提高功率放大器线性度和功率附加效率的电路制造技术

本发明专利技术公开了一种提高功率放大器线性度和功率附加效率的电路，所述功率放大器为由共射极晶体管与共基极晶体管串叠构成的Ｃａｓｃｏｄｅ结构，从所述共射极晶体管的集电极到地之间连接有抑制二次谐波信号的第一二次谐波谐振网络；从所述共基极晶体管的集电极到地之间连接有抑制二次谐波信号输出的第二二次谐波谐振网络；从所述共基极晶体管的集电极到输出端口之间连接有将三次谐波信号反射回集电极的三次谐波谐振网络。本发明专利技术采用谐振网络对基波、二次谐波、三次谐波分别处理，达到使基波顺利通过，二次谐波短路到地，阻隔三次谐波使其与基波叠加的目的，提高了功放的线性度和功率附加效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高功率放大器线性度和功率附加效率的电路。
技术介绍
功率放大器是通信系统中非线性最强的器件之一，其非线性失真将导致无线通信 系统频谱扩展而干扰邻道信号并恶化误码率，降低系统的数据率而使系统的容量减小，增 大系统信道频率间距而使系统的频谱利用率下降。另外，对于整个系统来说，功率放大器本 身具有很大的功耗，占到了系统功耗的60%以上，减小功率放大器的功耗对于延长系统使 用时间、降低电源消耗、减小系统体积重量等起着关键性作用。因此，设计高线性度和高效 率的功率放大器成为目前功放设计的主要趋势。目前，常用的线性化技术有功率回退、负反馈、前馈等。功率回退法虽然实现简单， 不需要增加任何的设备，但是以降低功放的效率为代价来换取线性度，在输出功率以及效 率要求较高的功放系统中，该方法不太适合。负反馈法受反馈网络延迟的限制，带宽有限， 不适合宽频带放大，而且相位难以控制，容易产生正反馈而引起不稳定。前馈法对电路元件 的转移特性要求比较严格，在校正过程中必须精准地控制幅度和相位，需要辅助放大器，使 电路结构变复杂，成本提高。提高功率附加效率可用的方法有LINC(使用非线性元件的线 性放大)、EE&R(包络消除与恢复)、Doherty等。LINC对两条路径上的增益和相位差异十 分敏感，增益和相位的任何匹配误差都会导致失真信号的不完全消除，严重影响系统的线 性度。增益和相位的匹配困难使得LINC至今仍很少应用。EE&R的缺点是调制的精度和性 能随时间和温度的变化而变化，调制器的AM(幅度调制)、PM(相位调制)等因素将影响放 大器的失真输出产物，会产生附加的高阶产物。Doherty功放虽然具有很高的效率，但其线 性度较差。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种提高功率放大器线性度和功率附加效率的电路，其对谐 波分量实行短路或断路的处理，提高了功率放大器的线性度和功率附加效率，并且电路结 构简单、易于实现。本专利技术的技术方案是一种提高功率放大器线性度和功率附加效率的电路，所述 功率放大器为由共射极晶体管与共基极晶体管串叠构成的Cascode结构，从所述共射极晶 体管的集电极到地之间连接有抑制二次谐波信号的第一二次谐波谐振网络；从所述共基极 晶体管的集电极到地之间连接有抑制二次谐波信号输出的第二二次谐波谐振网络；从所述 共基极晶体管的集电极到输出端口之间连接有将三次谐波信号反射回集电极的三次谐波 谐振网络。所述第一和第二二次谐波谐振网络谐振于二次谐波频率，把二次谐波信号短路 到地，提高了功率放大器的线性度。所述三次谐波谐振网络谐振于三次谐波，把三次谐波信 号反射回共基极晶体管的集电极，使反射回来的三次谐波信号与基波信号叠加，形成近似 方波的波形，增大了导通角，以此提高功放的功率附加效率。进一步的，在上述电路结构中，所述第一二次谐波谐振网络包括第一电感、第一电 容、第二电感以及第二电容，所述第一电感和第一电容从共射极晶体管的集电极到地之间 串联构成第一二次谐波串联谐振网络，所述第二电感和第二电容相互串联后与所述第一二 次谐波串联谐振网络并联。所述第一电感和第一电容串联谐振于二次谐波频率；所述第一 电感、第二电容、第二电容和第二电感并联谐振于基波频率，第二电容为隔直电容。进一步的，在上述电路结构中，所述第二二次谐波谐振网络包括从共基极晶体管 的集电极到地之间串联的第三电容和第三电感。所述第三电容和第三电感串联谐振于二次 谐波频率。进一步的，在上述电路结构中，所述三次谐波谐振网络包括从共基极晶体管的集 电极到功率放大器的输出端口之间并联的第四电容和第四电感。所述第四电容和第四电感 并联谐振于三次谐波频率。本专利技术的优点是1.本专利技术在Cascode电路结构的共射极晶体管的集电极连接第一二次谐波谐振 网络，将经共射极晶体管放大产生的二次谐波短路到地，提高了功率放大器的线性度。2.本专利技术在Cascode电路结构共基极晶体管的集电极连接有第二二次谐波谐振 网络，将经共基极晶体管放大产生的二次谐波短路到地，进一步提高了功率放大器的线性度。3.本专利技术在Cascode电路结构共基极晶体管的集电极与输出端之间还连接有三 次谐波谐振网络，把三次谐波信号反射回共基极晶体管的集电极，使反射回来的三次谐波 信号与基波信号叠加，形成近似方波的波形，增大了导通角，以此提高功放的功率附加效率。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述图1为普通Cascode结构功率放大器的电路原理图；图2为本专利技术具体实施例的电路原理图。其中1第一二次谐波谐振网络；11第一二次谐波串联谐振网络；2第二二次谐波 谐振网络；3三次谐波谐振网络；4输入匹配网络；5输出匹配网络；Cl第一电容；C2第二电 容；C3第三电容；C4第四电容；Ll第一电感；L2第二电感；L3第三电感；L4第四电感；Ql共 射极晶体管；Q2共基极晶体管。具体实施例方式实施例如图1所示，普通的Cascode结构功率放大器包括一个共射极晶体管Ql和一个共 基极晶体管Q2，其中功率放大器的输入端口 IN经过输入匹配网络4连接到共射极晶体管 Ql的基极，所述共射极晶体管Ql的集电极连接到所述共基极晶体管Q2的发射极，偏置电 源VCC连接到共基极晶体管Q2的集电极，所述共基极晶体管Q2的集电极还经过输出匹配 网络5连接到功率放大器的输出端口 OUT。如图2所示，本专利技术的一种提高功率放大器线性度和功率附加效率的电路，在原有的普通Cascode结构基础上，从所述共射极晶体管Ql的集电极到地之间连接有抑制二次 谐波信号的第一二次谐波谐振网络1 ；从所述共基极晶体管Q2的集电极到地之间连接有抑 制二次谐波信号输出的第二二次谐波谐振网络2 ；从所述共基极晶体管Q2的集电极到输出 端口之间连接有将三次谐波信号反射回集电极的三次谐波谐振网络3。所述第一二次谐波谐振网络1包括第一电感Li、第一电容Cl、第二电感L2以及第 二电容C2，所述第一电感Ll和第一电容Cl从共射极晶体管Ql的集电极到地之间串联构成 第一二次谐波串联谐振网络11，所述第二电感L2和第二电容C2相互串联后与所述第一二 次谐波串联谐振网络11并联。所述第二二次谐波谐振网络2包括从共基极晶体管Q2的集电极到地之间串联的 第三电容C3和第三电感L3。所述三次谐波谐振网络3包括从共基极晶体管Q2的集电极到功率放大器的输出 端口之间并联的第四电容C4和第四电感L4。信号从输入端口 IN进入，经输入匹配网络4阻抗转换后由共射极晶体管Ql放大。 随着输入信号的增大，共射极晶体管Ql工作在非线性状态，共射极晶体管Ql集电极的输出 信号具有丰富的谐波分量，使信号发生较大的失真。在这些谐波分量中二次谐波所占的比 重最大。为提高线性度，需滤除二次谐波分量，但同时得保证基波信号不受太大影响。为解 决这个问题，本专利技术设置了第一二次谐波谐振网络1。其中，第一电感Ll与第一电容Cl串 联谐振于二次谐波频率，把二次谐波信号短路到地，抑制了二次谐波引起的非线性；第二电 容C2、第二电感L2与第一电感Li、第一电容Cl并联谐振于基波频率，相对于基波而言，第 一二次谐波谐振网络1的阻抗值接近无穷大，使大部分基波信号进入共基极晶体管Q2，只 有极少量基波信号消耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高功率放大器线性度和功率附加效率的电路，所述功率放大器为由共射极晶体管（Ｑ１）与共基极晶体管（Ｑ２）串叠构成的Ｃａｓｃｏｄｅ结构，其特征在于：从所述共射极晶体管（Ｑ１）的集电极到地之间连接有抑制二次谐波信号的第一二次谐波谐振网络（１）；从所述共基极晶体管（Ｑ２）的集电极到地之间连接有抑制二次谐波信号输出的第二二次谐波谐振网络（２）；从所述共基极晶体管（Ｑ２）的集电极到输出端口之间连接有将三次谐波信号反射回集电极的三次谐波谐振网络（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高怀，张晓东，胡善文，钱罕杰，王锋，
申请(专利权)人：苏州英诺迅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]