[实用新型]一种高效率并联型E逆F类功率放大器匹配电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信功放技术领域，尤其涉及一种高效率并联型E逆F类功率放大器。

背景技术

目前，随着移动通信系统的进一步发展，功率放大器现已广泛应用于通信系统，在当今通信领域，随着便携式蜂窝终端、基站等尺寸的减小与重量的降低以及第四代移动通信系统的使用，通信系统对功率放大器效率和线性度要求越来越高。因此高效率功率放大器会成为未来通信终端的关键构成部分，而高效率功率放大器的设计也必将成为功放研究领域的热点。在效率功率放大器中，开关型E类功率放大器是其中最基本的一类。

E类功率放大器因晶体管轮流经历导通与截止状态，通过减小晶体管电流与电压重叠的程度来降低晶体管本身的消耗功率，从而在理论上可以达到100%的效率。经典的E类功率放大器由晶体管、并联电容、基波的串联LC谐振电路、串联的剩余电感及偏置电路几个模块构成。具体电路如图1所示。经典的E类功率放大器通过满足在关断状态切换到导通状态时的边界条件，即：零电压开关和零电压导数转换，使得晶体管电流与电压交叠程度为零，来达到理论效率100%。

由Grebennikov提出的新型并联型E类功率放大器，沿袭了开关类功率放大器的高效率特点。其电路结构由晶体管、并联LC电路、基波的串联LC谐振电路及偏置电路几个模块构成。具体电路如图2所示。其原理与经典的E类功率放大器一致，同样要满足在关断状态切换到导通状态时的边界条件。但相比于经典的E类功率放大器，并联型E类功率放大器对于晶体管的击穿电流要求更低，最大载波频率更高，因而并联型E类功率放大器的设计成为一个热门的研究领域。

对于经典的E类功率放大器，文献[1]对其进行了推导和合理的解释，成功的将E类功率放大器带入人们的视野中。而近年来，并联型E类功率放大器的研究也悄然起步。文献 [2]提出了并联型E类功率放大器的基本结构。而文献[3]提出了并联E类功率放大器新型的拓扑结构，为并联E类功率放大器的研究提供了新思路。文献[4]提出了E逆F类功率放大器的结构，为本实用新型提供了理论基础。

【参考文献】

[1]F. H. Raab， “Idealized Operation of the Class E Tuned Power Amplifier，” IEEE Trans. Circuits and Systems， Vol. CAS-24， pp. 725-735， Dec. 1977。

[2]A. Grebennikov and H. Jaeger， “Class E with parallel circuit—A new challenge for high-efficiency RF and microwave power amplifiers，” in IEEEMTT-S Int. Microw. Symp. Dig.， 2002， vol. 3， pp. 1627–1630。

[3] Jesus Cumana and Andrei Grebennikov ，“An Extended Topology of Parallel-CircuitClass-E Power Amplifier to Account for Larger Output Capacitances” IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques， vol. 59， no. 12， Dec. 2011。

[4] A. Grebennikov， “High-Efficiency Class E/F Lumped andTransmission-Line Power Amplifiers” IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques， vol. 59， no. 6， Dec. 2011。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型结合了并联型E类功放和经典的逆F类功率放大器的结构，创新性的提出了一种同时具有并联型E类功率放大器和逆F类功率放大器阻抗条件的E逆F功率放大器，在满足经典E类功率放大器在关断状态切换到导通状态时的边界条件的前提下，引入了逆F类的高次谐波控制电路，从而在有效实现高效率功率放大器的同时，降低了晶体管对于击穿电压的要求，达到了在更广范围利用E类功率放大器的效果；并且其功率输出能力相比E类其他功放都要大。