本發(fā)明涉及信號傳輸設備，具體為基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器及方法。

背景技術：

1、射頻功率放大器是射頻前端不可或缺的關鍵組件，其主要作用是將調制振蕩電路產生的低功率射頻信號放大到足夠大功率，從而保證信號的可靠傳輸。高功率輸出、高效率、寬工作帶寬、高線性度是射頻功率放大器設計追求的四大目標指標，這些指標直接關系到射頻前端的性能指標，例如信號強度、覆蓋范圍、穩(wěn)定性和功耗等。

2、晶體管本身具有較高的增益特性，導致其容易發(fā)生振蕩，影響穩(wěn)定工作。在相關技術中，常用的穩(wěn)定措施主要通過引入rc負反饋或rc并聯穩(wěn)定網絡來降低射頻信號的增益；rc負反饋將輸出信號與輸入信號之間進行比較，并將比較結果返回到晶體管的輸入端，以減小放大器的增益，進而改善其穩(wěn)定性；rc并聯穩(wěn)定網絡通過在射頻通路上引入電阻元件來降低射頻信號的增益，從而達到穩(wěn)定射頻功率放大器的目的。然而，這些穩(wěn)定措施的本質是通過降低功率放大器的增益來提高穩(wěn)定性，降低增益的同時也導致了輸出功率下降，降低了功率放大器的效率，增加了功耗，成為了限制射頻功率放大器性能發(fā)展的主要瓶頸。

技術實現思路

1、鑒于上述問題，第一方面，本發(fā)明實施例提供了基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，所述基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器包括：晶體管、反饋網絡、偏置電路和穩(wěn)定網絡，其中，所述晶體管用于放大輸入的射頻信號；所述反饋網絡連接所述晶體管的柵極和漏極，所述反饋網絡對基頻信號呈現低阻抗，且對二次諧波和三次諧波信號呈現高阻抗，所述偏置電路連接于所述晶體管的柵極和漏極，所述偏置電路用于控制所述晶體管的靜態(tài)工作點，所述穩(wěn)定網絡連接于所述晶體管的柵極，所述穩(wěn)定網絡用于防止由于所述晶體管的內部反饋或外部條件變化引起的振蕩。

2、在其中一個實施例中，所述基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器還包括：輸入匹配網絡和輸出匹配網絡，所述輸入匹配網絡連接于所述穩(wěn)定網絡的輸入端，所述穩(wěn)定網絡的輸出端連接于所述晶體管的柵極，所述輸入匹配網絡用于將源阻抗與所述晶體管的輸入阻抗進行共軛匹配；所述輸出匹配網絡連接于所述晶體管的漏極，所述輸出匹配網絡用于將負載阻抗與所述晶體管的輸出阻抗進行共軛匹配。

3、在其中一個實施例中，所述偏置電路包括柵極偏置電路和漏極偏置電路，所述柵極偏置電路連接于所述晶體管的柵極，所述柵極偏置電路用于為所述晶體管的柵極提供偏置電壓；所述漏極偏置電路連接于所述晶體管的漏極，所述漏極偏置電路用于為所述晶體管的漏極提供偏置電壓。

4、在其中一個實施例中，所述輸入匹配網絡包括電容c0、電容c1、電感l(wèi)0和電容c2，所述電容c0、電感l(wèi)0和電容c2依次串聯連接，所述電容c0、電感l(wèi)0和電容c2的串聯組合的輸入端與射頻信號輸入端連接，所述電容c0、電感l(wèi)0和電容c2的串聯組合的輸出端連接于所述晶體管的柵極，所述電容c1的第一端連接于所述電感l(wèi)0和電容c2之間，所述電容c1的第二端接地連接。

5、在其中一個實施例中，所述穩(wěn)定網絡包括電容c4和電阻r1，所述電容c4與所述電阻r1并聯連接，所述輸入匹配網絡與所述晶體管的柵極連接于所述電容c4和電阻r1的并聯組合的公共接點。

6、在其中一個實施例中，所述輸出匹配網絡包括電容c7、電容c9、電感l(wèi)5和電容c10，所述電容c10、電感l(wèi)5和電容c7依次串聯連接，所述電容c10、電感l(wèi)5和電容c7的串聯組合的輸入端連接于所述晶體管的漏極，所述電容c10、電感l(wèi)5和電容c7的串聯組合的輸出端連接于負載端，所述電容c9的第一端連接于所述電感l(wèi)5和電容c7之間，所述電容c9的第二端接地連接。

7、在其中一個實施例中，所述反饋網絡包括電容c5、電感l(wèi)2、電容c6和電感l(wèi)3，所述電容c5和電感l(wèi)2串聯連接，所述電容c6和電感l(wèi)3并聯連接，所述電容c5和電感l(wèi)2的串聯組合的第一端連接于所述晶體管的柵極，所述電容c5和電感l(wèi)2的串聯組合的第二端連接于所述電容c6和電感l(wèi)3的并聯組合的第一公共端，所述電容c6和電感l(wèi)3的并聯組合的第二公共端連接于所述晶體管的漏極。

8、在其中一個實施例中，所述柵極偏置電路包括電阻r0、電感l(wèi)1和電容c3，所述電感l(wèi)1的第一端接入柵極電壓，所述電感l(wèi)1的第二端與所述電阻r0的第一端連接，所述電阻r0的第二端與所述晶體管的柵極連接，所述電容c3的第一端連接于所述電感l(wèi)1的第一端，所述電容c3的第二端接地連接。

9、在其中一個實施例中，所述漏極偏置電路包括電感l(wèi)4和電容c8，所述電感l(wèi)4的第一端接入漏極電壓，所述電感l(wèi)4的第二端于所述晶體管的漏極連接，所述電容c8的第一端連接于所述電感l(wèi)4的第一端，所述電容c8的第二端接地連接。

10、本申請的第二方面還提供一種基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大方法，所述方法應用于如上述方面所述的基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，所述方法包括：

11、將反饋網絡連接于所述晶體管的柵極和漏極，所述反饋網絡對基頻信號呈現低阻抗，且對二次諧波和三次諧波信號呈現高阻抗，所述反饋網絡從所述晶體管的輸出端將一部分基頻分量返回至輸入端，以提高輸出功率和效率。

12、本申請實施例中的上述一個或多個技術方案，至少具有如下一種或多種技術效果：

13、本發(fā)明提出了一種基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，旨在實現對輸入信號的高效放大并優(yōu)化輸出功率和效率。該技術通過設計一個反饋網絡，使該網絡對射頻信號中的主要基頻分量呈現低阻抗特性，確保其能夠順暢通過并放大，同時對需管理的二次諧波和三次諧波這樣高階頻率分量則展現出高阻抗特性，有效阻止它們對放大器性能的干擾。此外，技術還整合了偏置電路對晶體管的靜態(tài)工作點進行調控，從而使射頻功率放大器在ab類工作模式下；以及穩(wěn)定網絡可以防止因晶體管內部反饋或外界條件變化引起的振蕩，確保整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定。通過在晶體管柵極和漏極之間加入反饋網絡，可以從晶體管的輸出端將將一部分基頻分量回送至晶體管的輸入端，這一過程在保持射頻功率放大器穩(wěn)定運行的前提下，巧妙地提高了輸出信號的能量，提升了射頻功率放大器的功率增益和能效比，展現出顯著的技術效果與創(chuàng)新特色。

14、上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

技術特征：

1.一種基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，包括：晶體管、反饋網絡、偏置電路和穩(wěn)定網絡，其中，所述晶體管用于放大輸入的射頻信號；所述反饋網絡連接所述晶體管的柵極和漏極，所述反饋網絡對基頻信號呈現低阻抗，且對二次諧波和三次諧波信號呈現高阻抗，所述偏置電路連接于所述晶體管的柵極和漏極，所述偏置電路用于控制所述晶體管的靜態(tài)工作點，所述穩(wěn)定網絡連接于所述晶體管的柵極，所述穩(wěn)定網絡用于防止由于所述晶體管的內部反饋或外部條件變化引起的振蕩。

2.根據權利要求1所述的基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，還包括：輸入匹配網絡和輸出匹配網絡，所述輸入匹配網絡連接于所述穩(wěn)定網絡的輸入端，所述穩(wěn)定網絡的輸出端連接于所述晶體管的柵極，所述輸入匹配網絡用于將源阻抗與所述晶體管的輸入阻抗進行共軛匹配；所述輸出匹配網絡連接于所述晶體管的漏極，所述輸出匹配網絡用于將負載阻抗與所述晶體管的輸出阻抗進行共軛匹配。

3.根據權利要求1所述的基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，所述偏置電路包括柵極偏置電路和漏極偏置電路，所述柵極偏置電路連接于所述晶體管的柵極，所述柵極偏置電路用于為所述晶體管的柵極提供偏置電壓；所述漏極偏置電路連接于所述晶體管的漏極，所述漏極偏置電路用于為所述晶體管的漏極提供偏置電壓。

4.根據權利要求2所述的基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，所述輸入匹配網絡包括電容c0、電容c1、電感l(wèi)0和電容c2，所述電容c0、電感l(wèi)0和電容c2依次串聯連接，所述電容c0、電感l(wèi)0和電容c2的串聯組合的輸入端與射頻信號輸入端連接，所述電容c0、電感l(wèi)0和電容c2的串聯組合的輸出端連接于所述晶體管的柵極，所述電容c1的第一端連接于所述電感l(wèi)0和電容c2之間，所述電容c1的第二端接地連接。

5.根據權利要求4所述的基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，所述穩(wěn)定網絡包括電容c4和電阻r1，所述電容c4與所述電阻r1并聯連接，所述輸入匹配網絡與所述晶體管的柵極連接于所述電容c4和電阻r1的并聯組合的公共接點。

6.根據權利要求2所述的諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，所述輸出匹配網絡包括電容c7、電容c9、電感l(wèi)5和電容c10，所述電容c10、電感l(wèi)5和電容c7依次串聯連接，所述電容c10、電感l(wèi)5和電容c7的串聯組合的輸入端連接于所述晶體管的漏極，所述電容c10、電感l(wèi)5和電容c7的串聯組合的輸出端連接于負載端，所述電容c9的第一端連接于所述電感l(wèi)5和電容c7之間，所述電容c9的第二端接地連接。

7.根據權利要求1所述的諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，所述反饋網絡包括電容c5、電感l(wèi)2、電容c6和電感l(wèi)3，所述電容c5和電感l(wèi)2串聯連接，所述電容c6和電感l(wèi)3并聯連接，所述電容c5和電感l(wèi)2的串聯組合的第一端連接于所述晶體管的柵極，所述電容c5和電感l(wèi)2的串聯組合的第二端連接于所述電容c6和電感l(wèi)3的并聯組合的第一公共端，所述電容c6和電感l(wèi)3的并聯組合的第二公共端連接于所述晶體管的漏極。

8.根據權利要求3所述的諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，所述柵極偏置電路包括電阻r0、電感l(wèi)1和電容c3，所述電感l(wèi)1的第一端接入柵極電壓，所述電感l(wèi)1的第二端與所述電阻r0的第一端連接，所述電阻r0的第二端與所述晶體管的柵極連接，所述電容c3的第一端連接于所述電感l(wèi)1的第一端，所述電容c3的第二端接地連接。

9.根據權利要求3所述的諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，其特征在于，所述漏極偏置電路包括電感l(wèi)4和電容c8，所述電感l(wèi)4的第一端接入漏極電壓，所述電感l(wèi)4的第二端于所述晶體管的漏極連接，所述電容c8的第一端連接于所述電感l(wèi)4的第一端，所述電容c8的第二端接地連接。

10.一種基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大方法，其特征在于，所述方法應用于如權利要求1-9任意一項所述的基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，所述方法包括：

技術總結
本發(fā)明提供了一種基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器及方法，屬于信號傳輸設備技術領域，該基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器包括：晶體管、反饋網絡、偏置電路和穩(wěn)定網絡，其中，晶體管用于放大輸入的射頻信號；反饋網絡連接晶體管的柵極和漏極，反饋網絡對基頻信號呈現低阻抗，且對二次諧波和三次諧波信號呈現高阻抗，偏置電路連接于晶體管的柵極和漏極，偏置電路用于控制晶體管的靜態(tài)工作點，穩(wěn)定網絡連接于晶體管的柵極，穩(wěn)定網絡用于防止由于所述晶體管的內部反饋或外部條件變化引起的振蕩。本發(fā)明提出了一種基于諧波抑制的反饋網絡的射頻功率放大器，旨在實現對輸入信號的高效放大并優(yōu)化輸出功率和效率。

技術研發(fā)人員：張志浩,章國豪,黃國宏,唐浩
受保護的技術使用者：河源廣工大協(xié)同創(chuàng)新研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6