[实用新型]一种基于宽禁带功率器件的高效率射频功率放大器电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率放大器的设计领域，尤其涉及一种基于宽禁带功率器件 的高效率射频功率放大器电路。

背景技术

众所周知，射频功率放大器是各种无线通信系统中必要的射频模块也是射频 模块中功率消耗最大的器件。伴随着现代无线通信服务的快速增长，特别是近年 来，随着3G和4G移动通信网络的大规模建设运营，越来越多的设备厂商和电信 运营商开始关注降低设备投资和运营成本。当今在射频功率放大器研究领域，核 心的技术一方面是半导体功率器件的发开，另一方面就是射频功率放大器设计技 术的发展。在射频功率器件方面，以宽禁带功率器件为代表的第三代功率器件引 发了产业界的巨大变革，宽禁带功率器件具有高的击穿电压、很高的热导率，明 显高于其它材料的电子饱和速率和极佳的抗辐射能力，非常适合制作高温，高频 和大功率器件。所以，基于宽禁带半导体材料的功率器件应用技术的开发已经引 起了学术界和工程技术人员的广泛关注。

在射频功率放大器设计技术领域，主要的研究方向是放大器的线性化和高效 率，因此，新一代功率放大器线性化技术数字预失真技术得到了极大的发展。而 增强效率的技术发展相对比较滞后，目前，在移动通信领域的射频功率放大器效 率提升方法常见的有包络跟踪和平均功率跟踪，通过结合功率检测用来调节漏极 直流电压源的电压，从而完成对射频功率放大器效率的改善。但是，很多效率提 高的技术方案都需要设计额外的控制电路，如电源控制芯片电路等，从降低电路 成本和简化设计电路的复杂度来说，这些方案都需要进行改善。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是 提供一种基于宽禁带功率器件的高效率射频功率放大器电路，该种电路的理想效 率可以达到80％以上，而且电路的结构简单，不需要额外的控制电路，有效的降 低了电路的设计生产成本和运营成本。

技术方案：本实用新型公开了一种基于宽禁带功率器件的高效率射频功率放 大器电路，其特征在于：包括：输入端阻抗匹配网络，用于将所述宽禁带功率器 件的输入阻抗与源阻抗进行共轭匹配，实现输入信号的最大功率传输；宽禁带功 率器件，用于完成对射频信号输入功率的放大；输出端谐波控制网络，用于调节 三个谐波阻抗，对基波和三次谐波短路，对二次谐波开路；输出端漏源寄生参数 补偿网络，用于对晶体管输出寄生参数的参数补偿；输出端阻抗匹配网络，用于 将调谐网络的阻抗实现功率最大传输。

其中，宽禁带功率器件的输入端接入输入信号，该输入端阻抗匹配网络与宽 禁带功率器件的输入端相连；输出端漏源寄生参数补偿网络与宽禁带功率器件的 输出端相连；输出端谐波控制网络的输入端与宽禁带功率器件的输出端相连；输 出端阻抗匹配网络的输入端与所述输出端谐波控制网络相连，

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的宽禁带功率器件为采用禁 带宽度大于等于3.2eV的半导体材料的功率器件，该宽禁带功率器件工作于开关 状态时，导通角为50％，且本实用新型的宽禁带功率器件可以采用SiC、GaN、金 刚石等半导体材料。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的输入端阻抗匹配网络，采 用调谐于基波的并联或/和串联的LC谐振电路，其中，串联或并联的LC振荡电 路的数量可以是多个。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型所述的输出端谐波控制网络采用 并联LC谐振电路，调整谐波的阻抗，

调整电路二次谐波阻抗为无穷大，使得本实用新型的射频功率放大器的二次 谐波为开路状态，调整电路三次谐波阻抗为零，使得本实用新型的射频功率放大 器的三次谐波为短路状态，输出端谐波控制网络的并联LC谐振电路将射频功率 放大器电路调节为二次谐波开路，其相应的谐波分量只有电压分量，并且输出并 联LC谐振电路将射频功率放大器电路调节为三次谐波短路，其相应的谐波分量 只有电流分量。