本發(fā)明屬于功率放大器單片微波集成電路，特別涉及了一種具有自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的超寬帶可重構(gòu)功率放大器。

背景技術(shù)：

1、功率放大器作為射頻前端的核心器件應(yīng)順應(yīng)系統(tǒng)智能化發(fā)展趨勢，但是常規(guī)的功率放大器設(shè)計是針對于某一特定的使用條件，很難滿足智能化、一體化和在復(fù)雜環(huán)境下高效工作的要求。因此研究可重構(gòu)功率放大器十分有必要，其將很大程度上簡化系統(tǒng)復(fù)雜度并提高系統(tǒng)性能。

2、但現(xiàn)有可重構(gòu)功率放大器無法對控制信號的幅度與相位進行同時調(diào)節(jié)，并且需要提前預(yù)知輸入射頻信號的狀態(tài)信息，再根據(jù)輸入射頻信號狀態(tài)信息人為調(diào)整，無法自主調(diào)整，是一種開環(huán)的系統(tǒng)，即當(dāng)輸入射頻信號狀態(tài)變化時，無法實現(xiàn)實時響應(yīng)與快速重構(gòu)。

3、因此針對上述不足，需要從實現(xiàn)控制信號可調(diào)節(jié)維度的拓展和超寬帶可重構(gòu)功率放大器的自適應(yīng)閉環(huán)控制角度出發(fā)，開發(fā)一種具有自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的超寬帶可重構(gòu)功率放大器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種具有自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的超寬帶可重構(gòu)功率放大器。

2、一種具有自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的超寬帶可重構(gòu)功率放大器，其特征在于，包括第一超寬帶耦合器、第二超寬帶耦合器、第三超寬帶耦合器、第四超寬帶耦合器、超寬帶移相衰減單元、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、平衡功放單元、控制功放單元：

3、所述第一超寬帶耦合器的輸入端構(gòu)成功率放大器的輸入端，所述第二超寬帶耦合器的輸入端與第一超寬帶耦合器的第一輸出端連接，所述第三超寬帶耦合器的輸入端與第一超寬帶耦合器的第二輸出端連接；由第一超寬帶耦合器接收射頻信號，并將射頻信號分配到第二超寬帶耦合器的輸入端和第三超寬帶耦合器的輸入端；由第二超寬帶耦合器接收第一超寬帶耦合器所分配的射頻信號，并將所接收的射頻信號分配到平衡功放單元；由第三超寬帶耦合器接收第一超寬帶耦合器所分配的射頻信號，并將所接收的射頻信號分配至自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和超寬帶移相衰減單元；

4、所述平衡功放單元接收第二超寬帶耦合器所分配的射頻信號，實現(xiàn)射頻信號的平衡放大，并輸出到第四超寬帶耦合器；

5、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接收第三超寬帶耦合器所分配的射頻信號進行檢測，獲得相對應(yīng)的預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)指令并輸出到超寬帶移相衰減單元；

6、所述控制功放單元的輸入端與超寬帶移相衰減單元的輸出端連接，由超寬帶移相衰減單元依據(jù)所接收預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)指令，針對所接收射頻信號進行幅度和相位的調(diào)節(jié)更新，輸出到控制功放單元；由控制功放單元接收射頻信號對平衡功放單元的負載阻抗進行有源負載調(diào)制，并由控制功放單元輸出射頻信號到第四超寬帶耦合器第三輸入端；第四超寬帶耦合器接收平衡功放單元和控制功放單元的射頻信號，合成并輸出射頻信號；

7、第四超寬帶耦合器的輸出端構(gòu)成功率放大器的輸出端。

8、進一步地，所述第一超寬帶耦合器、第二超寬帶耦合器、第三超寬帶耦合器、第四超寬帶耦合器、超寬帶移相衰減單元、自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、平衡功放單元、控制功放單元均為超寬帶結(jié)構(gòu)。

9、進一步地，所述自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)包括超寬帶功分器、頻率檢測單元、功率檢測單元、數(shù)據(jù)寄存單元；所述超寬帶功分器的輸入端為自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端；所述頻率檢測單元的輸入端與超寬帶功分器的第一輸出端連接；所述功率檢測單元的輸入端與超寬帶功分器的第二輸出端連接；所述數(shù)據(jù)寄存單元的第一輸入端與頻率檢測單元的輸出端連接，數(shù)據(jù)寄存單元的第二輸入端與功率檢測單元的輸出端連接；數(shù)據(jù)寄存單元的輸出端為自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出端；由超寬帶功分器接收射頻信號，并將射頻信號按預(yù)設(shè)比例分配至頻率檢測單元和功率檢測單元；由頻率檢測單元對射頻信號進行頻率檢測，并將頻率信息提供至數(shù)據(jù)寄存單元；由功率檢測單元對射頻信號進行功率檢測，并將功率信息提供至數(shù)據(jù)寄存單元；由數(shù)字寄存單元依據(jù)所接收頻率信息和功率信息，輸出預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)指令。

10、進一步地，所述頻率檢測單元包括頻率比較器、壓控振蕩器、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、數(shù)字控制器；所述頻率比較器的第一輸入端為頻率檢測單元的輸入端；所述數(shù)字控制器的輸入端與頻率比較器的輸出端連接；所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入端與數(shù)字控制器的第一輸出端連接；所述壓控振蕩器的輸入端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸出端連接；所述頻率比較器的第二輸入端與壓控振蕩器的輸出端連接；所述數(shù)字控制器的第二輸出端作為頻率檢測單元的輸出端。

11、進一步地，所述功率檢測單元包括第一電容、第二電容、第三電容、第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第一異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管、第二異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；

12、所述第一電容的一端為功率檢測單元的輸入端，第一電容的另一端與第一微帶線的一端連接；所述第一微帶線的另一端分別與第一異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基極和第二微帶線的一端連接；所述第二微帶線的另一端分別與第二異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的基極和第三微帶線的一端連接；所述第三微帶線的另一端分別與第二電容和第一電阻的一端連接；所述第二電容的另一端接地；所述第一電阻的另一端接地；所述第一異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的集電極分別與第二電阻和第二異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管集電極的一端連接；所述第一異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的發(fā)射極接地；所述第二異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管集電極的另一端分別與第三電阻、第三電容和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一端連接；所述第二異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管的發(fā)射極接地；所述第二電阻的另一端與第三電阻的另一端連接；所述第三電容的另一端接地；所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的另一端為功率檢測單元的輸出端。

13、進一步地，所述超寬帶移相衰減單元包括超寬帶五位移相器和超寬帶三位衰減器；

14、所述超寬帶五位移相器的輸入端作為超寬帶移相衰減單元的第一輸入端；所述超寬帶五位移相器的輸出端與超寬帶三位衰減器的輸入端連接；所述超寬帶五位移相器控制端和超寬帶三位衰減器控制端作為超寬帶移相衰減單元的第二輸入端；所述超寬帶三位衰減器的輸出端作為超寬帶移相衰減單元的輸出端；

15、所述超寬帶五位移相器包括11.25°移相單元、22.5°移相單元、45°移相單元、90°移相單元、180°移相單元；所述11.25°移相單元輸入端、22.5°移相單元輸入端、45°移相單元輸入端、90°移相單元輸入端、180°移相單元輸入端分別與超寬帶五位移相器的輸入端連接；所述11.25°移相單元輸出端、22.5°移相單元輸出端、45°移相單元輸出端、90°移相單元輸出端、180°移相單元輸出端分別與超寬帶五位移相器的輸出端連接；

16、所述超寬帶三位衰減器包括1db衰減單元、2db衰減單元、4db衰減單元；所述1db衰減單元輸入端、2db衰減單元輸入端、4db衰減單元輸入端分別與超寬帶三位衰減器的輸入端連接；所述1db衰減單元輸出端、2db衰減單元輸出端、4db衰減單元輸出端分別與超寬帶三位衰減器的輸出端連接。

17、進一步地，所述平衡功放單元包括鏡像的兩個功放單元，兩個功放單元的輸入端分別與第二超寬帶耦合器的兩個輸出端連接；由兩個功放單元接收第二超寬帶耦合器所分配的射頻信號，實現(xiàn)射頻信號的平衡放大。

18、進一步地，所述平衡功放單元包括第四~第十五電阻、第四~第二十九微帶線、第四~第二十一電容、第一~第四高電子遷移率晶體管；

19、所述第四電阻的一端作為平衡功放單元的第一輸入端；所述第四電阻的另一端分別與第五電阻和第六電阻的一端連接；所述第五電阻的另一端接地；所述第六電阻的另一端分別與第四微帶線和第四電容的一端連接；所述第四微帶線的另一端接地；所述第四電容的另一端分別與第五電容和第五微帶線的一端連接；所述第五電容的另一端接地；所述第五微帶線的另一端分別與第六電容和第六微帶線的一端連接；所述第六微帶線的另一端分別與第七電容、第七電阻、第八電阻的一端連接；所述第七電阻的另一端與第七微帶線的一端連接；所述第七微帶線的另一端與第八電容的一端連接；所述第八電容的另一端接地；所述第八電阻的另一端分別與第七電容的另一端和第八微帶線的一端連接；所述第八微帶線的另一端分別與第九微帶線和第十微帶線的一端連接；所述第九微帶線的另一端分別與第九電阻的一端和第一高電子遷移率晶體管的柵極連接；所述第十微帶線的另一端分別與第九電阻的另一端和第二高電子遷移率晶體管的柵極連接；所述第一高電子遷移率晶體管的源極接地；所述第二高電子遷移率晶體管的源極接地；所述第一高電子遷移率晶體管的漏極與第十一微帶線的一端連接；所述第二高電子遷移率晶體管的漏極與第十二微帶線的一端連接；所述第十一微帶線的另一端分別與第十二微帶線的另一端和第十三微帶線的一端連接；所述第十三微帶線的另一端分別與第十四微帶線和第十五微帶線的一端連接；所述第十四微帶線的另一端與第九電容的一端連接；所述第九電容的另一端接地；所述第十五微帶線的另一端分別與第十電容和第十六微帶線的一端連接；所述第十電容的另一端接地；所述第十六微帶線的另一端分別與第十一電容和第十二電容的一端連接；所述第十一電容的另一端接地；所述第十二電容的另一端作為平衡功放單元的第一輸出端；

20、所述第十電阻的一端作為平衡功放單元的第二輸入端；所述第十電阻的另一端分別與第十一電阻和第十二電阻的一端連接；所述第十一電阻的另一端接地；所述第十二電阻的另一端分別與第十七微帶線和第十三電容的一端連接；所述第十七微帶線的另一端接地；所述第十三電容的另一端分別與第十四電容和第十八微帶線的一端連接；所述第十四電容的另一端接地；所述第十八微帶線的另一端分別與第十五電容和第十九微帶線的一端連接；所述第十九微帶線的另一端分別與第十六電容、第十三電阻、第十四電阻的一端連接；所述第十三電阻的另一端與第二十微帶線的一端連接；所述第二十微帶線的另一端與第十七電容的一端連接；所述第十七電容的另一端接地；所述第十四電阻的另一端分別與第十六電容的另一端和第二十一微帶線的一端連接；所述第二十一微帶線的另一端分別與第二十二微帶線和第二十三微帶線的一端連接；所述第二十二微帶線的另一端分別與第十五電阻的一端和第三高電子遷移率晶體管的柵極連接；所述第二十三微帶線的另一端分別與第十五電阻的另一端和第四高電子遷移率晶體管的柵極連接；所述第三高電子遷移率晶體管的源極接地；所述第四高電子遷移率晶體管的源極接地；所述第三高電子遷移率晶體管的漏極與第二十四微帶線的一端連接；所述第四高電子遷移率晶體管的漏極與第二十五微帶線的一端連接；所述第二十四微帶線的另一端分別與第二十五微帶線的另一端和第二十六微帶線的一端連接；所述第二十六微帶線的另一端分別與第二十七微帶線和第二十八微帶線的一端連接；所述第二十七微帶線的另一端與第十八電容的一端連接；所述第十八電容的另一端接地；所述第二十八微帶線的另一端分別與第十九電容和第二十九微帶線的一端連接；所述第十九電容的另一端接地；所述第二十九微帶線的另一端分別與第二十電容和第二十一電容的一端連接；所述第二十電容的另一端接地；所述第二十一電容的另一端作為平衡功放單元的第二輸出端。

21、進一步地，所述控制功放單元包括第十六~第十九電阻、第三十~第三十八微帶線、第二十二~第二十九電容、第五高電子遷移率晶體管；

22、所述第十六電阻的一端作為控制功放單元的輸入端；所述第十六電阻的另一端分別與第十七電阻和第十八電阻的一端連接；所述第十七電阻的另一端接地；所述第十八電阻的另一端分別與第三十微帶線和第二十二電容的一端連接；所述第三十微帶線的另一端接地；所述第二十二電容的另一端與第三十一微帶線的一端連接；所述第三十一微帶線的另一端分別與第二十三電容和第三十二微帶線的一端連接；所述第二十三電容的另一端接地；所述第三十二微帶線的另一端分別與第十九電阻的一端和第五高電子遷移率晶體管的柵極連接；所述第十九電阻的另一端與第三十三微帶線的一端連接；所述第三十三微帶線的另一端與第二十四電容的一端連接；所述第二十四電容的另一端接地；所述第五高電子遷移率晶體管的源極接地；所述第五高電子遷移率晶體管的漏極與第三十四微帶線的一端連接；所述第三十四微帶線的另一端分別與第三十五微帶線和第二十五電容的一端連接；所述第三十五微帶線的另一端與第二十六電容的一端連接；所述第二十六電容的另一端接地；所述第二十五電容的另一端分別與第三十六微帶線和第三十七微帶線的一端連接；所述第三十六微帶線的另一端接地；所述第三十七微帶線的另一端分別與第二十七電容和第三十八微帶線的一端連接；所述第二十七電容的另一端接地；所述第三十八微帶線的另一端分別與第二十八電容和第二十九電容的一端連接；所述第二十八電容的另一端接地；所述第二十九電容的另一端作為控制功放單元的輸出端。

23、采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

24、（1）本發(fā)明采用超寬帶移相衰減單元，解決了現(xiàn)有技術(shù)中僅支持對控制信號的相位進行單維度調(diào)節(jié)的問題，本發(fā)明支持對控制信號的幅度和相位同時進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)可調(diào)節(jié)維度的拓展；

25、（2）本發(fā)明新增自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的可重構(gòu)過程需要提前預(yù)知輸入射頻信號狀態(tài)信息的問題，將現(xiàn)有技術(shù)中的開環(huán)控制變換為本發(fā)明中的閉環(huán)控制，實現(xiàn)當(dāng)輸入射頻信號狀態(tài)變化時，超寬帶可重構(gòu)功率放大器可以實時響應(yīng)與快速重構(gòu)。