一种高效率滤波功率放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高效率滤波功率放大器，包括输入匹配网络结构、功放管、栅极直流馈电网络、漏极直流馈电网络和输出匹配滤波器网络；所述输入匹配网络包括微带线、隔直电容以及π型输入阻抗变换网络；所述栅极直流馈电网络包括微带馈电线和若干第一滤波电容；所述漏极直流馈电网络包括输出阻抗变换器、窄边微带馈电线、宽边微带馈电线、隔直电容和第二滤波电容；所述输出匹配滤波器网络包括若干阶梯阻抗谐振器、微带连接线和端口。本实用新型专利技术与现有的独立设计滤波功率放大器相比，通过将功率放大器和滤波器直接相连，实现了小型化和高效率滤波功率放大器。

An efficient filter power amplifier

The utility model discloses an efficient filter power amplifier, which includes an input matching network structure, a amplifier tube, a gate DC feed network, a leaky DC feed network and an output matching filter network. The input matching network includes a microstrip line, a straight capacitor and a PI type input impedance transformation network; the grid is straight. The flow feed network includes a microstrip feed wire and a number of first filter capacitors. The leakage DC feed network includes an output impedance converter, a narrow edge microstrip feed wire, a wide edge microstrip feed wire, a straight capacitor and second filter capacitors, and the output matching filter network includes a number of step impedance resonators, microstrip connection lines, and a number of filter capacitors. Port. Compared with the existing independent design filter power amplifier, the utility model realizes a miniaturized and efficient filter power amplifier by directly connecting the power amplifier and the filter.

【技术实现步骤摘要】
一种高效率滤波功率放大器
本技术涉及无线通信
，特别涉及一种高效率滤波功率放大器。
技术介绍
射频前端是无线通信系统的重要组成部分，是无线通信系统必不可缺的关键部件。射频前端包括接收机和发射机，其中射频发射机主要包括功率放大器和滤波器，传统方法是二者独立设计，然后再进行连接。缺点是功率放大器需要通过匹配网络将其最佳输出阻抗匹配到50欧姆再与滤波器网络进行直接级联，这样做通常容易带来体积大、总量重的问题，同时，匹配网络的引入将带来了损耗大而降低功率放大器输出功率的缺点。随着无线通信的发展，通信系统越来越趋向于小型化和集成化，因此，一体化的射频接收机具有极大的需求。滤波功放将功率放大器、滤波器等前端器件联合进行设计，能够使得射频接收机系统的结构更加紧凑，减少不必要的损耗引入，使得射频接收机的小型化和高效率更加容易实现。在现有的射频接收系统中，实现高效率射频接收机主要通过输出匹配网络将功率放大器的最佳输出阻抗变换为50欧姆，再通过50欧姆的连接线和50欧姆的滤波器网络直接级联实现。由于设计时，功率放大器和滤波器与50欧姆连接线的失配和滤波器和匹配网络带来的损耗，通常功率放大器的功率附加效率将大大降低。一般来说，1dB的损耗可以将功率放大器的效率从80％下降到60％。一体化设计的滤波功率放大器相对于独立设计的滤波功率放大器来说，由于将滤波器的输入阻抗直接设计为功率放大器的最佳输出阻抗，从而取消了独立设计滤波功率放大器的匹配网络结构。因此避免了匹配网络带来的损耗，同时一体化设计滤波功率放大器实现了射频接收机的小型化和集成化。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于，提供一种高效率滤波功率放大器，与现有的独立设计滤波功率放大器相比，通过将功率放大器和滤波器直接相连，实现了小型化和高效率滤波功率放大器。为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：一种高效率滤波功率放大器，包括输入匹配网络结构、功放管、栅极直流馈电网络、漏极直流馈电网络和输出匹配滤波器网络，其中所述输入匹配网络结构用于将50欧姆匹配到功放管的最佳输入阻抗，使得功率放大器达到最大的功率附加效率；所述功放管用于对输入信号的放大；所述栅极直流馈电网络用于将栅极偏置电压加载到功放管的栅极，从而提供功放管的栅极静态工作点；所述漏极直流馈电网络用于将漏极偏置电压加载到功放管的栅极，从而提供功放管的漏极静态工作点；所述输出匹配滤波器网络用于将功放管的最佳输出阻抗匹配到50欧姆，使得功率放大器达到最大的功率附加效率；同时输出匹配滤波器网络又具有滤波器的滤波特性和对高次谐波具有抑制作用。进一步地，所述输入匹配网络包括微带线、隔直电容以及π型输入阻抗变换网络；所述π型输入阻抗变换网络的一端与所述功放管相连、另一端通过所述隔直电容与所述微带线相连。进一步地，所述微带线为50欧姆。进一步地，所述栅极直流馈电网络包括微带馈电线和若干第一滤波电容；所述微带馈电线的上端分别与每个所述第一滤波电容连接，所述微带馈电线的下端与所述π型输入阻抗变换网络的上端连接。进一步地，所述微带馈电线为L型微带馈电线，所述第一滤波电容数量为3。进一步地，所述漏极直流馈电网络包括输出阻抗变换器、窄边微带馈电线、宽边微带馈电线、隔直电容和第二滤波电容；所述输出阻抗变换网络的一端与所述功放管连接、另一端通过所述隔直电容与所述输出匹配滤波器网络连接；所述窄带微带馈电线的一端与所述输出阻抗变换网络的上端连接、另一端与所述滤波电容和所述宽边直流馈电线连接。进一步地，所述窄边馈电微带线的长度为λg/16，λg为所述高效率滤波功率放大器匹配网络的中心频率的波长。进一步地，所述输出匹配滤波器网络包括若干阶梯阻抗谐振器、微带连接线和端口，所述阻抗谐振器连接微带连接线和端口。进一步地，所述阶梯阻抗谐振器为λg/4的阶梯阻抗谐振器，λg为所述高效率滤波功率放大器匹配网络的中心频率的波长。进一步地，所述阶梯阻抗谐振器数量为2，每个所述阶梯阻抗谐振器均包括窄边部分和宽边部分，2个阶梯阻抗谐振器的宽边部分之间通过缝隙进行耦合，每个阶梯阻抗谐振器的窄边部分均连接所述微带连接线和端口。采用上述技术方案后，本技术至少具有如下有益效果：1、本技术将功率放大器设计与滤波器网络结合在一起，设计了一个具有滤波功能的高效率放大器。通过将滤波器的输入阻抗设计为功率放大器的最佳阻抗，从而使功放管和滤波器直接相连，因此功率放大器的结构比较紧凑；2、本技术的滤波器网络结构是基于λg/4阶梯阻抗谐振器，通过将λg/4阶梯阻抗谐振器折叠使得整个滤波器结构更加紧凑；3、现有的滤波功率放大器的滤波器网络结构通常是基于带通滤波器的设计方法进行设计，而带通滤波器通常较关注于通带内的设计，在距离通带比较近的带外，抑制信号通过的效果一般不是很好，而想要提高带通滤波器的带外抑制通常需要增加带通滤波器的阶数，使得滤波器的设计更加复杂，尺寸增加；本技术的滤波器网络结构是基于λg/4阶梯阻抗谐振器，通过在λg/4阶梯阻抗谐振器的窄边部分通过一条窄带微带线21相连，其在距离通带较近的两侧的频带分别能够产生一个传输零点，抑制信号通过的效果较好，因此能实现较好的滤波特性和带外抑制特性。附图说明图1为本技术一种高效率滤波功率放大器的结构示意图；图2为本技术一种高效率滤波功率放大器的进行详细编号标注的结构示意图；图3为本技术一种高效率滤波功率放大器的输入匹配网络和栅极馈电线结构示意图；图4为本技术一种高效率滤波功率放大器的漏极馈电线结构和输出匹配滤波器网络结构示意图；图5为本技术一种高效率滤波功率放大器的输出匹配滤波器网络的阻抗图；图6为本技术实施例中仿真S参数曲线图；图7为本技术实施例中输出功率和效率的仿真图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。参照图1、图2，本实施例滤波功率放大器结构，包括一个输入匹配网络结构1、功放管2、栅极直流馈电网络3、漏极直流馈电网络4和输出匹配滤波器网络5。同时功率放大器结构为于介质基板6的上表面，下表面为导体铜7作为滤波功率放大器的地板。所述的输入匹配网络1包括一段50欧姆的微带线8、隔直电容9、π型输入阻抗变换网络10；π型输入阻抗变换网络10的一端与功放管2相连，另一端通过隔直电容9与50欧姆的微带线8相连。所述的栅极直流馈电网络3包括L型微带馈电线，滤波电容12，滤波电容13和滤波电容14组成；L型微带馈电线11的上端分别与滤波电容12、滤波电容13、滤波电容14相连，L型微带馈电线11的下端与π型输入阻抗变换网络10的上端相连，L型微带馈电线11和外部直流电相连来提供功放管栅极电压。所述的漏极直流馈电网络4包括输出阻抗变换器15、窄边微带馈电线17、宽边微带馈电线18、隔直电容19和滤波电容16；输出阻抗变换器15的一端与功放管相连，另一端通过隔直电容19与输出匹配滤波器网络5相连；窄边微带馈电线17的一端与输出阻抗变换网络10的上端相连，另一端与滤波电容16和宽边直流馈电线18相连。宽带微带线18和外部直流电相连来提供功放管漏极电压。所述的输出匹配滤波器网络5包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效率滤波功率放大器，其特征在于，包括输入匹配网络结构、功放管、栅极直流馈电网络、漏极直流馈电网络和输出匹配滤波器网络，其中所述输入匹配网络结构用于将50欧姆匹配到功放管的最佳输入阻抗，使得功率放大器达到最大的功率附加效率；所述功放管用于对输入信号的放大；所述栅极直流馈电网络用于将栅极偏置电压加载到功放管的栅极，从而提供功放管的栅极静态工作点；所述漏极直流馈电网络用于将漏极偏置电压加载到功放管的漏极，从而提供功放管的漏极静态工作点；所述输出匹配滤波器网络用于将功放管的最佳输出阻抗匹配到50欧姆，使得功率放大器达到最大的功率附加效率；同时输出匹配滤波器网络又具有滤波器的滤波特性和对高次谐波具有抑制作用。

【技术特征摘要】
1.一种高效率滤波功率放大器，其特征在于，包括输入匹配网络结构、功放管、栅极直流馈电网络、漏极直流馈电网络和输出匹配滤波器网络，其中所述输入匹配网络结构用于将50欧姆匹配到功放管的最佳输入阻抗，使得功率放大器达到最大的功率附加效率；所述功放管用于对输入信号的放大；所述栅极直流馈电网络用于将栅极偏置电压加载到功放管的栅极，从而提供功放管的栅极静态工作点；所述漏极直流馈电网络用于将漏极偏置电压加载到功放管的漏极，从而提供功放管的漏极静态工作点；所述输出匹配滤波器网络用于将功放管的最佳输出阻抗匹配到50欧姆，使得功率放大器达到最大的功率附加效率；同时输出匹配滤波器网络又具有滤波器的滤波特性和对高次谐波具有抑制作用。2.根据权利要求1所述的一种高效率滤波功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括微带线、隔直电容以及π型输入阻抗变换网络；所述π型输入阻抗变换网络的一端与所述功放管相连、另一端通过所述隔直电容与所述微带线相连。3.根据权利要求2所述的一种高效率滤波功率放大器，其特征在于，所述微带线为50欧姆。4.根据权利要求2所述的一种高效率滤波功率放大器，其特征在于，所述栅极直流馈电网络包括微带馈电线和若干第一滤波电容；所述微带馈电线的上端分别与每个所述第一滤波电容连接，所述微带馈电线的下端与所述π型输入阻抗变换网络的上端连接。5.根据权利要求4所述的一种高效率滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢泽明，方升，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44