[实用新型]基于氮化镓高电子迁移率晶体管AB/逆F类多模式功率放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率放大器，特别涉及一种基于氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）的S波段的AB/逆F（F^-1）类多模式功率放大器，属于电子元器件技术领域。

背景技术

功率放大器是现代无线通信系统的关键部件，它的性能是制约整个系统性能和技术水平的关键因素。随着无线通信系统的快速发展，人们对功率放大器的工作带宽、效率和线性度指标提出了更高的要求。

在经典的功率放大器中，根据导通角的定义，将功率放大器分为A类、AB类、B类。其中A类功率放大器导通角为2π，AB类功率放大器导通角为π～2π，B类功率放大器导通角为π。之所以被称为经典，是因为它在历史上早就存在。经典功率放大器在导通时有很大的损耗，影响了效率的提高。A类功率放大器虽然有很好的线性度，然而其效率却是最低，因为晶体管一直工作在导通状态，所以管耗最大。B类功率放大器效率较高，其线性度却是最差。而AB类功率放大器介于A类和B类之间。

随着无线通讯系统的迅速发展，对高效率射频功率放大器的需求逐渐增加。如何提高功率放大器的工作效率已成为一个重要课题。为提高效率，研究人员将大量精力专注于功率放大器的工作模式上。例如D类，E类，F类和逆F类功率放大器工作模式。F类和逆F类功率放大器在近几年成为研究的热点。F类功率放大器是一种负载网络谐波控制方法，其负载网络在奇次谐波处呈现高阻抗，在偶次谐波处呈现低阻抗，使得在晶体管的漏极处形成互不交叠的只含有奇次谐波成分的方波电压和只含有偶次谐波的半正弦电流，使得理想F类功率放大器具有100%的效率。而逆F类功率放大器与F类功率放大器对奇偶次谐波的控制正好相反，即逆F类功率放大器在奇次谐波处呈现低阻抗，在偶次谐波处呈现高阻抗，使得晶体管漏极电压为只含有奇次谐波成分的半正弦波形，而漏极电流为只含有偶次谐波成分的方波电流。

 工作在S波段的功率放大器其频率范围是2.7~3.5GHz，这种功率放大器主要应用于中继、卫星通信、雷达等方面，现在广泛使用的蓝牙、ZIGBEE、无线路由、无线鼠标等，也使用这个波段的频率范围。

发明内容

本实用新型的目的是针对AB类功率放大器线性度好，效率较差，而逆F类功率放大器效率高，但线性度差的特点，设计一种基于氮化镓高电子迁移率晶体管的AB/逆F类多模式功率放大器，通过调节其栅极偏置电压可以控制功率放大器分别工作在AB类工作状态，或者逆F类工作状态。在无线通讯系统中，可根据实际情况，当需要功率放大器提供较高线性度时，调节其栅极偏置电压使其工作在AB类工作状态；当需要功率放大器提供较高效率时，调节其栅极偏置电压使其工作在逆F类工作状态。

为实现上述目的，本实用新型采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。

本实用新型提出的基于氮化镓高电子迁移率晶体管的AB/逆F类多模式功率放大器，包括输入偏置网络、输出偏置网络、输入匹配网络和输出匹配网络四大模块，以及晶体管；所述输入偏置网络与输入匹配网络连接，输出偏置网络与输出匹配网络连接，所述晶体管分别与输入匹配网络和输出匹配网络连接。

上述技术方案中，所述晶体管采用氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT），其晶体管栅极和晶体管漏极分别与输入匹配网络和输出匹配网络连接。

上述技术方案中，所述输入偏置网络由输入二次谐波控制微带连接的电容一、电容一连接的栅极偏置微带、栅极偏置微带连接的输入去耦电容一，栅极偏置微带连接的输入去耦电容二和栅极偏置微带连接的输入去耦电解电容三组成。

上述技术方案中，所述输出偏置网络由输出二次谐波控制微带连接的电容二、电容二连接的漏极偏置微带，漏极偏置微带连接的输出去耦电容一、漏极偏置微带连接的输出去耦电容二和漏极偏置微带连接的输出去耦电解电容三组成。

上述技术方案中，所述输入匹配网络由输入微带线连接的输入隔直电容、输入隔直电容连接的第一微带线、第一微带线连接的输入匹配枝节、输入匹配枝节连接的稳定电阻和稳定电阻连接的第二微带线组成；其中，稳定电阻与输入偏置网络中的输入二次谐波控制微带连接。

上述技术方案中，所述晶体管位于载体上，所述晶体管栅极与输入匹配网络中第二微带线连接。