一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，包括一个驱动级功率放大电路，两个功率级功率放大电路，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦和一个脉冲电源调制电路；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输出端相连，其输入端输出信号，脉冲电源调制电路与两个功率级功率放大电路的电源输入端相连。本发明专利技术电路简单，设计的巴伦具有滤波特性且带外抑制度高。此外，漏极脉冲调制方式极大地提高了输出功率、避免了功率模块的发热问题，进而提高了功率模块的性能。

A Balanced Pulse Power Amplifier Circuit Based on Filtered Baron

The invention discloses a balanced pulse power amplifier circuit based on filter balun, which includes a driving stage power amplifier circuit, two power stage power amplifier circuits, two E-plane filter balun based on SIW and CSRs and a pulse power supply modulation circuit; the external radio frequency input signal is filtered by the driving stage power amplifier circuit and one E-plane filter balun based on SIW and CSRs. The input end is connected. The two output ends of E-plane filter Baron based on SIW and CSRs are connected with the output end of another E-plane filter Baron based on SIW and CSRs through a power stage power amplifier circuit. The input end output signal and the pulse power supply modulation circuit are connected with the input end of the two power stage power amplifier circuits. The circuit of the invention is simple, and the designed Baron has filtering characteristics and high out-band suppression. In addition, the drain pulse modulation greatly improves the output power, avoids the heating problem of the power module, and thus improves the performance of the power module.

【技术实现步骤摘要】
一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路
本专利技术属于微波平面电路领域，特别是一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路。
技术介绍
功率放大器是无线通信收发系统中必不可少的微波设备。随着现代通信技术的不断发展，对功率放大器的效率，输出功率，线性度，物理尺寸等性能指标提出更高的要求。文献1(GuoQY,ZhangX,XuJX,etal.BandpassClass-FPowerAmplifierBasedonMulti-FunctionHybridCavity-MicrostripFilter(J).IEEETransactionsonCircuits&SystemsIIExpressBriefs,2017,64(7):742-746.)提出了一款使用微带混合腔的F类具有滤波特性的功率放大器，文献2(StameroffA,PhamAV.WidebandwidthinverseclassFpoweramplifierwithnovelbalunharmonicmatchingnetwork(J).IEEEMTT-SInternationalMicrowaveSymposiumdigest.IEEEMTT-SInternationalMicrowaveSymposium,2012:1-3.)提出了使用巴伦的逆F类高效率功率放大器，由上述两个文献可知现有技术存在以下问题：1)设计具有滤波特性的放大电路较为繁琐；2)非脉冲式功率放大电路的散热问题对功率放大器的性能影响很大；3)一般的巴伦结构带外抑制度不高且没有滤波特性。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，包括一个驱动级功率放大电路，两个功率级功率放大电路，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦和一个脉冲电源调制电路；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输入端输出信号，脉冲电源调制电路与两个功率级功率放大电路的电源输入端相连；所述驱动级功率放大电路，用于为功率级功率放大电路提供驱动功率；所述功率级功率放大电路，用于生成需要合成的功率；所述基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦，用于功率分配、功率合成以及产生滤波特性；所述脉冲电源调制电路，用于为功率级功率放大器提供栅极电压和漏极调制电压。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路设计方法简单灵活；2)本专利技术通过漏极脉冲调制提高功率放大器的效率，并且能有效解决散热问题；3)本专利技术的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路中的巴伦，具有滤波特性，带外抑制度高。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的结构示意图。图2为本专利技术基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的驱动级功率放大电路图。图3为本专利技术基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的功率级功率放大电路图。图4为本专利技术基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的E面滤波巴伦的俯视图。图5为本专利技术基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的E面滤波巴伦的3维示意图。图6为本专利技术基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的脉冲电源调制电路图。图7为本专利技术实施例中E面滤波巴伦的幅度仿真和测试结果图。图8为本专利技术实施例中E面滤波巴伦的振幅不平衡度和相位差的仿真和测试结果图。图9为本专利技术实施例中脉冲电源调制电路测试图。图10为本专利技术实施例中基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的功率测试图。具体实施方式结合图1，本专利技术基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，包括一个驱动级功率放大电路1，两个功率级功率放大电路2，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3和一个脉冲电源调制电路4；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路1与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路2与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端输出信号，脉冲电源调制电路4与两个功率级功率放大电路2的电源输入端相连；驱动级功率放大电路1，用于为功率级功率放大电路提供驱动功率；功率级功率放大电路2，用于生成需要合成的功率；基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3，用于功率分配、功率合成以及产生滤波特性；脉冲电源调制电路4，用于为功率级功率放大器提供栅极电压和漏极调制电压。进一步地，结合图2，驱动级功率放大电路1包括第一功率放大芯片U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一电感L1、第一微带线TL1、第二微带线TL2、第三微带线TL3；外部射频输入信号与第一功率放大芯片U1的输入端相连，第一功率放大芯片U1的电源控制端Vpd与第一电容C1的一端相连；第一功率放大芯片U1的工作电压端、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第一电感L1的一端、第四电容C4的一端、第七电容C7的一端与电源Vcc相连，第一功率放大芯片U1的输出端与第一微带线TL1的一端相连，第一微带线TL1的另一端与第五电容C5的一端、第二微带线TL2的一端相连，第二微带线TL2的另一端与第一电感L1的另一端、第三微带线TL3的一端相连，第三微带线TL3的另一端与第六电容C6的一端相连，第六电容C6的另一端与一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端相连，第一功率放大芯片U1的接地端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第七电容C7的另一端均接地；其中，0V<Vpd<5.5V，0V<Vcc<5.5V。进一步地，驱动级功率放大电路1采用CPW的传输线形式。进一步地，结合图3，功率级功率放大电路2包括第二功率芯片U2、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第四微带线TL4、第五微带线TL5、第六微带线TL6、第七微带线TL7、第八微带线TL8、第九微带线TL9；第八电容C8的一端与一个基于SIW和CSRRs的第一E面滤波巴伦3的输出端相连，第八电容C8的另一端与第四微带线TL4的一端相连，第四微带线TL4的另一端与第八微带线TL8的一端、第五微带线TL5的一端相连，第五微带线TL5的另一端与第二功率芯片U2的栅极相连，第八微带线TL8的另一端、第十电容C10的一端、第十一电容C11的一端、第十二电容C12的一端与栅极电源VGS相连，第二功率芯片U2的漏极与第六微带线TL6的一端相连，第六微带线TL6的另一端与第七微带线TL7的一端、第九微带线TL9的一端相连，第九微带线TL9的另一端、第十三电容C13的一端、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，包括一个驱动级功率放大电路(1)，两个功率级功率放大电路(2)，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)和一个脉冲电源调制电路(4)；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路(1)与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路(2)与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端输出信号，脉冲电源调制电路(4)与两个功率级功率放大电路(2)的电源输入端相连；所述驱动级功率放大电路(1)，用于为功率级功率放大电路提供驱动功率；所述功率级功率放大电路(2)，用于生成需要合成的功率；所述基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)，用于功率分配、功率合成以及产生滤波特性；所述脉冲电源调制电路(4)，用于为功率级功率放大器提供栅极电压和漏极调制电压。

【技术特征摘要】
1.一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，包括一个驱动级功率放大电路(1)，两个功率级功率放大电路(2)，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)和一个脉冲电源调制电路(4)；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路(1)与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路(2)与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端输出信号，脉冲电源调制电路(4)与两个功率级功率放大电路(2)的电源输入端相连；所述驱动级功率放大电路(1)，用于为功率级功率放大电路提供驱动功率；所述功率级功率放大电路(2)，用于生成需要合成的功率；所述基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)，用于功率分配、功率合成以及产生滤波特性；所述脉冲电源调制电路(4)，用于为功率级功率放大器提供栅极电压和漏极调制电压。2.根据权利要求1所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述驱动级功率放大电路(1)包括第一功率放大芯片(U1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第一电感(L1)、第一微带线(TL1)、第二微带线(TL2)、第三微带线(TL3)；外部射频输入信号与第一功率放大芯片(U1)的输入端相连，第一功率放大芯片(U1)的电源控制端Vpd与第一电容(C1)的一端相连；第一功率放大芯片(U1)的工作电压端、第二电容(C2)的一端、第三电容(C3)的一端、第一电感(L1)的一端、第四电容(C4)的一端、第七电容(C7)的一端与电源Vcc相连，第一功率放大芯片(U1)的输出端与第一微带线(TL1)的一端相连，第一微带线(TL1)的另一端与第五电容(C5)的一端、第二微带线(TL2)的一端相连，第二微带线(TL2)的另一端与第一电感(L1)的另一端、第三微带线(TL3)的一端相连，第三微带线(TL3)的另一端与第六电容(C6)的一端相连，第六电容(C6)的另一端与所述一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端相连，第一功率放大芯片(U1)的接地端、第一电容(C1)的另一端、第二电容(C2)的另一端、第三电容(C3)的另一端、第四电容(C4)的另一端、第五电容(C5)的另一端、第七电容(C7)的另一端均接地；其中，0V<Vpd<5.5V，0V<Vcc<5.5V。3.根据权利要求1或2所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述驱动级功率放大电路(1)采用CPW的传输线形式。4.根据权利要求1或2所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述功率级功率放大电路(2)包括第二功率芯片(U2)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第十电容(C10)、第十一电容(C11)、第十二电容(C12)、第十三电容(C13)、第十四电容(C14)、第四微带线(TL4)、第五微带线(TL5)、第六微带线(TL6)、第七微带线(TL7)、第八微带线(TL8)、第九微带线(TL9)；第八电容(C8)的一端与所述一个基于SIW和CSRRs的第一E面滤波巴伦(3)的输出端相连，第八电容(C8)的另一端与第四微带线(TL4)的一端相连，第四微带线(TL4)的另一端与第八微带线(TL8)的一端、第五微带线(TL5)的一端相连，第五微带线(TL5)的另一端与第二功率芯片(U2)的栅极相连，第八微带线(TL8)的另一端、第十电容(C10)的一端、第十一电容(C11)的一端、第十二电容(C12)的一端与栅极电源VGS相连，第二功率芯片(U2)的漏极与第六微带线(TL6)的一端相连，第六微带线(TL6)的另一端与第七微带线(TL7)的一端、第九微带线(TL9)的一端相连，第九微带线(TL9)的另一端、第十三电容(C13)的一端、第十四电容(C14)的一端与漏极电源VDS相连，第七微带线(TL7)的另一端与第九电容(C9)的一端相连，第九...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯文杰，沈晓祥，车文荃，陈海东，杨琬琛，郭璐，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32