CN102355208A

CN102355208A - 宽带大功率放大器

Info

Publication number: CN102355208A
Application number: CN2011103407069A
Authority: CN
Inventors: 严忠; 黄华东; 陈海军; 王昌平; 黄祥; 梅红波; 杨旭; 余华庆; 刘顺兴
Original assignee: Wuhan Zhongyuan Mobilcom Engineering Co Ltd
Current assignee: Wuhan Zhongyuan Mobilcom Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: CN102355208B

Abstract

本发明为宽带大功率放大器，包括有输入接口与匹配电路1，功率放大电路2，输出匹配电路与接口3，连同模件壳4相结合构成一个整体；且输入接口与匹配电路又包括有射频输入接口，宽带射频输入匹配电路，偏压控制电路U2和温度补偿电路U3；功率放大电路又包括有功率放大管U1，反馈电路和偏置电路；输出匹配电路与接口又包括有宽带射频输出匹配电路和射频输出接口。采用传输线变压器匹配网络，在工作频带5个倍频程内实现良好的功率平坦性；采用负反馈法，提高了功率放大器的线性度；采用一体化结构，利用散热筋扩大了模块散热面积，实现了宽带大功率放大器。具有设计合理、结构紧凑、安装巧妙、稳定性好、可靠性高等特点。

Description

宽带大功率放大器

技术领域

本发明涉及一种功率放大器，特别是一种可供无线宽带跳频通信电台在线工作使用的宽带大功率放大器。

背景技术

如今，随着电信市场的开放和通信与信息产业技术的不断发展，无线通信技术作为快速交换信息的手段，显得尤为重要。而且，人们已不再局限于窄带单一频段的无线通信设备，越来越多的宽频带无线通信设备已经被广泛运用在各个领域，可以完成多个频段、多个无线网络之间，以及无线与有线网络之间的组网、数据接入、交换和路由功能。

功率放大器作为无线通信设备的重要组成部分，是保证无线通信设备通信距离以及通信效果的重要因素之一。以往通信设备的带宽较窄，功率放大器比较容易实现；较宽频带通信设备的功率放大器也是通过分段的方式去完成，其电路复杂繁多、体积庞大，散热处理较困难，且会造成发射机的效率低下；如何实现宽频带覆盖以及满足大功率输出的宽带大功率放大器，这对于实现宽带跳频电台来说，成为亟待解决的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述已有技术存在的问题，提供一种线性特性好、工作频带达5个倍频程、输出功率大的由一个宽带功率放大器取代多个窄带功率放大器供宽带跳频电台使用的宽带大功率放大器。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种宽带大功率放大器，包括有输入接口与匹配电路1，功率放大电路2，输出匹配电路与接口3，连同模件壳4相结合构成一个整体，其中：

所述输入接口与匹配电路1又包括有射频输入接口1.1，宽带射频输入匹配电路1.2，偏压控制电路U2和温度补偿电路U3；

所述功率放大电路2又包括有功率放大管U1，反馈电路R4/C6、R5/C8，偏置电路R2/C5、R3/C7，以及匹配电容C9、C10；

所述输出匹配电路与接口3又包括有宽带射频输出匹配电路3.1和射频输出接口3.2。

本发明的基本设计思想包括三个方面：匹配网络设计、放大电路设计和结构工艺设计。

1、匹配网络设计：对于匹配网络的设计，传统的匹配网络结构得到的宽带匹配效果远不及传输线变压器，所以匹配网络采用传输线变压器。传输线变压器采用了传输线作为绕组，较合理的将分布电容、线圈寄生电感加以利用和限制，使响应频带得到接近5个倍频程内实现良好的功率平坦性，同时兼顾线性与效率；所采用的磁芯型号为BN61202，是具有高磁导率、低泄漏、频响特性好的高性能产品，且分布参数较小、可承受至少100瓦功率；为了改善高端的匹配特性，在传输线变压器中加入集中参数的匹配原件，这种匹配电路有效的抵消非线性成分中的偶次谐波，杂散抑制度高；

2、放大电路设计：宽带功率放大器工作频带达5个倍频程，线性要求高，且输出功率大。常用的功率回退法很难达到线性的要求，选用型号为BLF645功率放大管，采用了负反馈法，将功率放大器输出的非线性失真信号反馈到输入端，与原信号共同作用作为功放的输入信号，以改善和提高功放的非线性特性；

3、结构工艺优化设计：在整体设计上采取了一体化结构方式，结合实践经验和工艺方法，在模件壳上设计有散热筋，有效增加了宽带大功率放大器的散热面积，有利于功放的散热；在整体安装和印制板连接上采用最佳屏蔽隔离、接地、去耦和滤波等措施，防止信号泄漏；选用低功耗工业级元器件，严格筛选，进行限额配比使用，提高容差设计水平；同时加强表面贴装技术和多层印制板技术的应用，特别是对于射频功能块采用“drop in”结构，从而可以有效提高技术性能指标。

本发明的工作过程是：宽带射频信号经由射频输入接口接入，通过输入传输线匹配网络进行宽带匹配并送至功率放大管的输入端，同时偏压控制电路调节偏压使其符合功率放大管的工作状态，经功率放大管放大的信号输出至输出传输线匹配网络进行匹配并送至射频输出接口输出。

总之，本发明采用传输线变压器的匹配网络，在工作频带近5个倍频程内实现良好的功率平坦性，同时在传输线变压器中加入集中参数的匹配原件，这种匹配电路有效的抵消非线性成分中的偶次谐波，杂散抑制度高；采用了负反馈法，将功率放大器输出的非线性失真信号反馈到输入端，提高了功率放大器的线性度；采用了一体化结构方式，利用散热筋扩大了模块散热面积，保证了工作的可靠性；通过以上措施，实现了一种可供无线宽带跳频通信电台在线工作使用的宽带大功率放大器，具有设计合理、结构紧凑、安装巧妙、稳定性好、可靠性高等特点。

附图说明

图1本发明电原理图；

图2本发明整体结构示意图。

图中符号说明：

1是输入接口与匹配电路；

2是功率放大电路；

3是输出匹配电路与接口；

4是模件壳；

1.1是射频输入接口；

1.2是宽带射频输入匹配电路；

1.3是偏压控制器U2；

1.4是温度补偿电路U3；

3.1是输出匹配电路；

3.2是射频输出接口。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，为本发明具体实施例。

结合图1和图2可见：本发明包括有输入接口与匹配电路1，功率放大电路2，输出匹配电路与接口3，连同散热模件架4相结合构成一个整体，其中：

所述输入接口与匹配电路1又包括有射频输入接口1.1，宽带射频输入匹配电路1.2，温度补偿电路U2，偏压控制器U3；且射频输入接口1.1经电容C1与宽带射频输入匹配电路1.2中传输线变压器T5的第1脚相连接；传输线变压器T5的第2、4脚分别经由电容器C3、C2分别依次与传输线变压器T6第1脚、T7的第3脚相对应连接；传输线变压器T6的第3脚与传输线变压器T7第1脚相连接；传输线变压器T5的第3脚与地相连接；偏压控制器U3的第5脚经由电感L1、电阻R1与传输线变压器T6第3脚和T7的第1脚相连接；而温度补偿电路U2的第3脚与偏压控制器U3的第7脚相连接。

所述功率放大电路2又包括有功率放大管U1，反馈支路R4/C6、R5/C8，偏置电路R2/C5、R3/C7，以及匹配电容C9、C10；且功率放大管U1的第4脚与传输线变压器T6、T7的第2脚相连接，功率放大管U1的第5脚与传输线变压器T6、T7的第4脚相连接，功率放大管U1的第1脚与传输线变压器T8、T9的第1脚相连接，功率放大管U1的第4脚与传输线变压器T8、T9的第3脚相连接，功率放大管U1的第4、5脚之间设有1个匹配电容C9，功率放大管U1的第1、2脚之间设有1个匹配电容C10。

所述输出匹配电路与接口3又包括有宽带射频输出匹配电路3.1，射频输出接口3.2；且宽带射频输出匹配电路3.1中的传输线变压器T8第4脚、T9的第2脚经由电感L2与电源+VCC相连接；传输线变压器T8第2脚经由电容C11与传输线变压器T10的第1脚相连接；传输线变压器T9的第4脚经由电容C12与传输线变压器T10的第3脚相连接；传输线变压器T10的第2脚经由电容C13与射频输出接口3.2相连接。

所述模件壳4上设置有散热筋4.1。

所述射频输入接口1.1设置在模件壳4的中下方位置。

所述射频输出接口3.2设置在模件壳4的左上方位置。

以上实施例，仅为本发明的较佳实施例而已，用以说明本发明的技术特征和可实施性；同时以上的描述，对于熟知本技术领域的专业人士应可明了并加以实施，因此，其它在未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求范围之内中。

本发明为一个不可多得的适用于宽带无线跳频通信系统的宽带大功率放大器。具有创造性、新颖性、实用性和进步性，符合发明专利申请要求，故依据专利法提出申请。

Claims

1.宽带大功率放大器，包括有输入接口与匹配电路(1)，功率放大电路(2)，输出匹配电路与接口(3)，连同散热模件架(4)相结合构成一个整体，其特征是：

所述输入接口与匹配电路(1)又包括有射频输入接口(1.1)，宽带射频输入匹配电路(1.2)，温度补偿电路U2，偏压控制器U3；且射频输入接口(1.1)经电容C1与宽带射频输入匹配电路(1.2)中传输线变压器T5的第1脚相连接；传输线变压器T5的第2、4脚分别经由电容器C3、C2分别依次与传输线变压器T6第1脚、T7的第3脚相对应连接；传输线变压器T6的第3脚与传输线变压器T7第1脚相连接；传输线变压器T5的第3脚与地相连接；偏压控制器U3的第5脚经由电感L1、电阻R1与传输线变压器T6第3脚和T7的第1脚相连接；而温度补偿电路U2的第3脚与偏压控制器U3的第7脚相连接。

2.如权利要求1所述的宽带大功率放大器，其特征是：

所述功率放大电路(2)又包括有功率放大管U1，反馈支路R4/C6、R5/C8，偏置电路R2/C5、R3/C7，以及匹配电容C9、C10；且功率放大管U1的第4脚与传输线变压器T6、T7的第2脚相连接，功率放大管U1的第5脚与传输线变压器T6、T7的第4脚相连接，功率放大管U1的第1脚与传输线变压器T8、T9的第1脚相连接，功率放大管U1的第4脚与传输线变压器T8、T9的第3脚相连接，功率放大管U1的第4、5脚之间设有1个匹配电容C9，功率放大管U1的第1、2脚之间设有1个匹配电容C10。

3.如权利要求1所述的宽带大功率放大器，其特征是：

所述输出匹配电路与接口(3)又包括有宽带射频输出匹配电路(3.1)，射频输出接口(3.2)；且宽带射频输出匹配电路(3.1)中的传输线变压器T8第4脚、T9的第2脚经由电感L2与电源+VCC相连接；传输线变压器T8第2脚经由电容C11与传输线变压器T10的第1脚相连接；传输线变压器T9的第4脚经由电容C12与传输线变压器T10的第3脚相连接；传输线变压器T10的第2脚经由电容C13与射频输出接口(3.2)相连接。

4.如权利要求3所述的宽带大功率放大器，其特征是：

所述射频输入接口(1.1)设置在模件壳(4)的中下方位置。

5.如权利要求3所述的宽带大功率放大器，其特征是：

所述射频输出接口(3.2)设置在模件壳(4)的左上方位置。