[发明专利]一种频段可重构的分布式功率放大器

说明书

本发明提供一种频段可重构的分布式功率放大器，属于功率放大器技术领域。本发明通过在传统分布式功率放大器中引入开关电感，通过开关控制电感接入电路与否，从而实现频段的切换，并且通过将大扼流电感的自谐振点转移到带外，功率附加效率较传统分布式结构最高能够实现27％的提升。

技术领域

本发明属于功率放大器技术领域，具体涉及一种频段可重构的分布式功率放大器。

背景技术

射频和微波功率放大器在通信系统中用来放大携带信息的射频和微波信号。移动终端设备往往集成了多种网络制式，同时需要兼具导航与蓝牙等子功能，而不同的网络制式、导航与蓝牙等功能通常使用不同的电磁波频段。当前移动终端设备里收发模块中的功率放大器，多是针对不同的子功能设计不同频段的功率放大器，因而大幅提高了设备体积和成本。

研究人员进而转向能够涵盖所有网络制式的超宽带功率放大器，提出了分布式功率放大器。在传统的分布式功率放大器中，通过将一定数量的晶体管的输入和输出电容合并进入传输线结构之中，可解决宽带匹配晶体管的输入和输出阻抗时面临的问题。因此，分布式功率放大器由晶体管、合并了晶体管的输入电容的栅极传输线、合并了晶体管的输出电容的漏极传输线组成。输入信号沿栅极传输线传输，在被一个终端负载吸收之前，依次激励每个晶体管。晶体管的跨导放大信号后，将其馈入到漏极传输线中，并最终输出到终端负载上。

由于采用上述结构，分布式功率放大器能够工作在非常宽的频段上，但是在高频段，信号在漏极线上反向端口出彼此反相，其大部分相互抵消掉，使得功率放大器输出功率降低，进而导致功率附加效率降低。综上，对于能够涵盖所有网络制式的超宽带功率放大器则又会带来功率放大器的附加效率降低的问题，进而影响系统功耗，增加设备成本。

因此，有必要设计一款具备带宽调节功能，且具有高功率附加效率的频段可重构功率放大器。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种频段可重构的分布式功率放大器。本发明通过在传统分布式功率放大器中引入开关电感，通过开关控制电感接入电路与否，从而实现频段的切换，并且能在该频段中保持高功率附加效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种频段可重构的分布式功率放大器，包括n个晶体管、n条漏极传输线、n+1条栅极传输线、k个开关电感、电源、偏置电压和匹配电阻；

第一条栅极传输线的一端作为输入端，另一端连接第一个晶体管的栅极和第二条栅极传输线的一端，第二条栅极传输线的另一端连接第二个晶体管的栅极和第三条栅极传输线的一端，……，第n条栅极传输线的另一端连接第n个晶体管的栅极和第n+1条栅极传输线的一端，第n+1条栅极传输线的另一端连接匹配电阻的一端，匹配电阻的另一端接地；

第一条漏极传输线的一端连接第一个晶体管的漏极，第一条漏极传输线的另一端连接第二个晶体管的漏极和第二条漏极传输线的一端，……，第n-1条漏极传输线的另一端连接第n个晶体管的漏极和第n条漏极传输线的一端，第n条漏极传输线的另一端为信号输出端口；

所述k个开关电感均分为2组，每一组的k/2个开关电感并联，其中第一组开关电感的一端连接任意一条漏极传输线的一端，另一端连接电源；第二组开关电感的一端连接任意一条栅极传输线一端，另一端连接偏置电压；

所述n个晶体管的源极均接地。

进一步地，输入信号沿栅极传输线传输，在被匹配电阻吸收之前，依次激励每个晶体管；晶体管的跨导放大信号后，将其馈入到漏极传输线中，每个晶体管的漏极输出信号在漏极传输线中叠加放大，并最终输出。

进一步地，开关电感的数量k，其中k为偶数，栅极一侧的开关电感和漏极一侧的开关电感一一对应，两个为一个单元，每个单元确定一个频段，当开关控制同一单元的两个开关电感同时接入电路中时，此时功率放大器工作在一个频段，可重构频段数为k/2。