[发明专利]基于双线结构的逆F类功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于双线结构的逆F类功率放大器。

背景技术

随着现代无线通信的发展，无线通信系统对高效率微波器件，尤其是功率放大器的要求越来越高。现有的通过传统开路或短路枝节设计的高效率逆F功率放大器往往只能实现三次谐波的控制，然而，更高次谐波的控制将导致电路尺寸过大而影响功率放大器的性能，而且传统的谐波网络与阻抗变换网络相独立，增加了功率放大器的电路设计步骤和电路设计尺寸。

发明内容

本发明的主要目的提供一种基于双线结构的逆F类功率放大器，旨在解决现有的逆F类功率放大器仅能实现三次谐波控制，而实现更高次谐波的控制会导致电路尺寸过大而影响功率放大器性能的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于双线结构的逆F类功率放大器，包括输入端口、稳定电路、输入匹配电路、GaN管以及输出端口，所述输入端口连接至稳定电路的输入端，稳定电路的输出端连接至输入匹配电路的输入端，输入匹配电路的输出端连接至GaN管的输入端，所述的基于双线结构的逆F类功率放大器还包括双线输出匹配网路，该双线输出匹配网路包括预匹配电路和双线匹配电路，其中：

所述预匹配电路包括第一微带线和第二微带线，第一微带线与第二微带线串接，第一微带线与第二微带线之间的连接线上连接有作为开路枝节的第三微带线，第一微带线的输入端为双线匹配电路的输入端；

所述双线匹配电路包括第四微带线和第五微带线，第四微带线并联在第五微带线上，第二微带线的输出端连接至第五微带线的输入端，第五微带线的输出端为双线输出匹配网路的输出端；

所述GaN管的输出端连接至双线输出匹配网路的输入端，所述双线输出匹配网路的输出端连接至输出端口；

所述双线匹配电路的输入阻抗表示为如下公式：

其中，Z₄为第四微带线的阻抗，f代表输入频率，f₀代表中心频率，Z_L为负载的阻抗，θ₄为双线匹配电路中的第四微带线的电长度。

优选的，所述第一微带线的输入端连接至GaN管的输出端，所述第二微带线的输入端连接至第一微带线的输出端，所述第二微带线的输出端连接至第五微带线的输入端。

优选的，所述双线匹配电路的输出端连接有负载，负载的阻抗Z_L＝50Ω。

优选的，所述输入匹配电路还连接有输入馈电网络，该输入馈电网络由栅极电源V_GS提供栅极电压对GaN管进行馈电。

优选的，所述双线输出匹配网路连接有输出馈电网络，该输出馈电网络由漏极电源V_DS提供漏极电压对GaN管进行馈电。

优选的，所述输出馈电网络包括电感L和去耦电容C，去耦电容C的一端连接在电感L和漏极电源V_DS之间的连接线上，去耦电容C的另一端接地。

优选的，所述双线匹配电路为第二级匹配电路，用于产生5次谐波的开路以及2、4、6、8次谐波的短路，当f＝f₀时，所述双线匹配电路等效为一个特征阻抗为Z₄·(sinθ₄/2)的四分之一波长阻抗变换器。

优选的，所述预匹配电路为第一级匹配电路，用于对GaN管的输出端的阻抗进行预匹配和产生3次谐波的短路点，并且依次将高次谐波的阻抗点按照逆F类理论匹配到双线匹配电路相应的开路点和短路点。

优选的，所述第一微带线的阻抗Z₁＝15Ω，电长度θ₁＝30°；所述第二微带线的阻抗Z₂＝40Ω，电长度θ₂＝5°；所述第三微带线的阻抗Z₃＝20Ω，电长度θ₃＝30°。

优选的，所述第四微带线的阻抗Z₄＝35Ω，电长度θ₄＝72°；所述第五微带线的阻抗Z₅＝35Ω，电长度θ₅＝108°。