[发明专利]一种高效率五阶逆F类功率放大器

说明书

本发明公开了一种高效率五阶逆F类功率放大器，该电路包括：输入基波匹配网络、晶体管、寄生参数调节网络、逆F类高次谐波阻抗匹配网络、输出基波匹配网络、供电去耦偏置网络。本发明采用逆F类高次谐波阻抗匹配网络实现了对晶体管的基波负载阻抗至五次谐波负载阻抗的相互独立精确控制，比五阶F类功率放大器具有更低的直流功耗和更高的效率，大大降低了功率放大器对于晶体管导通电阻的敏感度。本发明所实现的高效率五阶逆F类功率放大器，利用五阶逆F类放大原理降低晶体管的谐波能量损耗，同时实现了对各次谐波阻抗的独立设计，无需后期优化调试，降低了设计的复杂度。

技术领域

本发明属于射频通信领域，尤其涉及一种高效率五阶逆F类功率放大器。

背景技术

随着“绿色通信”概念的普及，无线通信系统对射频微波收发机的“低能耗”要求越来越高。发射机末端的高功率射频微波功率放大器电路，消耗了发射机中70％以上的能量，因此提高其效率成为“节能减排”的关键。F类或逆F类功率放大器是一种开关功率放大器，理想情况下，其效率可以达到100％，其输出负载阻抗中基波阻抗必须满足最佳负载阻抗，高次谐波阻抗必须实现开路或者短路，如何实现高效率F类或逆F类功率放大器成为了学术界和产业界研究热点。

然而，在现有高效率F类或逆F类功率放大器设计中，一直存在一些设计难题，具体体现为：

(1)现有F类功率放大器对于导通电阻的敏感度较大，因此在开关状态工作时会恶化直流功耗，从而影响放大器的效率指标；现有逆F类功率放大器虽然可以克服上述缺点，但是逆F类功率放大器的设计阻抗需满足偶次谐波阻抗必须实现开路，奇次谐波阻抗必须实现短路状态，此时二次谐波阻抗设计受寄生参数影响，导致设计难度较大。

(2)现有技术在利用微带线结构进行逆F类功率放大器谐波控制时，各次谐波阻抗控制电路相互之间会产生影响，如在进行偶次谐波阻抗开路设计时，还需要额外考虑其对奇次谐波阻抗的影响，因此无法实现对各次谐波阻抗的独立控制，这就大大增加了电路设计者的设计复杂度，需要花费大量的时间进行电路仿真及调试。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种高效率五阶逆F类功率放大器，旨在解决现有逆F类功率放大电路在实现最高五阶谐波阻抗控制时，利用结构实现对各次谐波阻抗的独立控制，从而降低设计复杂度，解决调试困难的问题,。

本发明的技术方案为：一种高效率五阶逆F类功率放大器，该电路包括输入基波匹配网络、晶体管、寄生参数调节网络、逆F类高次谐波匹配网络、输出基波匹配网络；

其中，输入基波匹配网络的输入端作为整个功率放大器的输入端；输入基波匹配网络的输出端连接晶体管的栅极，晶体管的漏极连接寄生参数调节网络的输入端，晶体管的源极接地；寄生参数调节网络的输出端连接逆F类高次谐波匹配网络的输入端，逆F类高次谐波匹配网络的输出端连接输出基波匹配网络的输入端；输出基波匹配网络的输出端作为整个功率放大器的输出端。

本发明的有益效果是：本发明采用输入基波匹配网络、晶体管、寄生参数调节网络、逆F类高次谐波匹配网络以及输出基波匹配网络顺次串接的方式，可以实现输入基波匹配、输出基波匹配、输出谐波匹配和寄生参数调节的相互独立控制，大大降低了设计复杂度。