的阻抗在V₁处的阻抗情况，进而控制在晶体管输出端Z₀处的阻抗形式，引入TL5、TL6、TL7三个枝节组成的T型节，TL8、TL9、TL10和TL11为基频匹配部分，完成对频带内三个频点二次谐波阻抗的控制，达到了在0.22G‑1.54GHz的频带内技术效果，具有大于60％漏极率和高于10dB增益的优势，对于后续设计适用于新一代通信系统的频段的多倍频宽带高效率功率放大器具有意义。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及射频功率放大器，具体涉及一种基于新型谐波控制网络的超宽带高效率功率放大器。

背景技术

随着5G通信技术的快速发展，射频器件领域迎来的重大的技术革新挑战，新型射频器件应该满足5G通信系统高效率、快速率、低时延的技术指标和较宽的频谱覆盖要求。功率放大器作为射频收发系统不可缺少的一部分，同时也是引入系统能耗的重要器件，它的性能指标好坏会对整个收发机产生重大影响。

众所众知，我国三大运营商在4G时代主要使用的频段在1.8GHz到2.7GHz之间，近期公布的5G商用牌照分别引入了3.6GHz和4.8GHz附近进200MHz的频带使用。因此设计满足通信频带(主要是4G和5G)的高效率超宽带功率放大器，来迎接5G时代的挑战具有重大的科研和商用意义。

当前提出的超宽带功率放大器有一些采用连续型F类或者逆F类的理论进行设计，或者采用优化迭代算法的方式进行匹配电路具体参数的计算。整体设计思路相对复杂，实现难度较高；对于二次谐波阻抗的控制仅限于一个频点，这样会导致频带内其他频点的效率较低。

发明内容

本发明提供一种基于谐波控制网络的超宽带高效率功率放大器，采用了新型谐波控制电路，通过双线结构的引进，完成对频带内三个频点二次谐波阻抗的控制，达到了在0.22G-1.54GHz的频带内技术效果，具有大于60％漏极率和高于10dB增益的优势，对于后续设计适用于新一代通信系统的频段的多倍频宽带高效率功率放大器具有意义。

本发明的一种基于新型谐波控制网络的超宽带功率放大器，所述功率放大器中，TL1和 TL2组成三次谐波控制微带网络，目的是对中心频带(设为1GHz)的三次谐波阻抗进行控制 (三次谐波阻抗初始设置为开路，但实际后续调谐会有变化)。

TL5、TL6、TL7三个枝节组成的T型节的引入导致了在F2面上三个频点2GHz、2.4GHz和2.8GHz(1GHz，1.2GHz，1.4GHz的二倍频)的频点阻抗为短路状态，通过双线结构(TL3 和TL4)来控制三个频点的阻抗在V₁处的阻抗情况，进而控制在晶体管输出端Z₀处的阻抗形式，进而完成了多频点二次谐波的控制(Z₀二次谐波最优阻抗可以通过负载牵引方法确定)。

TL8、TL9、TL10和TL11为基频匹配部分，参数确定方法如下：

1.通过负载牵引方法确定在Z₀处基频在各频点的最优阻抗范围；

2.根据TL1～TL7的具体参数，推得各频点在V₂处的最优阻抗情况；

3.通过TL8～TL10的微带线来进行V2处各频点的大致匹配。

本发明一种基于新型谐波控制网络的超宽带功率放大器的优点在于：

(1)设计流程简单，不涉及较为复杂的算法方面知识，将谐波控制和基频阻抗匹配部分分离，方便设计。

(2)进行了多频点二次谐波阻抗的匹配，提升在频段上的整体效率。

附图说明