[发明专利]一种基于带通滤波器的平衡式宽带高功率放大器在审

专利信息
申请号: 202110362549.5 申请日: 2021-04-02
公开(公告)号: CN112953425A 公开(公告)日: 2021-06-11
发明(设计)人: 王斌;刘茂林;赵世巍;李冉 申请(专利权)人: 重庆邮电大学
主分类号: H03F3/217 分类号: H03F3/217;H03F1/42
代理公司: 北京同恒源知识产权代理有限公司 11275 代理人: 赵荣之
地址: 400065 *** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 带通滤波器 平衡 宽带 功率放大器
【说明书】:

发明涉及一种基于带通滤波器的平衡式宽带高功率放大器,属于汽车电子EMC测试和移动通信领域。该功率放大器包括:功率分配网络、两路相同的功放支路和功率合成网络;功放支路包括依次连接的输入端连接和调节线、输入匹配网络、栅极偏置网络、功放、漏极偏置网络、输出匹配网络和输出端连接和调节线;其中,输入和输出匹配网络均采用Chebyshev带通滤波器结构的宽带阻抗匹配网络;功率分配和功率合成网络均采用威尔金森功分器,并且选用二阶威尔金森功分器设计上述网络,拓宽功率分配和功率合成网络的工作带宽。本发明不仅拓宽了高功率放大器的带宽,而且也拥有良好的效率和较好的增益平坦度。

技术领域

本发明属于汽车电子EMC测试和移动通信领域,涉及一种基于带通滤波器的平衡式宽带高功率放大器。

背景技术

随着汽车电子化程度不断加深,汽车电子设备的EMC(电磁兼容)问题越来越受到重视,汽车电子EMC测试也成为现在汽车出厂前必需的一项测试。而功率放大器(简称功放)是汽车电子EMC测试系统中最核心的器件之一,占据了该系统大部分成本,可为测试系统提供足够大的功率来产生较大的标准测试场强,其性能优劣将直接影响到汽车电子EMC测试的效果。随着汽车电子EMC测试系统测试标准的提高、测试项目的增加和散热需求的提升,就要求功放需要覆盖更宽的频带,输出更高的功率,且具有良好的效率,即对功放在带宽、功率、效率等方面的设计提出了更高的要求。因此,汽车电子EMC测试的功放正朝着宽频带、高功率、高效率等方向不断发展,并且宽带高效高功率放大器的设计也成为近年来功放研究的热点之一。

目前,对于多种多路结构来说,如推挽结构、Doherty结构等,虽能实现高功率输出,但不能满足较宽频带的要求;对于多种宽带化设计方案来说,如多支节匹配、实频技术等,虽能设计较宽频带,但也会降低功放的效率。为满足汽车电子EMC测试系统宽带、功率和效率的要求,解决大多数高功率放大器的带宽和效率不足。

鉴于目前大多数汽车电子设备的工作频段集中在L波段,且汽车电子EMC测试系统需要200W以上功率输出,因此目前亟需一种宽带高功率放大器。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种基于带通滤波器的平衡式宽带高功率放大器,采用新型的平衡式结构,其中的功率分配和功率合成网络选用两阶威尔金森功分器设计,该结构不仅能实现两路功放的功率合成,也易于拓展其工作带宽,并且具有良好的稳定性。本发明选用的Chebyshev带通滤波器结构不仅能实现宽频带设计,也拥有良好的谐波抑制作用,可以提高功放的效率。

为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种基于带通滤波器的平衡式宽带高功率放大器,包括:功率分配网络、两路相同的功放支路和功率合成网络,其中两路功放支路采用并联方式;所述的功放支路包括依次连接的输入端连接和调节线、输入匹配网络、栅极偏置网络、功放、漏极偏置网络、输出匹配网络和输出端连接和调节线。其中,

输入和输出匹配网络均采用Chebyshev带通滤波器结构的宽带阻抗匹配网络。该宽带阻抗匹配网络拥有宽带匹配的性能,易于实现一个倍频程带宽,并且反射系数较低,可提高功放其他性能参数,如输出功率和效率;同时带通滤波器结构有一定谐波抑制作用,也能进一步提高功放的效率。考虑到晶体管阻抗会随着频率的升高而降低,功放选择中心频点1.5GHz处输入和输出阻抗作为最优阻抗进行设计,以减小功放整体阻抗失配。

功率分配和功率合成网络均采用威尔金森功分器,并且选用二阶威尔金森功分器设计上述网络,拓宽功率分配和功率合成网络的工作带宽。

功率分配网络(即功分器):用于将输入信号按照1:1的功分比分别输入功放支路一与功放支路二,其结构为二阶的威尔金森功分器,能良好实现宽带化功率分配的效果。

功放支路一:按照输入端连接和调节线、功放支路一的输入匹配网络、功放支路一的栅极偏置网络、功放一、功放支路一的漏极偏置网络、功放支路一的输出匹配网络和输出端连接和调节线顺序依次连接,功放一工作于AB类状态。

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