[发明专利]一种双频大回退负载调制次序功率放大器及其设计方法

权利要求书

1.一种双频大回退负载调制次序功率放大器，其特征在于，包括功率分配器、相位调整线、主功率放大电路、辅助功率放大电路、耦合合路器、电抗调制网络以及50欧姆输入输出阻抗线；所述功率分配器将射频输入信号分为两路，一路与主功率放大电路相连接，另一路通过相位调整线进行了相位补偿后与辅助功率放大电路相连接；所述主功率放大电路和辅助功率放大电路的输出端分别接入分支线耦合合路器的耦合端和直通端，耦合合路器的隔离端口与电抗调制网络连接，耦合合路器的输入端作为放大器的输出端。

2.根据权利要求1所述的双频大回退负载调制次序功率放大器，其特征在于，所述耦合合路器采用分支线耦合器结构，耦合度为3dB，带宽包含设计频段。

3.根据权利要求1所述的双频大回退负载调制次序功率放大器，其特征在于，所述耦合合成器采用理想的3dB正交耦合器结构设计得到，其中，

4端口归一化阻抗矩阵：

I₁、I₂、I₃和I₄分别为耦合器四个端口的电流，V₁、V₂、V₃和V₄分别为对应的端口电压，由此可以得到4个关系式：

所述主功率放大电路偏置设置在AB类，辅助功率放大电路偏置设置在C类，当输入信号处于低功率区域时，主功率放大电路进入开启状态，此时辅助功率放大电路关闭，即I₂＝0，且耦合合路器的隔离端口与电抗调制网络连接，输入端与输出负载Z₀连接，经过归一化可得：

V₃/I₃＝-1 (3)

V₄/I₄＝-jX (4)

其中，X表示归一化后的电抗值，将公式(3),(4)带入公式(2)中化简可得到：

R_a＝∞ (6)

其中，R_m和R_a分别表示端口1和端口2的输入阻抗；在到达回退区域时，辅助功率放大电路开启，此时α表示不同偏置下主辅功放的漏极电流之比，θ_p表示主辅功放电路的相位之差，带入公式(2)中可以得到:

此时整个电路开始进行负载调制直到饱和状态；在耦合器的带宽范围内可以通过对电抗调制网络进行设计从而控制两个频点的阻抗为纯实数从而实现双频带的高效率和良好的输出功率。

4.根据权利要求3所述的双频大回退负载调制次序功率放大器，其特征在于，耦合合路器包括微带线TL3、TL4、TL5、TL6、TL7、TL8和TL9，其中，主功率放大电路和辅助功率放大电路的输出端分别与耦合合路器网络中的微带线TL3和TL7串联，并且TL3与TL7分别在两端并联了微带线TL5和TL6，之后TL3又与TL4串联，TL7与微带线TL8串联；TL4与TL8的右端并联了一段微带线TL9；TL4与电抗调制网络相连接，TL8与50欧姆阻抗连接作为整个电路的输出端。

5.根据权利要求1所述的双频大回退负载调制次序功率放大器，其特征在于，主功率放大电路由主功率放大电路输入匹配网络、晶体管、偏置电路和主功率放大电路输出匹配网络组成；

辅助功率放大电路由辅助功率放大电路输入匹配网络、晶体管、偏置电路和辅助功率放大电路输出匹配网络组成。

6.根据权利要求1所述的双频大回退负载调制次序功率放大器，其特征在于，所述功率分配器为威尔金森功率分配器，带宽包含设计频段。

7.根据权利要求1所述的双频大回退负载调制次序功率放大器，其特征在于，所述主功放输入匹配网络、主功放输出匹配网络、辅助功放输入匹配网络和辅助功放输出匹配网络分别采用阶跃阻抗微带线来进行匹配，在包含设计频段范围内进行最佳输入输出阻抗匹配。