[发明专利]基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器及其设计方法

权利要求书

1.一种基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，包括输入匹配网络、栅极偏置电路、晶体管、漏极偏置电路、谐波控制网络和基波匹配电路，其中，

所述输入匹配网络的输入端作为功率输入端，其输出端接所述晶体管栅极；

所述栅极偏置电路并联在输入匹配网络中，末端通过去耦电容Cg并联到地；

所述晶体管漏极与谐波控制网络的输入端相连接，谐波控制网络与基波匹配电路连接，基波匹配电路的输出端作为功率输出端，漏极偏置电路并联于谐波控制网络中，末端通过去耦电容Cd并联到地。

2.根据权利要求1所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括微带线T1、T2、T3、T4、T6、T7和隔直电容C1；微带线T1的一端与输入端连接，微带线T1的另一端与隔直电容C1的一端相接；隔直电容C1的另一端与微带线T2的一端相接，微带线T2与微带线T3、T4、T6和T7依次串联；微带线T7与晶体管的栅极端相接。

3.根据权利要求2所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述栅极偏置电路包括微带线TL5和去耦电容Cg，其中微带线TL5的一端与微带线T4和T6的连接处并联连接，微带线TL5的另一端与去耦电容Cg的一端连接，去耦电容Cg的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述栅极偏置电路的偏压为-2.8V。

5.根据权利要求1所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述谐波控制网络包括微带线T8、T9、T10、T14，模组TS1与模组TS2，微带线T8与晶体管的漏极相连接，微带线T8与微带线T9、T10和T14依次串联，模组TS1包括微带线T11，微带线T11的一端连接在微带线T9和T10之间，微带线T11的另一端开路；微带线T14与模组TS2和基波匹配电路相连接；模组TS2包括串联的微带线T15、T16和T17。

6.根据权利要求5所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述微带线T9和微带线T10的典型参数相同，二者与微带线T11构成T形线。

7.根据权利要求5所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述漏极偏置电路包括微带线T12、T13和去耦电容Cd，其中微带线T13的一端与所述谐波控制网络中的微带线T10和T14连接，并联于谐波控制网络中，微带线T13的另一端与微带线T12的一端连接，微带线T12的另一端与去耦电容Cd连接。

8.根据权利要求7所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述漏极偏置电路的偏压为28V。

9.根据权利要求1所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，所述基波匹配电路包括微带线T18、T19、T20和隔直电容C2，其中，微带线T18的一端与谐波控制网络相连接，另一端与微带线T19的一端相连接；微带线T19的另一端与隔直电容C2的一端相连接；隔直电容C2的另一端与微带线T20的一端相连，微带线T20的另一端与负载阻抗相连接。

10.一种基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器的设计方法，采用权利要求1-9之一所述的基于低通匹配网络的高效率双频功率放大器，其特征在于，包括以下步骤：

S10，对晶体管在低频段f₁与高频段f₂处进行源牵引与负载牵引，并迭代三次，同时选取最大效率点与最大功率点的连线的中点作为之后需匹配的负载阻抗值Z_Dopt1,2与源阻抗值Z_Sopt1,2；

S20，根据上述最佳源阻抗值Z_Sopt1,2，利用步进阻抗谐振网络完成输入匹配网络的设计；

S30，根据所选频率的谐波范围确定谐波控制网络的两个并联模组TS1、TS2以及漏极偏置电路的参数，模组TS1包括微带线T11，模组TS2包括串联的微带线T15、T16和T17，其中微带线T15和T17的电性参数相同，二者的电长度为θ_S2，微带线T16的电长度为2θ_S2，模组TS2在谐波范围内产生传输零点以实现谐波抑制；

S40，确定谐波控制网络之后，利用微带线T18、T19完成基波阻抗匹配，即将谐波变换后的实阻抗值变换至50欧姆；

S50，对整体电路进行仿真和微调。