[发明专利]一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路在审
申请号: | 201710246748.3 | 申请日: | 2017-04-16 |
公开(公告)号: | CN108736838A | 公开(公告)日: | 2018-11-02 |
发明(设计)人: | 马建国;成千福;刘畅;朱守奎;傅海鹏 | 申请(专利权)人: | 天津大学(青岛)海洋工程研究院有限公司 |
主分类号: | H03F1/56 | 分类号: | H03F1/56;H03F3/19 |
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地址: | 266200 山东省青岛市即*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 高次谐波 开路短截线 基波频率 匹配电路 可控的 功放 电路 传输线 短路短截线 谐振 电路成本 深远意义 输出阻抗 载波波长 集成度 短截线 串联 节约 | ||
一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路包括:电长度为(为基波频率下的载波波长)的传输线T11;在高次谐波各自频率下呈现的开路短截线T2‑Tn;与开路短截线T2‑Tn构成基波频率下谐振的短路短截线T2 *‑Tn*;串联短截线T12及50欧姆的输出阻抗;这种结构节约了电路的材料和所需空间,对于降低电路成本和提高电路的集成度有着深远意义。
技术领域
本发明涉及无线通信功放技术领域,尤其涉及一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路。
背景技术
目前,随着移动通信系统的进一步发展,高效率功率放大器会成为未来多标准通信终端的关键构成部分。同时,随着无线通讯系统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。F类和逆F类两种模式的高效率功率放大器由于理论效率可以达到100%,因此在近几年成为研究焦点。
一般的F类功率放大器由依次相连的晶体管、谐波控制电路和输出基波阻抗匹配电路几个模块构成。对一般的F类功率放大器而言,谐波控制电路将信号的偶次谐波匹配到晶体管的漏极端呈短路状态,将奇次谐波匹配到晶体管的漏极端呈开路状态。从而使漏极端电流表现为半正弦波形式,而电压则为方波形式,且在理想情况下,电压与电流在时间上无重叠区域。这样,理想的F类功率放大器便能实现100%的工作效率。实际的F类功率放大器设计中,我们一般只考虑二次谐波和三次谐波。经典F类功率放大器(仅有三次谐波控制)的电路原理图如图1所示。
所以,为了满足高效率功率放大器的要求,结合F类功率放大器的设计原则,可控制高次谐波的F类功率放大器的设计成为一个热门的研究领域。
传统的高次谐波控制的F类功率放大器的基本原理框图,如图2所示。传输线T2-Tn由n-1根开路短截线组成。传输线T11的电长度为(为基波频率下的载波波长)。因此,若传输线T2-Tn的电长度为,则在晶体管漏极看到的奇次谐波呈现开路状态,偶次谐波下呈现短路状态,满足了高次谐波控制的要求。传输线T12使得在基波频率下阻抗为R+jX的形式。
因此,上述高次谐波控制的F类功率放大器结构相比传统的F类功率放大器相比,虽然增加了电路的复杂程度,但是对于高次谐波实现了有效控制,而不仅仅满足于2,3次谐波的控制。介于此,晶体管漏极电压与电流在时间上的重叠区域更小,工作效率更高,可以接近100%。
近年来,高次谐波控制的F类功率放大器的研究刚刚处于起步阶段。文献[1]对经典的F类功率放大器进行了详细而准确的解释。文献[2]是Kazuhiko Honjo所提出的电路结构。本发明结合Kazuhiko Honjo所提出的电路,提出了一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路设计方法。这种电路相比于Kazuhiko Honjo所提出的电路更加节约材料和空间,对于降低电路成本和提高电路集成度有着深远意义。
【参考文献】
[1] Raab .FH,“Class-F power amplifiers with maximally flat waveforms,”IEEE Trans MTT 1997;45(11);2007-12。
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