一种宽带可重构功率放大器和雷达系统技术方案

本发明专利技术涉及一种宽带可重构功率放大器及雷达系统，其中宽带可重构功率放大器包括：输入可重构匹配网络模块、宽带大功率放大器模块、超宽带低功率放大器模块、输出可重构匹配网络模块以及供电控制模块。供电控制模块用于在选择宽带大功率模式时控制：超宽带低功率放大器模块偏置掉电，宽带大功率放大器模块偏置上电，输入可重构匹配网络模块重构为大功率输入匹配网络，输出可重构匹配网络模块重构为大功率输出匹配网络；供电控制模块用于在选择超宽带低功率线性放大模式时控制：宽带大功率放大器模块偏置掉电，超宽带低功率放大器模块偏置上电，输入可重构匹配网络模块重构为低功率输入匹配网络，输出可重构匹配网络模块重构为低功率输出匹配网络。

A broadband reconfigurable power amplifier and radar system

【技术实现步骤摘要】
一种宽带可重构功率放大器和雷达系统
本专利技术涉及电路
，尤其涉及一种大动态范围的宽带可重构功率放大器及采用该宽带可重构功率放大器的雷达系统。
技术介绍
随着有源相控阵雷达的发展，新型多功能雷达除了传统的雷达探测功能，还需具备通信功能，集成雷达探测与通信一体化的新型多功能雷达成为当前的热门研究方向。雷达探测与通信一体系统除了可以达到最大化频谱利用率，还可以共用软硬件，使得整个雷达与通信系统更加小型化、简洁化、高效化。其中硬件系统的多模式化、多功能化是雷达模式和通信模式能够共用硬件系统的基础。微波T/R(Transmit/Receive)模块是整个硬件系统中重要的射频前端，集成雷达信号和通信信号两种处理模式是发展硬件共用系统的难点之一。而功率放大器又是微波T/R模块发射链路中的关键器件，无论是雷达扫描信号还是通信信号都需要经过放大器功率放大后才能远距离传输。通常雷达信号需要放大器处于饱和高功率状态，而通信信号则需要放大器处于低功率高线性状态，而两种信号的功率量级往往差别较大（10dB以上），大功率雷达信号的发射功率往往在20W（43dBm）以上，而低功率通信信号的发射功率基本在1W（30dBm）以下，能同时满足雷达探测与通信的功率放大器需要具备较大的动态范围。传统的能满足一定输出动态范围的功率放大器方案有Doherty功率放大器、包络跟踪（ET）功率放大器和多路放大器采用开关切换的方案。传统的Doherty和ET方案基本无法实现10dB以上的大动态范围，工作带宽和/或瞬时带宽均受到一定限制。多路放大器开关切换的方案虽然可以满足带宽和动态范围的需求，但开关的损耗较大，尤其是大功率射频开关，因此往往效率较低，且芯片面积较大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有功率放大器无法实现大动态范围或者效率低、体积大的缺陷，提供一种大动态范围的宽带可重构功率放大器及雷达系统。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种宽带可重构功率放大器，包括：输入可重构匹配网络模块、宽带大功率放大器模块、超宽带低功率放大器模块、输出可重构匹配网络模块以及供电控制模块；所述输入可重构匹配网络模块具有输入公共端、大功率匹配输出端和低功率匹配输出端；其中所述输入公共端连接至宽带可重构功率放大器的外部射频输入端，所述宽带大功率放大器模块的输入端与所述大功率匹配输出端连接，所述超宽带低功率放大器模块的输入端与所述低功率匹配输出端连接；所述输出可重构匹配网络模块具有大功率匹配输入端、低功率匹配输入端和输出公共端，分别连接至所述宽带大功率放大器模块的输出端、所述超宽带低功率放大器模块的输出端和所述宽带可重构功率放大器的射频输出端；所述供电控制模块与所述输入可重构匹配网络模块、宽带大功率放大器模块、超宽带低功率放大器模块和输出可重构匹配网络模块连接；所述供电控制模块用于在选择宽带大功率模式时发送信号控制各个模块工作在以下状态：所述超宽带低功率放大器模块偏置掉电，所述宽带大功率放大器模块偏置上电，所述输入可重构匹配网络模块重构为大功率输入匹配网络，所述输出可重构匹配网络模块重构为大功率输出匹配网络，使射频信号输入到所述大功率输入匹配网络进入宽带大功率放大器模块放大后，由大功率输出匹配网络至射频输出端输出；所述供电控制模块用于在选择超宽带低功率线性放大模式时发送信号控制各个模块工作在以下状态：所述宽带大功率放大器模块偏置掉电，所述超宽带低功率放大器模块偏置上电，所述输入可重构匹配网络模块重构为低功率输入匹配网络，所述输出可重构匹配网络模块重构为低功率输出匹配网络，使射频信号输入到所述低功率输入匹配网络进入超宽带低功率放大器模块放大后，由低功率输出匹配网络至射频输出端输出。在根据本专利技术所述的宽带可重构功率放大器中，优选地，所述输出可重构匹配网络模块包括大功率输出匹配单元、低功率输出匹配单元和输出切换单元；所述大功率输出匹配单元的输入端与所述宽带大功率放大器模块的输出级场效应管的寄生输出端连接；所述低功率输出匹配单元的输入端与所述超宽带低功率放大器模块的输出级场效应管的寄生输出端连接；所述输出切换单元的第一输入端与所述大功率输出匹配单元的输出端连接，所述输出切换单元的第二输入端与所述低功率输出匹配单元的输出端连接，所述输出切换单元的输出端连接至输出可重构匹配网络模块的输出公共端，且所述输出切换单元根据所述供电控制模块的控制信号切换大功率输出匹配单元或者所述低功率输出匹配单元工作。在根据本专利技术所述的宽带可重构功率放大器中，优选地，所述输出切换单元包括：第九电感至第十一电感、第五电容至第六电容、第一场效应管和第二场效应管；所述第九电感、第十一电感和第六电容串联在所述输出切换单元的第一输入端与所述输出切换单元的输出端之间；所述第九电感和第十一电感之间的节点通过第五电容接地，同时通过第十电感连接所述输出切换单元的第二输入端，且所述输出切换单元的第一输入端通过第一场效应管接地，所述输出切换单元的第二输入端通过第二场效应管接地，并且第一场效应管和第二场效应管的栅极连接至所述供电控制模块。在根据本专利技术所述的宽带可重构功率放大器中，优选地，所述大功率输出匹配单元包括：第一电感至第五电感、第一电容至第三电容；第一电感、第三电感、第四电感、第五电感和第三电容依次串联在所述大功率输出匹配单元的输入端与输出端之间；第一电感和第三电感之间的节点通过第二电感接地，第三电感和第四电感之间的节点通过第一电容接地，第四电感和第五电感之间的节点通过第二电容接地。在根据本专利技术所述的宽带可重构功率放大器中，优选地，所述低功率输出匹配单元包括：第六电感至第八电感、第四电容；所述第六电感、第四电容和第八电感串联在所述低功率输出匹配单元的输入端和输出端之间；所述第六电感和第四电容之间的节点通过第七电感接地。在根据本专利技术所述的宽带可重构功率放大器中，优选地，所述输入可重构匹配网络模块包括输入切换单元、大功率输入匹配单元和低功率输入匹配单元；所述大功率输入匹配单元的输入端与输入切换单元的第一输出端连接，大功率输入匹配单元的输出端连接至所述输入可重构匹配网络模块的大功率匹配输出端；所述低功率输入匹配单元的输入端与输入切换单元的第二输出端连接，低功率输入匹配单元的输出端连接至所述输入可重构匹配网络模块的低功率匹配输出端；所述输入切换单元的第一输入端与所述输入可重构匹配网络模块的输入公共端连接，且所述输入切换单元根据所述供电控制模块的控制信号切换大功率输入匹配单元或者低功率输入匹配单元工作。在根据本专利技术所述的宽带可重构功率放大器中，优选地，所述输入切换单元包括：第十二电感至第十四电感、第七电容至第八电容、第三场效应管和第四场效应管；第七电容、第十二电感、第十四电感串联在所述输入切换单元的第一输入端与所述输入切换单元的第一输出端之间；第十二电感和第十四电感之间的节点还通过第八电容接地，同时通过第十三电感连接所述输入切换单元的第二输出端；并且第三场效应管和第四场效应管的栅极连接至所述供电控制模块。在根据本专利技术所述的宽带可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带可重构功率放大器，其特征在于，包括：输入可重构匹配网络模块、宽带大功率放大器模块、超宽带低功率放大器模块、输出可重构匹配网络模块以及供电控制模块；/n所述输入可重构匹配网络模块具有输入公共端、大功率匹配输出端和低功率匹配输出端；其中所述输入公共端连接至宽带可重构功率放大器的外部射频输入端，所述宽带大功率放大器模块的输入端与所述大功率匹配输出端连接，所述超宽带低功率放大器模块的输入端与所述低功率匹配输出端连接；/n所述输出可重构匹配网络模块具有大功率匹配输入端、低功率匹配输入端和输出公共端，分别连接至所述宽带大功率放大器模块的输出端、所述超宽带低功率放大器模块的输出端和所述宽带可重构功率放大器的射频输出端；/n所述供电控制模块与所述输入可重构匹配网络模块、宽带大功率放大器模块、超宽带低功率放大器模块和输出可重构匹配网络模块连接；/n所述供电控制模块用于在选择宽带大功率模式时发送信号控制各个模块工作在以下状态：所述超宽带低功率放大器模块偏置掉电，所述宽带大功率放大器模块偏置上电，所述输入可重构匹配网络模块重构为大功率输入匹配网络，所述输出可重构匹配网络模块重构为大功率输出匹配网络，使射频信号输入到所述大功率输入匹配网络进入宽带大功率放大器模块放大后，由大功率输出匹配网络至射频输出端输出；/n所述供电控制模块用于在选择超宽带低功率线性放大模式时发送信号控制各个模块工作在以下状态：所述宽带大功率放大器模块偏置掉电，所述超宽带低功率放大器模块偏置上电，所述输入可重构匹配网络模块重构为低功率输入匹配网络，所述输出可重构匹配网络模块重构为低功率输出匹配网络，使射频信号输入到所述低功率输入匹配网络进入超宽带低功率放大器模块放大后，由低功率输出匹配网络至射频输出端输出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种宽带可重构功率放大器，其特征在于，包括：输入可重构匹配网络模块、宽带大功率放大器模块、超宽带低功率放大器模块、输出可重构匹配网络模块以及供电控制模块；
所述输入可重构匹配网络模块具有输入公共端、大功率匹配输出端和低功率匹配输出端；其中所述输入公共端连接至宽带可重构功率放大器的外部射频输入端，所述宽带大功率放大器模块的输入端与所述大功率匹配输出端连接，所述超宽带低功率放大器模块的输入端与所述低功率匹配输出端连接；
所述输出可重构匹配网络模块具有大功率匹配输入端、低功率匹配输入端和输出公共端，分别连接至所述宽带大功率放大器模块的输出端、所述超宽带低功率放大器模块的输出端和所述宽带可重构功率放大器的射频输出端；
所述供电控制模块与所述输入可重构匹配网络模块、宽带大功率放大器模块、超宽带低功率放大器模块和输出可重构匹配网络模块连接；
所述供电控制模块用于在选择宽带大功率模式时发送信号控制各个模块工作在以下状态：所述超宽带低功率放大器模块偏置掉电，所述宽带大功率放大器模块偏置上电，所述输入可重构匹配网络模块重构为大功率输入匹配网络，所述输出可重构匹配网络模块重构为大功率输出匹配网络，使射频信号输入到所述大功率输入匹配网络进入宽带大功率放大器模块放大后，由大功率输出匹配网络至射频输出端输出；
所述供电控制模块用于在选择超宽带低功率线性放大模式时发送信号控制各个模块工作在以下状态：所述宽带大功率放大器模块偏置掉电，所述超宽带低功率放大器模块偏置上电，所述输入可重构匹配网络模块重构为低功率输入匹配网络，所述输出可重构匹配网络模块重构为低功率输出匹配网络，使射频信号输入到所述低功率输入匹配网络进入超宽带低功率放大器模块放大后，由低功率输出匹配网络至射频输出端输出。


2.根据权利要求1所述的宽带可重构功率放大器，其特征在于，所述输出可重构匹配网络模块包括大功率输出匹配单元、低功率输出匹配单元和输出切换单元；
所述大功率输出匹配单元的输入端与所述宽带大功率放大器模块的输出级场效应管的寄生输出端连接；
所述低功率输出匹配单元的输入端与所述超宽带低功率放大器模块的输出级场效应管的寄生输出端连接；
所述输出切换单元的第一输入端与所述大功率输出匹配单元的输出端连接，所述输出切换单元的第二输入端与所述低功率输出匹配单元的输出端连接，所述输出切换单元的输出端连接至输出可重构匹配网络模块的输出公共端，且所述输出切换单元根据所述供电控制模块的控制信号切换大功率输出匹配单元或者所述低功率输出匹配单元工作。


3.根据权利要求2所述的宽带可重构功率放大器，其特征在于，所述输出切换单元包括：第九电感至第十一电感、第五电容至第六电容、第一场效应管和第二场效应管；所述第九电感、第十一电感和第六电容串联在所述输出切换单元的第一输入端与所述输出切换单元的输出端之间；所述第九电感和第十一电感之间的节点通过第五电容接地，同时通过第十电感连接所述输出切换单元的第二输入端，且所述输出切换单元的第一输入端通过第一场效应管接地，所述输出切换单元的第二输入端通过第二场效应管接地，并且第一场效应管和第二场效应管的栅极连接至所述供电控制模块。


4.根据权利要求2所述的宽带可重构功率放大器，其特征在于，所述大功率输出匹配单元包括：第一电感至第五电感、第一电容至第三电容；第一电感、第三电感、第四电感、第五电感和第三电容依次串联在所述大功率输出匹配单元的输入端与输出端之间；第一电感和第三电感之间的节点通过第二电感接地，第三电感和第四电感之间的节点通过第一电容接地，第四电感和第五电感之间的节点通过第二电容接地；
所述低功率输出匹配单元包括：第六电感至第八电感、第四电容；所述第六电感、第四电容和第八电感串联在所述低功率输出匹配单元的输入端和输出端之间；所述第六电感和第四电容之间的节点通过第七电感接地。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈湜，李博，黄剑华，郑骎，朱恒，
申请(专利权)人：浙江铖昌科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33