一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路制造技术

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

A new class F power amplifier matching circuit with controllable high harmonics

A new class F power amplifier matching circuit with controllable high harmonics includes: the power length is

【技术实现步骤摘要】
一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路
本专利技术涉及无线通信功放
，尤其涉及一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路。
技术介绍
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KazuhikoHonjo所提出的电路结构。本专利技术结合KazuhikoHonjo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KazuhikoHonjo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-Fpoweramplifierswithmaximallyflatwaveforms，”IEEETransMTT1997;45(11);2007-12。[2]KazuhikoHonjo，“Asimplecircuitsynthesismethodformicrowaveclass-Fultrahighefficiencyamplifierswithreactance-compensationcircuits”Solid-stateElectronics44(2000)1477-1482。
技术实现思路
针对现有技术中存在的难题，本专利技术对KazuhikoHonjo所提出的电路进行改进，创新性的提出了一种新型结构。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。一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路，具体电路如图4所示。其特征在于：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。高效率可控制高次谐波的新型F类功放匹配电路的电路原理图如图4所示。若在奇次谐波下：T3，T5……T(2n+1)在A的阻抗为0，但由于传输线T11的电长度为（为基波频率下的载波波长），则根据传输线的阻抗特性，晶体管漏极输出端的奇次谐波阻抗为无穷大，满足经典F类功率放大器的阻抗要求。类似的，若在偶次谐波下，T2，T4…..T(2n+1)在A的阻抗为，但由于传输线T11的电长度为（为基波频率下的载波波长），则根据传输线的阻抗特性，晶体管漏极输出端的偶次谐波阻抗为0，满足经典F类功率放大器的阻抗要求。若在基波频率下，构造短路短截线T2*-Tn*，使得其与开路短截线T2-Tn形成基波谐振，因此在A点呈现开路状态。则传输线T11和T12及输出电阻构成了基波频率的阻抗条件：。根据上述阻抗条件，所述电路的开路短截线T2-Tn的具体电长度为：，（为基波频率下的载波波长）。而由于所述电路的短路短截线T2*-Tn*与所述电路的开路短截线T2-Tn构成基波频率下的谐振，因此在A点呈现的导纳为0，即(是所述电路的开路短截线T2-Tn在A点的相应导纳，是所示电路的短路短截线T2*-Tn*在A点的相应导纳)。因此：（1）即：（2）这里根据，得出：（3）由于，且。所以：（4）这里，此电路的短路短截线T2*-Tn*的电长度L2相比于KazuhikoHonjo所提出的电路中开路短截线T2*-Tn*的电长度，我们可以知道：(5)一种高次谐波可控的F类功放匹配电路通过把开路短截线T2*-Tn*换成短路短截线T2*-Tn*，在保持F类功率放大器高效率特点的同时，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。附图说明图1是经典F类功率放大器（仅有三次谐波控制）的电路原理图；图2是传统的高效率可控制高次谐波的F类功放匹配电路设计方法的电路原理图；图3是KazuhikoHonjo所提出的电路的原理框图；图4是一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路的电路原理图；图5是一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路的具体实施方式。具体实施方式如图5所示，一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路包括：包括功率放大结构，所述的功率放大结构的输入端连接有输入匹配网络及驱动信号，输出端连接有输出匹配网络，其特征在于：所述输出匹配网络包括：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及输出阻抗50欧姆。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路，其特征在于：匹配电路包括：电长度为

【技术特征摘要】
1.一种高次谐波可控的新型F类功放匹配电路，其特征在于：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
类型：发明
国别省市：山东,37