线性度和效率提高的推挽式射频功率放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种线性度和效率提高的推挽式射频功率放大器，包括输入匹配网络、输出匹配网络以及功率放大电路，功率放大电路包括与输入匹配网络相连的第一级放大电路和连接在第一级放大电路和输出匹配网络之间的第二级放大电路，第二级放大电路为由第二共集电极放大管和第二共发射极放大管组成的ＮＰＮ－ＮＰＮ推挽放大电路。输出匹配网络为输出滤波匹配网络，其包括从第二级放大电路的输出端到地之间连接的二次谐波串联谐振网络、从第二级放大电路的输出端到隔直电容之间连接的三次谐波并联谐振网络、以及连接在三次谐波并联谐振网络和功率放大器输出端之间的隔直电容。本实用新型专利技术提高了射频功率放大器功率附加效率，改善了射频功率放大器线性度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种线性度和效率提高的推挽式射频功率放大器。
技术介绍
射频功率放大器广泛应用于当今很多领域，如无线射频通信；无线和有线电视 广播；电缆和其它有线传输系统；光学驱动放大器；音频系统；雷达等。射频功率放大器位 于发射机的后端，用于放大射频信号并达到一定的输出功率。由于功率放大器会消耗很大 的直流功率，因此功率附加效率是功率放大器设计时首先要考虑的重要指标。若信号波形 的包络含有信息，功率放大器就应不失真地放大信号，因此功率放大器的线性度也是重要 指标。所以提高电路的功率附加效率和改善其线性度成为设计射频功率放大器电路的关键 所在。推挽(Push-Pull)结构即使用两个共源共栅(共集共射)的管子，使之都工作在 同样的放大状态，但一个在正半周工作，另一个在负半周工作，同时使这两个输出波形都加 到负载上，从而在负载上得到一个完整的波形，这样就很好地兼顾到射频功率放大器电路 的功率附加效率与线性度。传统的推挽结构是用NPN型和PNP型两个三极管连接而成，一 来此种结构受到HBT工艺限制；二来NPN和PNP两种功率管的放大倍数和工作速度都有很 大的差异，所以传统推挽结构的两个输出端波形不能完全对称。
技术实现思路
本技术目的是提供一种线性度和效率提高的推挽式射频功率放大器，其解 决了传统NPN-PNP互补HBT推挽结构功率放大器在工艺上难实现以及输出波形不完全对称 的问题；并提高了射频电路功率附加效率，改善了射频电路线性度。本技术的技术方案是一种线性度和效率提高的推挽式射频功率放大器，包 括与功率放大器输入端连接的输入匹配网络、与功率放大器输出端连接的输出匹配网络以 及连接在输入匹配网络和输出匹配网络之间的功率放大电路，所述功率放大电路包括与输 入匹配网络相连的第一级放大电路和连接在第一级放大电路和输出匹配网络之间的第二 级放大电路，所述第二级放大电路为由第二共集电极放大管和第二共发射极放大管组成的 NPN-NPN推挽放大电路。该推挽放大电路偏置在深AB类状态，有很好的功率附加效率，并且 推挽结构输出信号的线性度也很好。所述输出匹配网络为输出滤波匹配网络，其包括从第 二级放大电路的输出端到地之间连接的二次谐波串联谐振网络、从第二级放大电路的输出 端到隔直电容之间连接的三次谐波并联谐振网络、以及连接在三次谐波并联谐振网络和功 率放大器输出端之间的隔直电容。进一步的，在上述射频功率放大器中，所述第一级放大电路包括主要由第一共发 射极放大管构成的第一级上支路和主要由第一共集电极放大管构成的第一级下支路；所述 第一共发射极放大管的输入端与输入匹配网络的输出端连接、输出端与第二共集电极放大 管的基极连接；所述第一共集电极放大管的输入端与输入匹配网络的输出端连接、输出端与第二共发射极放大管的基极连接；所述第二共集电极放大管的发射极和第二共发射极放 大管的集电极与所述输出匹配网络的输入端连接。进一步的，在上述射频功率放大器中，所述二次谐波串联谐振网络包括从第二级 放大电路的输出端到地之间串联的第一电感和第一电容。将推挽放大电路输出的二次谐波 信号短路到地。进一步的，在上述射频功率放大器中，所述三次谐波并联谐振网络包括从第二级 放大电路的输出端到隔直电容之间并联的第二电感和第二电容。将推挽放大电路输出的三 次谐波信号反射回推挽放大电路的输出端，与基频信号相叠加。进一步的，在上述射频功率放大器中，所述第一级放大电路的输入端与第二级放 大电路的输出端之间连接有反馈电阻。实现了电路的电压并联负反馈，降低电路增益，提高 电路的稳定度。进一步的，在上述射频功率放大器中，所述输出匹配网络的输出端与所述第一级 放大电路的输入端之间还连接有直流偏置电路。使得第一级的上下支路偏置在需要状态。进一步的，在上述射频功率放大器中，所述输入匹配网络的输出端与所述第一级 放大电路的输入端之间还连接有保护电路。以保护后面的两级放大电路，防止输入信号过 大造成工作管击穿，保护支路只在输入功率超过设定值的情况下才会开启，提供一个导通 向地的通道，保证大功率不进入后级电路损坏管子。本技术的优点是1.本技术实现了 NPN-NPN型HBT推挽电路结构，使得HBT推挽结构在功率放 大器中得以实现。2.本技术将NPN-NPN型HBT推挽电路结构作为功率放大器的输出级，能很好 地提高电路的功率附加效率，改善电路的线性度。3.本技术在推挽结构输出端依次加入二次谐波串联谐振网络和三次谐波并 联谐振网络，实现高线性度、高功率附加效率射频功率放大器电路。以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述附图说明图1为本技术的第一级放大电路图；图2为本技术NPN-NPN型HBT推挽式功率放大器作为输出级的实施例图；图3为本技术的输出匹配网络；图4为本技术保护电路的结构示意图。其中1输入匹配网络；2直流偏置电路；3第一级放大电路；4第二级放大电路；5 输出匹配网络；6保护电路；Ql第二共集电极放大管；Q2第二共发射极放大管；Q3第一共发 射极放大管；Q4第一共集电极放大管；Q5晶体管；Ll第一电感；L2第二电感；C隔直电容； Cl第一电容；C2第二电容；Rl电阻；R2电阻；R4反馈电阻。具体实施方式实施例如图1至图3所示，一种线性度和效率提高的推挽式射频功率放大器，包 括与功率放大器输入端连接的输入匹配网络1、与功率放大器输出端连接的输出匹配网络5以及连接在输入匹配网络1和输出匹配网络5之间的功率放大电路，所述功率放大电路包 括与输入匹配网络1相连的第一级放大电路3和连接在第一级放大电路3和输出匹配网络 5之间的第二级放大电路4，所述第二级放大电路4为由第二共集电极放大管Ql和第二共 发射极放大管Q2组成的NPN-NPN推挽放大电路，所述输出匹配网络5包括从第二级放大电 路4的输出端到地之间连接的二次谐波串联谐振网络、从第二级放大电路4的输出端到隔 直电容之间连接的三次谐波并联谐振网络、以及连接在三次谐波并联谐振网络和功率放大 器输出端之间的隔直电容C。所述第一级放大电路3的输入端与第二级放大电路4的输出端之间连接有反馈电 阻R4。所述输出匹配网络1的输出端与所述第一级放大电路3的输入端之间还连接有直 流偏置电路2。所述输出匹配网络1的输出端与所述第一级放大电路3的输入端之间还连接有保 护电路6。所述保护电路6由晶体管Q5和电阻Rl、R2构成，如图4所示，防止输入信号过 大造成工作管击穿。一般情况下，晶体管Q5停止工作，但当芯片处于高温状态或输入过载 时，晶体管Q5导通，第一共集电极放大管Q4关闭，大电流通过保护电路的输入端经晶体管 Q5接到地，对功率放大器起到很好地保护作用。图1所示为本技术实施例的第一级放大电路3，包括主要由第一共发射极放 大管Q3构成的第一级上支路和主要由第一共集电极放大管Q4构成的第一级下支路；第一 共发射极放大管Q3和第一共集电极放大管Q4偏置在A类或者浅AB类，这样保证了第一级 放大电路有很好的线性度。上下支路共用一个直流偏置电路2和一个保护电路6。当输入 端输入一正弦信号Vin，正弦信号处于负半周时，第一共发射极放大管Q3驱动负载，第一共 集电极放大管Q4关断。当正弦波处于正半周时，第一共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性度和效率提高的推挽式射频功率放大器，包括与功率放大器输入端连接的输入匹配网络（１）、与功率放大器输出端连接的输出匹配网络（５）以及连接在输入匹配网络（１）和输出匹配网络（５）之间的功率放大电路，所述功率放大电路包括与输入匹配网络（１）相连的第一级放大电路（３）和连接在第一级放大电路（３）和输出匹配网络（５）之间的第二级放大电路（４），其特征在于：所述第二级放大电路（４）为由第二共集电极放大管（Ｑ１）和第二共发射极放大管（Ｑ２）组成的ＮＰＮ－ＮＰＮ推挽放大电路，所述输出匹配网络（５）包括从第二级放大电路（４）的输出端到地之间连接的二次谐波串联谐振网络、从第二级放大电路（４）的输出端到隔直电容输入端之间连接的三次谐波并联谐振网络、以及连接在三次谐波并联谐振网络和功率放大器输出端之间的隔直电容（Ｃ）。

【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，杨烨，朱向伟，
申请(专利权)人：苏州英诺迅科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]