一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法
【專利摘要】一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，在功率放大器的輸入和輸出匹配電路中引入交調(diào)頻率的阻抗匹配，交調(diào)頻率是指兩個(gè)基頻頻率的和、差引入的交調(diào)項(xiàng)，具體為：先使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗；使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗；然后設(shè)計(jì)一輸入匹配電路，得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸入阻抗；最后設(shè)計(jì)一輸出匹配電路，得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸出阻抗，本發(fā)明使得雙頻功率放大器的各項(xiàng)指標(biāo)接近單頻功率放大器的水平，從而為雙頻功率放大器的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用打開了大門。
【專利說明】一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及射頻功率放大器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信技術(shù)的發(fā)展，有越來越多的3G/4G通信系統(tǒng)被標(biāo)準(zhǔn)化并投入運(yùn)營。這些通信系統(tǒng)往往被分配在不連續(xù)的頻段上，為了應(yīng)對這種狀況，雙頻發(fā)射系統(tǒng)成為下一代通信基站的關(guān)鍵技術(shù)。此外，在廣播、雷達(dá)、微波傳輸?shù)认到y(tǒng)中，也提出了雙頻發(fā)射系統(tǒng)的需求。此外，在廣播、雷達(dá)、微波傳輸?shù)阮I(lǐng)域中，也有對雙頻發(fā)射系統(tǒng)的潛在需求。
[0003]在雙頻發(fā)射系統(tǒng)中，雙頻功率放大器是其中的核心器件，其輸出功率和效率對整機(jī)的指標(biāo)至關(guān)重要。目前，雙頻功率放大器的設(shè)計(jì)仍然沿用傳統(tǒng)單頻功率放大器的設(shè)計(jì)方法，即在設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮兩個(gè)基波頻率(fl、f2)以及基波頻率的諧波頻率(2fl、2f2、3fl、3f2……)上的阻抗匹配，并在輸入及輸出端設(shè)計(jì)相應(yīng)的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)基頻匹配和諧波匹配。
[0004]使用這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的雙頻功率放大器，實(shí)際上只是能分別在兩個(gè)頻率上工作的功率放大器，其在并行工作(即兩個(gè)頻率同時(shí)激勵(lì)下)條件下的指標(biāo)往往會(huì)極度的惡化，這使得用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)得到的雙頻功率放大器難以得到實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，通過在輸入、輸出端引入交調(diào)頻率匹配網(wǎng)絡(luò)，使得雙頻功率放大器的各項(xiàng)指標(biāo)接近單 頻功率放大器的水平。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，在功率放大器的輸入和輸出匹配電路中引入交調(diào)頻率的阻抗匹配，交調(diào)頻率是指兩個(gè)基頻頻率的和、差引入的交調(diào)項(xiàng)，具體包括以下四個(gè)步驟:
[0008]I)使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗，基頻阻抗、諧波阻抗分別包括輸入阻抗和輸出阻抗；
[0009]2)使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗，交調(diào)阻抗包括輸入阻抗和輸出阻抗；
[0010]3)設(shè)計(jì)一輸入匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸入阻抗；
[0011]4)設(shè)計(jì)一輸出匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸出阻抗。
[0012]本發(fā)明的有益效果:根據(jù)理論分析，使用上述交調(diào)匹配方法設(shè)計(jì)雙頻功率放大器，對比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，可以提高雙頻功放的輸出功率200%以上，效率100%以上，使得雙頻功率放大器的各項(xiàng)指標(biāo)接近單頻功率放大器的水平，從而為雙頻功率放大器的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用打開了大門。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙頻功率放大器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為輸出阻抗?fàn)恳疽鈭D。
[0015]圖3為輸出匹配電路π型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0017]一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，在功率放大器的輸入和輸出匹配電路中引入交調(diào)頻率的阻抗匹配，交調(diào)頻率是指兩個(gè)基頻頻率的和、差引入的交調(diào)項(xiàng)，例如二次交調(diào)頻率f2_fl、€2+€1，三次交調(diào)頻率2€2-打、2€2+€1、2€142、2€2-打等。在引入交調(diào)匹配的同時(shí)，傳統(tǒng)方法中的基頻匹配和諧波匹配仍然得到沿用，具體包括以下四個(gè)步驟:
[0018]I)使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗，基頻阻抗、諧波阻抗分別包括輸入阻抗和輸出阻抗；
[0019]2)使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗，交調(diào)阻抗包括輸入阻抗和輸出阻抗；
[0020]3)設(shè)計(jì)一輸入匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸入阻抗；
[0021]4)設(shè)計(jì)一輸出匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸出阻抗。
[0022]最終得到的雙頻功率放大器結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0023]下面依據(jù)本發(fā)明進(jìn)行一個(gè)1.9/2.6GHz LTE雙頻功率放大器設(shè)計(jì)。
[0024]一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，包括以下四個(gè)步驟:
[0025]I)使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗，基頻阻抗、諧波阻抗分別包括輸入阻抗和輸出阻抗；
[0026]2)使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗，交調(diào)阻抗包括輸入阻抗和輸出阻抗；
[0027]以輸出阻抗?fàn)恳秊槔鐖D2所示，使用雙頻信號作為激勵(lì)源激勵(lì)功放管，調(diào)整功放管輸出端的交調(diào)阻抗，直到得到滿意的輸出功率和效率指標(biāo)；
[0028]3)設(shè)計(jì)一輸入匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸入阻抗；
[0029]4)設(shè)計(jì)一輸出匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸出阻抗。
[0030]輸出匹配電路如圖3所示，為型結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以獨(dú)立的對基頻阻抗和交調(diào)阻抗進(jìn)行調(diào)諧。即先調(diào)整低通濾波器之前的電路元件，實(shí)現(xiàn)需要的基頻阻抗；再調(diào)整低通濾波器之后的電路元件，實(shí)現(xiàn)需要的交調(diào)阻抗，此調(diào)整不會(huì)影響基頻阻抗。[0031]經(jīng)過實(shí)測，此雙頻功率放大器的功率利用因子達(dá)185.4%，漏極效率超過50%，而此前國際有報(bào)道的最佳指標(biāo)為功率利用因子僅35.8%，漏極效率僅26.7%，可見，使用此方法大大提升了雙頻功率放大器的指標(biāo)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高雙頻功率放大器輸出功率和效率的方法，其特征在于:在功率放大器的輸入和輸出匹配電路中引入交調(diào)頻率的阻抗匹配，交調(diào)頻率是指兩個(gè)基頻頻率的和、差引入的交調(diào)項(xiàng)，具體包括以下四個(gè)步驟: 1)使用單頻阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的基頻阻抗、諧波阻抗，基頻阻抗、諧波阻抗分別包括輸入阻抗和輸出阻抗； 2)使用雙頻的阻抗?fàn)恳夹g(shù)得到雙頻功率放大器的最佳的交調(diào)阻抗，交調(diào)阻抗包括輸入阻抗和輸出阻抗； 3)設(shè)計(jì)一輸入匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸入阻抗； 4)設(shè)計(jì)一輸出匹配電路，實(shí)現(xiàn)步驟I)和步驟2)中得到的最佳基頻、諧波、交調(diào)輸出阻抗。
【文檔編號】H03F1/02GK103856169SQ201410098624
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】陳曉凡, 陳文華, 張巳龍, 賈碩, 馮正和 申請人:清華大學(xué)