一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器，包括直流偏置電路、功率放大晶體管、輸入匹配電路和輸出匹配電路，通過(guò)設(shè)計(jì)一種具有不同端口阻抗的微帶線帶通濾波器與一段調(diào)諧微帶線作為功率放大器的輸出匹配電路，在完成濾波功能的同時(shí)使電路具有帶通濾波響應(yīng)特性，在通帶的邊緣產(chǎn)生了兩個(gè)傳輸零點(diǎn)。與傳統(tǒng)的功率放大器與濾波器級(jí)聯(lián)電路相比，由于采用了微帶線帶通濾波器作為輸出匹配電路，使得整個(gè)電路體積小、損耗小，工作頻帶寬，由于存在兩個(gè)傳輸零點(diǎn)使其具有高的邊緣選擇性。在實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器，提供了測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證。
【專利說(shuō)明】一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線系統(tǒng)中的功率放大器和微帶線帶通濾波器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]功率放大器和微帶線帶通濾波器是影響射頻收發(fā)機(jī)性能的關(guān)鍵部件，因此現(xiàn)有大量針對(duì)如何提高它們性能的研究。對(duì)于功率放大器，其效率高低對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)的功耗和效率具有較大影響，如何提高功率放大器的效率是研究的焦點(diǎn)之一，而微帶線帶通濾波器由于其對(duì)諧波的控制能力而流行于高效率功率放大器設(shè)計(jì)中。
[0003]傳統(tǒng)的研究工作在于如何單獨(dú)提高兩者的性能，而通常在實(shí)際應(yīng)用中，微帶線帶通濾波器級(jí)聯(lián)于功率放大器之后用于抑制干擾頻率信號(hào)。功率放大器與微帶絲帶通濾波器通常是先分別匹配到50Ω再級(jí)聯(lián)于一起，采用這樣的級(jí)聯(lián)方式主要存在兩個(gè)問(wèn)題:1.兩個(gè)電路模塊之間的連接微帶線會(huì)引入損耗；2.整個(gè)電路體積偏大。
[0004]近年來(lái)，開(kāi)始有研究轉(zhuǎn)向通過(guò)用微帶線帶通濾波器電路替換功率放大器原本的輸出匹配電路，兩個(gè)電路模塊可以集成一個(gè)部件，從而得到緊湊型體積和較低的損耗。針對(duì)集成微帶線帶通濾波器的功率放大器，目前學(xué)術(shù)界已經(jīng)提出一些方法。 根據(jù) “Y.C.Li, K.C.Wu, and Q.Xue, Power amplifier integrated with bandpassfilter for long term evolution application,IEEE Microw.Wireless Compon.Lett.，vol.23，n0.8，pp.424 - 426，Aug.2013.”文中所采用的方法，一個(gè)微帶線帶通濾波器作為四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器而集成于功率放大器中，然而，該微帶線帶通濾波器性能不佳，且由于該微帶線帶通濾波器只能在中心頻率點(diǎn)實(shí)現(xiàn)90°相位變換，從而導(dǎo)致帶寬有限。根據(jù) “K.Chen, J.Lee, W.J.Chappell, and D.Pertoulis, Co-design of highly efficientpower amplifier and high-Q output bandpass filter, IEEE Trans.Microw.TheoryTech., vol.61, n0.11, pp.3940 - 3950, Nov.2013.”為了提高微帶線帶通濾波器的性能而使用高Q值的腔體諧振器，但如此一來(lái)將使得電路體積偏大且加工復(fù)雜，且相對(duì)帶寬僅為3%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在問(wèn)題，提供一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器，由直流偏置電路、功率放大晶體管、輸入匹配電路和輸出匹配電路，直流偏置電路與輸入匹配電路均為電容、電阻等元件組成，所述的微帶線帶通濾波器與所述的調(diào)諧微帶線構(gòu)成所述的具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器輸出匹配電路，將其作為一個(gè)阻抗變換器，通過(guò)調(diào)節(jié)所述的微帶線帶通濾波器的輸入端口和輸出端口位置，可以獲得不同端口阻抗并實(shí)現(xiàn)良好帶通濾波響應(yīng)特性。
[0006]本發(fā)明中所提出的具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器，主要
【發(fā)明內(nèi)容】
在于其輸出匹配電路，即本發(fā)明發(fā)提供的微帶線帶通濾波器。
[0007]所述的微帶線帶通濾波器由兩個(gè)半波長(zhǎng)諧振器組成，稱為輸入諧振器和輸出諧振器，兩個(gè)半波長(zhǎng)諧振器均為開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，且互為豎直軸對(duì)稱關(guān)系，輸入諧振器由第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第五微帶線、第六微帶線、第七微帶線、第八微帶線、第九微帶線、第十微帶線、第十一微帶線、第十二微帶線、第十三微帶線和第十四微帶線依順序連接組成，為了縮小電路面積，輸入諧振器和輸出諧振器相連的微帶線間采用垂直折線式連接，如第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第五微帶線、第六微帶線和第七微帶線集成連接呈現(xiàn)3個(gè)“η”型結(jié)構(gòu)以減小電路面積，輸出諧振器的組成與輸入諧振器呈鏡像對(duì)稱，當(dāng)從水平軸線觀察時(shí)，輸入諧振器和輸出諧振器均對(duì)于水平軸對(duì)稱，輸入諧振器通過(guò)第十四微帶線和第一微帶線分別與輸出諧振器的第十五微帶線和第十六微帶線進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)耦合的微帶線互為平行關(guān)系，所述微帶線帶通濾波器的輸入端口直接連接在輸入諧振器上，所述的微帶線帶通濾波器的輸出端口與輸出諧振器連接，連接位置根據(jù)微帶線帶通濾波器的輸入匹配和輸出匹配調(diào)整，同時(shí)輸入諧振器的開(kāi)路末端(第一微帶線和第十四微帶線的末端)和輸入端口之間相隔四分之一波長(zhǎng)，使得所述微帶線帶通濾波器的通帶邊緣能產(chǎn)生兩個(gè)傳輸零點(diǎn)，提供高選擇性。
[0008]根據(jù)“K.Chen, J.Lee, W.J.Chappell, and D.Pertoulis, Co-design of highlyefficient power amplifier and high-Q output bandpass filter, IEEE Trans.Microw.Theory Tech.，vol.61，n0.11，pp.3940 - 3950，Nov.2013.” 所提供的分析可知，對(duì)于所述微帶線帶通濾波器，由于其耦合矩陣可表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器，包括直流偏置電路、功率放大晶體管、輸入匹配電路和輸出匹配電路，其特征在于，所述輸出匹配電路使用了微帶線帶通濾波器加上一段調(diào)諧微帶線，所述的微帶線帶通濾波器由兩個(gè)對(duì)稱的開(kāi)環(huán)諧振器組成，兩個(gè)開(kāi)環(huán)諧振器均為半波長(zhǎng)諧振器，每個(gè)開(kāi)環(huán)諧振器上均有一個(gè)端口，分別為輸入端口和輸出端口，所述的微帶線帶通濾波器的輸入端口和輸出端口位置不對(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述的調(diào)諧微帶線連接于所述的微帶線帶通濾波器與功率放大晶體管之間，調(diào)諧微帶線的長(zhǎng)度由最佳效率阻抗匹配點(diǎn)的虛部大小決定，調(diào)諧微帶線與所述的微帶線帶通濾波器組成輸出匹配電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有帶通濾波響應(yīng)的高效率寬帶功率放大器，其特征在于，所述的微帶線帶通濾波器由兩個(gè)半波長(zhǎng)諧振器組成，稱為輸入端諧振器(101)和輸出端諧振器(102)，兩個(gè)半波長(zhǎng)諧振器均為開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，且互為豎直軸對(duì)稱關(guān)系，輸入諧振器(101)由第一微帶線(I)、第二微帶線(2)、第三微帶線(3)、第四微帶線(4)、第五微帶線(5)、第六微帶線(6)、第七微帶線(7)、第八微帶線(8)、第九微帶線(9)、第十微帶線(10)、第十一微帶線(11 )、第十二微帶線(12)、第十三微帶線(13)和第十四微帶線(14)順次連接組成，輸入諧振器(101)和輸出諧振器(102)相連的微帶線間采用垂直折線式連接，如第一微帶線(I)、第二微帶線(2)、第三微帶線(3)、第四微帶線(4)、第五微帶線(5)、第六微帶線(6)和第七微帶線(7)集成連接呈現(xiàn)3個(gè)η型結(jié)構(gòu)，輸出諧振器(102)的組成與輸入諧振器(101)呈鏡像對(duì)稱，輸入諧振器(101)通過(guò)第十四微帶線(14)和第一微帶線(I)分別與輸出諧振器(102)的第十五微帶線(15)和第十六微帶線(16)進(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)耦合的微帶線互為平行關(guān)系，所述微帶線帶通濾波器的輸入端口( 19)直接連接在輸入諧振器(101)上，所述的微帶線帶通濾波器的輸出端口(18)與輸出諧振器(102)連接，連接位置根據(jù)微帶線帶通濾波器的輸入匹配和輸出匹配調(diào)整，同時(shí)輸入諧振器(101)的開(kāi)路末端和輸入端口之間相隔四分之一波長(zhǎng)。
【文檔編號(hào)】H03H7/38GK103825564SQ201410061933
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】章秀銀, 陳曉鴻, 高立 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)