[发明专利]一种提高高效E逆F类功率放大器载波频率的匹配电路

说明书

一种提高高效E逆F类功率放大器载波频率的匹配电路，晶体管的输出端由并联型E类功率放大器电路、逆F类高次谐波控制电路及晶体管偏置电路构成，其特征在于：所述E逆F类电路位于晶体管输出端和负载阻抗之间，所述的E类功率放大器由LC电路及串联的L₀、C₀组成；所述的逆F类高次谐波控制电路由串联的L_n、C_n组成；所述的偏置电路由电源V_bb到晶体管基极的电路和电源V_cc到晶体管集电极的电路组成；所述功率放大结构为共射极的功放管，所述功放管的输入端为基极，输出端为集电极；能够提高高效E逆F类功率放大器的载波频率，在更广范围内，更高频率下应用E逆F功率放大器。

技术领域

本发明涉及无线通信功放技术领域，尤其涉及一种提高高效E逆F类功率放大器载波频率的匹配电路。

背景技术

现代无线移动网络的基站系统在传送信号到移动终端时需消耗大量能量，系统的效率越来越受到重视，特别是作为基站系统末端的功率放大器，传统意义上的线性功率放大器有非常低的能量传输效率。而差的传输效率将直接影响整个系统的操作成本，产生热耗散。开关类功率放大器相比于传统的线性模式功率放大器能够提供更高的效率。因此，包括E，F在内的开关类功率放大器成为了近年来功率放大器的研究热点。

高效E 类功率放大器是在 1975 年由 N. O. Sokal 提出的一种开关类功率放大器[1]。在晶体管导通的瞬间，E 类功率放大器晶体管漏极电压以及电压的变化率都近似为0，即实现了所谓的软开关。这很好地避免了晶体管输出电容 Cds放电所造成的巨大能量损耗。E 类放大器以其高效率的特性很快便成为了学术界的研究焦点，特别是在近些年，有大量的 E 类放大器被报道出来。

高效F 类功率放大器的概念早在 1958 年就由 V. J. Tyler 首次提出了。Tyler被认为是提出带有多谐振 F 类放大器的第一人，他提出可以通过调整导通角使电压和电流交替出现，形成“开关”类输出[2]。1997 年 F. H. Raab 提出为了进一步提高 F 类功率放大器的输出功率和效率，减少功率损耗，必须使晶体管漏端电压和电流波形实现最大平坦化[3][4]。Raab 的理论使 F 类功率放大器的理论基本成型。

高效E逆F功率放大器的理论推导由Grebennikov在2011年首次提出[5]。具体电路图如图1所示。他在E类功率放大器的基础上加入了逆F类功率放大器的结构，首次在Ghz以下采用集总元件和Ghz以上采用分立元件同时实现了E逆F功率放大器。

2015年，Mury Thian等人提出补偿晶体管输出寄生电容，提高EF功率放大器载波频率的电路结构[6]。这个电路结构不论是在三次谐波，还是五次谐波都很好的补偿了晶体管的寄生电容，使得载波频率极大的提高。

本发明结合了高效E逆F类功放的电路结构特点和提高EF功率放大器载波频率的电路结构特点，创新性的提出了一种提高E逆F功率放大器载波频率的电路结构。在保持开关类E逆F功率放大器高效率优点的同时，在基波和二次谐波频率下成功的补偿了晶体管的输出寄生电容，使得载波频率相比原有的E逆F功率放大器提高了很多，为在更广范围内，更高频率下应用E逆F功率放大器提供了良好的理论基础。

【参考文献】

[1]Sokal N O， Sokal A D.“ Class E A new class of high-efficiency tunedsingle-endedswitching power amplifiers.”Solid-State Circuits，IEEE Journal of，1975，10(3):168-176。

[2]Tyler， V. J. “A new high-efficiency high-power amplifier.”TelecomAustralia，1958。