一种新型的宽带滤波功率放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了新型的宽带滤波功率放大器，其中栅极直流偏置网络用于提供功率放大晶体管工作所需的栅极偏置电压；漏极直流偏置网络用于提供功率放大晶体管工作所需的漏极偏置电压；输入端阻抗匹配网络包括微带线、隔直电容以及RC并联电路；输出端阻抗匹配网络包括T型调谐网络和带通滤波器，其中，带通滤波器包括一个长度为λ/4的平行耦合微带线和在该平行耦合微带线对四个端口分别加载不同的负载。本实用新型专利技术与现有的滤波器与功率放大器直接级联的方式相比，通过将带通滤波器集成到输出匹配网络中，在保证宽带和高效率的同时实现了整体电路小型化。了整体电路小型化。了整体电路小型化。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的宽带滤波功率放大器


[0001]本技术属于功率半导体器件
，特别涉及新型的宽带滤波功率放大器。

技术介绍

[0002]随着通信技术的快速发展和进步，无线通讯系统标准对射频发射机的性能提出了越来越高的要求。作为射频前端的关键部件，功率放大器对发射机的性能有很大的影响，尤其是5G时代的到来要求射频模块在工作频带上能够同时支持多个频段或者覆盖尽可能宽的频带范围而且整体电路的体积越小越好。传统的设计方式一般为功率放大器与滤波器直接进行级联，但也会因此增加额外的插入损耗和增大电路的体积。
[0003]所以一些将滤波器集成到放大电路的输入输出网络中的设计思路被提出来，但通常设计出来的功放电路的工作带宽不足以覆盖5G商用频段或者效率不够高。
[0004]故针对目前技术中存在的缺陷，实在有必要进行研究，以提供一个在保证高效率的前提下同时实现小体积和足以覆盖5G商用频段的宽带滤波功放。

技术实现思路

[0005]为了克服上述技术中存在的问题，本技术提供了一种新型的宽带滤波功率放大器。同时考虑了联合设计理论和谐波抑制理论，从而有效提高了滤波功率放大器的工作带宽和效率，2.9
‑
3.7GHz的工作带宽覆盖了3.3
‑
3.6GHz的5G商用频段而且精简的电路结构也有益于整体电路的尺寸小型化。
[0006]为达到上述目的，本技术提供了新型的宽带滤波功率放大器，包括栅极直流偏置网络、漏极直流偏置网络、输入端阻抗匹配网络、功率放大晶体管和输出端阻抗匹配网络，其中，
[0007]所述栅极直流偏置网络用于提供功率放大晶体管工作所需的栅极偏置电压；
[0008]所述漏极直流偏置网络用于提供功率放大晶体管工作所需的漏极偏置电压；
[0009]所述输入端阻抗匹配网络包括微带线、隔直电容以及RC并联电路；
[0010]所述输出端阻抗匹配网络包括T型调谐网络和带通滤波器，其中，带通滤波器包括一个长度为λ/4的平行耦合微带线和在该平行耦合微带线对四个端口分别加载不同的负载。
[0011]优选地，所述栅极直流偏置网络和漏极直流偏置网络均包括微带线及若干滤波电容。
[0012]优选地，输入信号通过所述输入端阻抗匹配网络进入功率放大晶体管的栅极，而且50欧姆的输入阻抗通过输入端阻抗匹配网络匹配到功率放大晶体管的栅极的最佳源阻抗，进而提高整体电路工作时的效率；输入阻抗匹配网络包括微带线TL8、TL9、TL11、TL12、TL13、隔直电容C1和RC并联电路，微带线TL8的一端作为信号的输入端口，微带线TL8的另一端与隔直电容C1的一端相连，隔直电容C1的另一端与微带线TL9的一端相连，微带线TL9的
另一端与微带线TL11、TL12的一端相连，微带线TL11的另一端保持开路，微带线TL12的另一端与RC并联电路的一端相连，RC并联电路的另一端与微带线TL13的一端相连，微带线TL12的另一端与功率放大晶体管的栅极相连。
[0013]优选地，所述输出端阻抗匹配网络由“T”型调谐网络和带通滤波器组成。“T”型调谐网络由微带线TL5、TL6和TL7组成，三条微带线的一端连在一起，其中TL5的另一端作为输出匹配电路的输入端与功率放大晶体管的漏极相连；TL6的另一端与带通滤波器的输入端口相连接，TL7的另一端保持开路。带通滤波器由微带线TL1、TL2、TL3、TL4和一条长度为λ/4的平行耦合微带线CLin组成，长度为λ/4的微带线TL1的一端与长度为λ/4的微带线TL2的一端连接组成了阶梯阻抗谐振器，微带线TL2的另一端连接到平行耦合微带线CLin的1端口，长度为λ/4的短路微带线TL3的一端与平行耦合微带线CLin的2端口连接，长度为λ/4的短路微带线TL4的一端与平行耦合微带线CLin的3端口连接。
[0014]优选地，所述功率放大晶体管采用GaN HEMT CGH40010F晶体管。
[0015]本技术的有益效果至少包括：栅极直流偏置网络和漏极直流偏置网络包括微带线及若干滤波电容；输入端阻抗匹配网络包括微带线、隔直电容以及RC并联电路；输出端阻抗匹配网络包括“T”型调谐网络和带通滤波器组成，其中带通滤波器由一个长度为λ/4的平行耦合微带线在四个端口分别加载不同负载组成。本技术与现有的滤波器与功率放大器直接级联的方式相比，通过将带通滤波器集成到输出匹配网络中，在保证宽带和高效率的同时实现了整体电路小型化。
附图说明
[0016]为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明：
[0017]图1为本技术实施例的新型的宽带滤波功率放大器的结构示意图；
[0018]图2为本技术实施例的新型的宽带滤波功率放大器的栅极直流偏置网络和输入端阻抗匹配网络拓扑结构图；
[0019]图3为本技术实施例的新型的宽带滤波功率放大器的输出端阻抗匹配网络拓扑结构图；
[0020]图4为本技术实施例的新型的宽带滤波功率放大器的输出端阻抗匹配网络的S参数仿真结果示意图；
[0021]图5为本技术实施例的新型的宽带滤波功率放大器经过模拟和测量得到的输出功率、漏极效率和增益仿真结果图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述。
[0023]参见图1，所示为本技术一种宽带功率放大器结构示意图,包括栅极直流偏置网络10、漏极直流偏置网络20、输入端阻抗匹配网络30、功率放大晶体管40和输出端阻抗匹配网络50；栅极直流偏置网络10用于提供功率放大晶体管40工作所需的栅极偏置电压；漏极直流偏置网络20用于提供功率放大晶体管40工作所需的漏极偏置电压；
[0024]参见图2，所示为本技术中输入阻抗匹配网络的拓扑结构图，微带线TL8的一
端作为信号的输入端口，微带线TL8的另一端与隔直电容C1的一端相连，隔直电容C1的另一端与微带线TL9的一端相连，微带线TL9的另一端与微带线TL11、TL12的一端相连，微带线TL11的另一端保持开路，微带线TL12的另一端与RC并联电路的一端相连，RC并联电路的另一端与微带线TL13的一端相连，微带线TL12的另一端与功率放大晶体管40的栅极相连。输入信号通过所述输入端阻抗匹配网络30进入功率放大晶体管40的栅极，而且50欧姆的输入阻抗通过输入端阻抗匹配网络30匹配到功放管栅极的最佳源阻抗进而提高整体电路工作时的效率。
[0025]参见图3，所示为本技术中输出端阻抗匹配网络50拓扑结构图输出端阻抗匹配网络50，由T型调谐网络和带通滤波器组成。T型调谐网络由微带线TL5、TL6和TL7组成，三条微带线的一端连在一起，其中TL5的另一端作为输出匹配电路的输入端与功率放大晶体管40的漏极相连；TL6的另一端与带通滤波器的输入端口相连接，TL7的另一端保持开路。该T型调谐网络的输入阻抗Z
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型的宽带滤波功率放大器，其特征在于，包括栅极直流偏置网络、漏极直流偏置网络、输入端阻抗匹配网络、功率放大晶体管和输出端阻抗匹配网络，其中，所述栅极直流偏置网络用于提供功率放大晶体管工作所需的栅极偏置电压；所述漏极直流偏置网络用于提供功率放大晶体管工作所需的漏极偏置电压；所述输入端阻抗匹配网络包括微带线、隔直电容以及RC并联电路；所述输出端阻抗匹配网络包括T型调谐网络和带通滤波器，其中，带通滤波器包括一个长度为λ/4的平行耦合微带线和在该平行耦合微带线对四个端口分别加载不同的负载。2.根据权利要求1所述的新型的宽带滤波功率放大器，其特征在于，所述栅极直流偏置网络和漏极直流偏置网络均包括微带线及若干滤波电容。3.根据权利要求1所述的新型的宽带滤波功率放大器，其特征在于，输入信号通过所述输入端阻抗匹配网络进入功率放大晶体管的栅极，而且50欧姆的输入阻抗通过输入端阻抗匹配网络匹配到功率放大晶体管的栅极的最佳源阻抗，进而提高整体电路工作时的效率；输入阻抗匹配网络包括微带线TL8、TL9、TL11、TL12、TL13、隔直电容C1和RC并联电路，微带线TL8的一端作为信号的输入端口，微带线TL8的另一端与隔直电容C1的一端相连，隔直电容C1的另一端与微带线TL9的一端相连，微带线TL...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国华，林钇君，来泽杰，钟化棒，程知群，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：