[实用新型]一种高效率宽频功率放大器及射频收发机

说明书

本实用新型公开了一种高效率宽频功率放大器及射频收发机，包括输入端口、宽频输入匹配电路、输入宽频直流偏置电路、功率放大晶体管、输出宽频直流偏置电路、低通滤波网络、辅助匹配传输线及输出负载；所述输入端口与宽频输入匹配电路的一端连接，其另一端与功率放大晶体管的栅极连接，所述功率放大晶体管的漏极分别与输出宽频直流偏置电路及低通滤波网络的一端连接，所述低通滤波网络的另一端、辅助匹配传输线及输出负载依次连接，所述输入宽频直流偏置电路与宽频输入匹配电路连接，所述功率放大晶体管的源极接地。本实用新型能够在很宽的频带范围内工作，适应多种通信频段，尺寸小、效率高等多种性能，适用于许多射频系统中。

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，具体涉及一种高效率宽频功率放大器及射频收发机。

背景技术

随着当前4G-LTE系统的部署和将来5G系统的推动，下一代无线通信系统需要工作在多个通信标准和通信频段以应对不同的应用场景。支持多模多频工作的通信系统也能极大的节省企业研发、更换和维护大量设备的成本。功率放大器是射频收发机中的关键组成部分，高效率是功率放大器的重要指标，因为它占基站能耗的40％-60％，其效率的提高将极大的延长设备电池的使用寿命，另一方面，在基站设备中功耗的降低将减小资源的消耗和二氧化碳的排放。高效率的宽频功率放大器在与未来无限通信标准的潜在兼容性方面具有很好地可拓展性，因此高效率宽频功放具有很重要的研究价值。

近年来，针对如何设计宽频功率放大器，学术界提出了一些解决方案，例如使用实频技术来实现宽频匹配网络，但是实频技术在带宽超过一倍频时实现困难，不仅如此所产生的网路也可能不满足实际的加工需求。此外，还有学者提出了切比雪夫低通滤波网络作用宽频功率放大器输入输出匹配网络，但是，这种方法所产生的滚降过于平缓，不利于抑制谐波。为了解决上述问题，有学者改进切比雪夫低通滤波网络使之形成椭圆型滤波响应，因此提高了谐波抑制效果。但是整个工作频段的阻抗匹配只是基于一个频点的阻抗，因此带宽只能限制在一个倍频内。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型提供一种高效率宽频功率放大器，本实用新型是基于低通滤波匹配网络，通过使用四分之一波长和半波长开路枝节可以产生椭圆型滤波响应并且能够实现超过2倍频的工作带宽以及超过3次谐波的宽频谐波抑制效果。

本实用新型的另一个目的是提供一种射频收发机。

本实用新型采用如下技术方案：

一种高效率宽频功率放大器，包括输入端口、宽频输入匹配电路、输入宽频直流偏置电路、功率放大晶体管、输出宽频直流偏置电路、低通滤波网络、辅助匹配传输线及输出负载；

所述输入端口与宽频输入匹配电路的一端连接，其另一端与功率放大晶体管的栅极连接，所述功率放大晶体管的漏极分别与输出宽频直流偏置电路及低通滤波网络的一端连接，所述低通滤波网络的另一端、辅助匹配传输线及输出负载依次连接，所述输入宽频直流偏置电路与宽频输入匹配电路连接，所述功率放大晶体管的源极接地。

所述宽频输入匹配网络包括依次连接的第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线及第七微带线。

所述低通滤波网络具有椭圆型滤波响应，包括两个四分之一波长的开路枝节、一段微带线及一个半波长的开路枝节，所述两个四分之一波长的开路枝节并联，再串联一段微带线后，与半波长的开路枝节并联。

所述半波长的开路枝节通过阶跃型阻抗来实现。

所述输入宽频直流偏置电路及输出宽频直流偏置电路的结构及尺寸相同。

所述输入宽频直流偏置电路及输出宽频直流偏置电路均包括一段等效四分之一波长的微带线、两个旁路电容以及两个扇形枝节，所述两个旁路电容及两个扇形枝节并联连接后与一段四分之一波长微带线串联。

所述辅助匹配传输线的长度和宽度由所述功率放大器的最佳阻抗匹配点决定。