[发明专利]一种基于超紧凑型输出网络的宽带F类功率放大器及设计方法

权利要求书

1.一种基于超紧凑型输出网络的宽带F类功率放大器，其特征在于，包括输入匹配网络，栅极偏置电路，晶体管，输出匹配网络，漏极偏置电路，其中，

所述输入匹配网络的输入端作为功率输入端，其输出端接所述晶体管栅极，所述栅极偏置电路与晶体管栅极并联；

所述晶体管漏极与漏极偏置电路并联，晶体管漏极与输出匹配网络的输入端相连接，输出匹配网络的输出端作为功率输出端；

所述输入匹配网络包括微带线TL1，微带线TL1一端与晶体管栅极连接，另一端连接功率输入端；

所述栅极极偏置电路包括一段λ/4的微带线TL2；微带线TL2一端与晶体管并联连接，另一端与栅极电源连接；

所述输出匹配网络包括微带线TL3，微带线TL3一端与晶体管漏极连接，另一端连接功率输出端；

所述漏极偏置电路包括一段λ/4的微带线TL4；微带线TL4一端与晶体管并联连接，另一端与漏极电源连接。

2.根据权利要求1所述的基于超紧凑型输出网络的宽带F类功率放大器，其特征在于，所述放大器采用晶体管实现。

3.根据权利要求1所述的基于超紧凑型输出网络的宽带F类功率放大器，其特征在于，所述的输入匹配电路与晶体管之间设有栅极偏置电路，其偏置电压为-2.8V。

4.根据权利要求1所述的基于超紧凑型输出网络的宽带F类功率放大器，其特征在于，晶体管漏极处设有偏置电路，其偏置电压为28V。

5.一种基于超紧凑型输出网络的宽带F类功率放大器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：设计一个标准的F类功率放大器；

步骤S2：设计单节微带线作为匹配电路满足F类漏极电压与电流波形，具体包括以下步骤：

根据F类功率放大器电压电流公式计算出最佳基波阻抗：

其中Vdc直流电压，Imax漏极电流最大值；

同时根据单节微带线的电压和电流公式得到单节微带线的阻抗表达式为：

其中Z₀表示特征阻抗，Z_L表示负载阻抗，β表示相位常数,l表示电长度；

然后令单节微带线阻抗Z_in＝Z_F,

即

通过求解方程得到单节微带线作为匹配电路满足F类漏极电压与电流波形的值；

步骤S3：设计出输出匹配电路，包括以下步骤：

通过三频点的设计方法得到最佳基波阻抗值，首先以0.5-2GHz的中心频点1.25GHz进行负载牵引，得到中心频点1.25GHz的最佳基波阻抗，然后通过0.5-1.25GHz的中心频点0.875GHz进行负载牵引，得到0.875GHz的最佳基波阻抗，同样，通过负载牵引得到1.25GHz-2GHz的中心频点1.625GHz的最佳基波阻抗，然后连接三个最佳基波阻抗点，选取该中心点作为最佳基波阻抗值；

然后利用单节微带线进行匹配电路的设计，最后通过优化调谐在Smith圆图上得到整个频段的最佳基波阻抗轨迹，设计出输出匹配电路；

步骤S4：设计偏置电路；

步骤S5：设计输入匹配电路；

步骤S6:搭建整体电路，并对整体电路进行优化。

6.根据权利要求5所述的基于超紧凑型输出网络的宽带F类功率放大器的设计方法，其特征在于，步骤S5中，输入匹配电路采用与输出匹配电路同样的设计方法。