[发明专利]交流小信号驱动射频微波放大器

说明书

交流小信号驱动射频微波放大器，属于电子技术领域。射频微波放大器输入信号经第一选频网络在工作频段内进行阻抗匹配后馈入晶体管的栅极并在晶体管内被放大，被放大的信号通过馈电网络的高通支路后由第二选频网络进行阻抗匹配后送出，交流小信号由馈电网络的低通支路馈入晶体管进行驱动。当将晶体管源极接地，漏极连接馈电网络时，射频微波放大器在正半周期内工作；当将晶体管漏极接地，源极连接馈电网络时，射频微波放大器在负半周期内工作；采用两只晶体管能够实现全周期内的放大。本发明利用晶体管在阈值电压以下的电抗非线性进行参量放大，不需要进行交直流转换，具有结构简单、成本低、适用范围广等特点，尤其适用于小功率工频做放大驱动。

技术领域

本发明属于电子学技术的射频微波放大器技术领域，涉及一种利用交流小信号直接驱动的射频微波放大器，基于阈值电压以下晶体管的栅源电容和第一电感构成谐振选频网络。

背景技术

放大器是电子学中的基本器件，其主要功能是对输入小信号的幅度进行放大后输出。在无线电日益发展的今天，射频微波放大器成为广泛使用的电子器件。现有常温工作的射频微波放大器主要分为两类，其中一类以晶体管电路为基础，可称为晶体管放大器；另外一类以变容二极管为基础，称为参量放大器。对于以变容二极管为基础的常温参量放大器，其工作主要利用时变电抗参量来实现负阻放大，而对变容二极管而言，时变电抗的驱动必须依赖幅度大、频率高（通常是工作频率的2倍）的本地泵浦来实现，导致该泵浦不易获得，使该类放大器应用极为有限。

因此现有工作在射频微波频段的放大器多为晶体管放大器，该类放大器的工作以晶体管的电流电压特性为基础，工作时需要设置直流偏置工作点（或称静态工作点），目的在于将晶体管偏置于线性放大区。从能量的角度而言这类依赖直流偏置工作的放大器是将直流能量转化为微波能量的器件。基于此，现有电子学体系几乎完全建立在以直流电为基础的器件和设备之上。然而对于现存工作频率为50赫兹的交流市电，要获取电子设备所需要的直流电源，必须经过各种交直流转换。若需要获得射频能量，以现有微波放大器的工作方式为例，需要先把交流市电转换成直流电，再将直流能量转换为射频微波能量，在此过程中存在两次能量转换损失，并且转换装置也会带来成本开销。

发明内容

针对上述射频微波放大器在交直流转换中的能量损耗问题，本发明提出一种利用交流小信号直接驱动的射频微波放大器，在晶体管的阈值电压以下，利用交流小信号（如工频信号）对晶体管的等效电抗进行时变驱动，利用该时变驱动实现参量放大，不需要经过交直流转换，消除了能量转换损失，也节省了设置转换装置的成本。

本发明提出的射频微波放大器，使用单只晶体管能够在交流小信号的半个周期内实现放大，利用两只晶体管能够实现全周期内放大，下面分别描述这两种技术方案。

本发明采用单只晶体管实现半周期放大的技术方案为：

交流小信号驱动射频微波放大器，所述射频微波放大器在所述交流小信号工作周期的半周期内工作，所述交流小信号的频率低于射频微波放大器输入信号频率的十分之一；

所述射频微波放大器包括晶体管、第一电感、第一选频网络、第二选频网络和馈电网络；利用晶体管的寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容与第一电感串联或并联构成谐振选频网络，设置晶体管的寄生栅源电容、栅漏电容或漏源电容的电容值C和第一电感的电感值L满足，设置所述第一选频网络和第二选频网络的工作频率等于，为所述射频微波放大器输入信号的角频率；所述第一选频网络的输入端连接所述射频微波放大器输入信号，其输出端连接所述晶体管的栅极；所述馈电网络包括高通支路和低通支路，所述晶体管的漏极和源极中一端接地，另一端连接所述馈电网络中高通支路的输入端和低通支路的输出端；所述低通支路的输入端连接所述交流小信号，所述高通支路的输出端连接所述第二选频网络的输入端，所述第二选频网络的输出端作为所述射频微波放大器的输出端。