[实用新型]一种高效率F类/逆F类功率放大器

摘要

本实用新型公开了一种高效率F类/逆F类功率放大器，包括晶体管、寄生补偿电路、谐波控制电路、输出基波阻抗匹配电路；谐波控制电路位于寄生补偿电路和输出基波阻抗匹配电路之间，寄生补偿电路位于晶体管和谐波控制电路之间；对于固定的工作频率，在谐波控制电路的输入端形成二次谐波短路点和三次谐波开路点，谐波控制电路由三段微带构成，寄生补偿电路由L型微带结构构成，通过调节寄生补偿电路中微带的电长度参数能够实现对寄生分量的补偿作用，同时分别实现F类和逆F类功率放大器的漏极阻抗条件。利用本实用新型可有效减小寄生分量对谐波控制电路的影响，实现对二次谐波和三次谐波的精确控制，从而提升功率放大器的工作效率。

主权项

一种高效率F类/逆F类功率放大器，包括：晶体管、寄生补偿电路、输出端谐波控制电路、输出基波阻抗匹配电路；其特征在于：所述谐波控制电路位于寄生补偿电路和输出基波阻抗匹配电路之间，所述寄生补偿电路位于晶体管和谐波控制电路之间，其中，所述谐波控制电路由三段微带构成，所述寄生补偿电路由L型微带结构构成；对于固定的工作频率，所述谐波控制电路对于F类和逆F类功率放大器是相同的，并在所述谐波控制电路的输入端形成二次谐波短路点和三次谐波开路点；晶体管寄生参数模型包含晶体管漏极和源极之间的寄生电容、寄生电感和封装寄生电容；对F类功率放大器，所述寄生补偿电路的L型微带中的传输线TL1的电长度θ₁和传输线TL2的电长度θ₂利用以下公式求解得到：${\mathrm{\θ}}_1=\frac{1}{2}[\arctan \left(\frac{{2\mathrm{\ω}}_0{L}_d}{Z_0({4\mathrm{\ω}}_0^2{L}_d{C}_p-1)}\right)+\mathrm{n\π}]$${\mathrm{\θ}}_2=\frac{1}{3}[\arctan \left(\frac{{3\mathrm{\ω}}_0{Z}_0({9\mathrm{\ω}}_0^2{C}_{\mathrm{ds}}{L}_d{C}_p-C_{\mathrm{ds}}-C_p)}{1-{9\mathrm{\ω}}_0^2{D}_{\mathrm{ds}}{L}_d}\right)+\mathrm{n\π}]-{\mathrm{\θ}}_1$对逆F类功率放大器，所述寄生补偿电路的L型微带中的传输线TL1和的电长度θ₁和传输线TL2的电长度θ₂利用以下公式求解得到：${\mathrm{\θ}}_1=\frac{1}{2}[\arctan \left(\frac{1-{4\mathrm{\ω}}_0^2{C}_{\mathrm{ds}}{L}_d}{{2\mathrm{\ω}}_0{Z}_0(C_{\mathrm{ds}}+C_p-{4\mathrm{\ω}}_0^2{C}_{\mathrm{ds}}{L}_d{C}_p)}\right)+\mathrm{n\π}]$${\mathrm{\θ}}_2=\frac{1}{3}[\arctan (\frac{Z_0}{{3\mathrm{\ω}}_0{L}_d}-Z_0{\mathrm{\ω}}_0{C}_p)+\mathrm{n\π}]-{\mathrm{\θ}}_1$上述四个公式中，n为整数，Z₀为微带的特征阻抗，单位为Ω；ω₀为基波角频率，单位为rad/s；C_ds为寄生电容，单位为pF；L_d为寄生电感，单位为nH；C_p为封装寄生电容，单位为pF；实际设计时，L型微带中的传输线TL1的电长度θ₁和传输线TL2的电长度θ₂分别取大于零的最小值。