CN103618507B - 一种射频功率放大器系统及照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频功率放大器系统及照明设备，其中射频功率放大器系统包括依次串接的第一级功率放大电路、第二级功率放大电路和第三级功率放大电路；所述第一级功率放大电路主要包括铟镓磷应变高电子迁移率晶体管；所述第二级功率放大电路主要包括砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；所述第三极功率放大电路主要包括LDMOS晶体管。本发明提供的射频功率放大器系统，结构简单成本低廉，工作稳定，可保障大功率输出，因此保证了照明设备系统功率要求和安全可靠运行。

Description

一种射频功率放大器系统及照明设备

技术领域

本发明涉及射频等离子照明领域，尤其涉及一种射频功率放大器系统及照明设备。

背景技术

近些年来，微波放电等离子体作为激发源及照明已有许多医疗和科学上的应用。射频气体放电灯原理是将无电极的灯泡放置在谐振腔的开口，在该处聚集了连续波的强电场，该强电场使气体成为等离子从而放电发光(即微波发生器产生的微波利用灯泡内的冷光材料形成等离子区，从而发射连续的光；射频直接激发气体放电，因为用线圈感应传输能量，所以无需电极，寿命很强。)这种照明系统具有许多特性：(1)它产生了高度的电离和大量分子离解，不需要过分加热腔内气体；(2)不需要内部电极，它可以使构造更为简单，更不受污染，减少对人体的伤害；(3)其产生的电气干扰少；(4)不存在危险的高电压，可以很容易地接触。

虽然几十年来射频气体放电照明一直为人所知，但是在如工业和公共户外照明上应用时，需要加装射频功率放大系统，现有的射频功率放大系统较为昂贵，且使用现有的射频功率放大系统(例如单一的双极型晶体管)的照明系统的电源的效率通常低于50％，这是任何工业和公共户外照明系统都不能接受的，因为电源效率和使用成本均不能满足节能的标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频功率放大器系统及照明设备，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种射频功率放大器系统，包括依次串接的第一级功率放大电路、第二级功率放大电路和第三级功率放大电路；

所述第一级功率放大电路包括铟镓磷应变高电子迁移率晶体管；所述第二级功率放大电路包括砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；所述第三级功率放大电路包括LDMOS晶体管；

所述第一级功率放大电路还包括电容器C1、电容器C2和电容器C3；

所述电容器C1的正极连接约为1毫瓦的射频功率输入，所述电容器C1的负极连接所述铟镓磷应变高电子迁移率晶体管的输入端，所述铟镓磷应变高电子迁移率晶体管的一个输出端连接电容器C3的正极，另一输出端连接电容器C2的正极，所述电容器C2的负极分别连接电容器C3的正极和5伏特的偏置电压；

所述第二级功率放大电路还包括电容器C5、电容器C6、电容器C7、电容器C8、阻抗Z1和阻抗Z2，其中：

所述第一级功率放大电路中的电容器C3的负极连接所述第二级功率放大电路中的电容器C6的正极，所述电容器C6的负极分别连接电容器C5的正极和阻抗Z1的输入端，所述阻抗Z1的输出端连接所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的输入端，所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的输出端连接阻抗Z2的输入端，所述阻抗Z2的输出端连接分别连接电容器C7的正极和电容器C8的正极以及5伏特的偏置电压；所述电容器C7的负极、电容器C5和所述砷化镓高 迁移率晶体管的驱动放大器的另一输出端均接地；

所述第三级功率放大电路还包括电容器C5、电容器C6、电容器C9、电容器C10、电容器C11、电容器C12、电容器C13、电容器C15、电容器C16、阻抗Z3、阻抗Z4、阻抗Z5、阻抗Z6、阻抗Z7、阻抗Z8和电感器L4、电感器L5、电感器L8，其中：

所述第二级功率放大电路中的电容器C8的负极连接所述第三级功率放大电路中的电容器C6的正极，所述电容器C6的负极分别连接阻抗Z3的输入端和电容器C16的正极，所述阻抗Z3的输出端分别连接电容器C5的正极和阻抗Z4的输入端，所述阻抗Z4的输出端连接分别连接电感器L8的输入端和阻抗Z5的输入端；所述电感器L8的输出端连接分别连接电容器C15的正极和3伏特的偏置电压，所述阻抗Z5的输出端连接LDMOS晶体管的栅极，所述LDMOS晶体管的漏极连接阻抗Z6的输入端，所述阻抗Z6的输出端分别连接电容器C9的正极和阻抗Z7的输入端，所述电容器C9的负极连接电感器L4的输入端；所述阻抗Z7的输出端分别连接电感器L5的输入端、电容器C11的正极和阻抗Z8的输入端，所述电感器L5的输出端分别连接电容器C10的正极和28伏特的偏置电压；所述阻抗Z8的输出端分别连接电容器C12的正极和电容器C13的正极；所述电容器C16的负极、电容器C5的负极、所述LDMOS晶体管的源极、电容器C10的负极、电容器C11的负极、电容器C12的负极、电容器C15的负极以及电感器L4的输出端均接地。

相应的，本发明还提供了一种照明设备，包括交直流转换器和上述的射频功率放大器系统、射频谐振器和灯泡，其中：

所述射频功率放大器系统的输入端连接所述交直流转换器，输出端连接所述射频谐振器；所述射频谐振器伸入所述灯泡内部。

且所述射频功率放大器系统所需的偏压由所述交直流转换器输出提供。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种射频功率放大器系统，其中，分析上述结构可知：该射频功率放大器系统主要由三级功率放大电路组成，适应于1千兆赫兹的频段，其目的在于将功率从1亳瓦通过三级放大电路稳步放大到100瓦左右输出；其中：第一级功率放大电路的输入功率范围为1－1.5毫瓦，输出功率范围为100－150毫瓦；其第一级功率放大电路中的主要部件为铟镓磷应变高电子迁移率晶体管，该铟镓磷应变高电子迁移率晶体管具有电路结构简单和功耗小的特点；第二级功率放大电路的输入功率范围为100－150毫瓦(即同第一级放大电路的输出)，输出功率范围为1.5－2瓦；第二级功率放大电路中的主要部件为砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；第三级功率放大电路的输入功率即为第二级功率放大电路的输出，其输出功率范围90－110瓦；第三极功率放大电路中的主要部件为LDMOS晶体管(即用于高效率功率放大)。LDMOS晶体管(即横向扩散金属氧化物半导体)是该功率放大器系统中最重要的功率放大器件，以逆F级模式为主，用以实现最大的系统效率。相比于现有技术中的功率放大器，该LDMOS晶体管具有效率极高(例如：如增益、线性度、开关性能、散热性能较佳)，成本极低，体积极小的特点，因此选用其作为应用在公共照明设备上的射频功率放大器系统的射频功率放大电路。

本发明提供的射频功率放大器系统中三个已封装的晶体管芯片 级联，可以实现十万倍的功率放大。第一阶段是使用铟镓磷高迁移率晶体管来增益。第二个阶段是使用砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器来增益。该功率放大器系统中最重要的部分是最后阶段的功率放大器，其输出功率是约在100瓦特。它的功率损失决定了整个系统的损失，LDMOS晶体管可执行高于现有技术中的双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。本发明实施例中的LDMOS晶体管(即第三级功率放大器)，可以提供足够的功率以用于本发明中的照明设备，同时抑制其成本，使其在市场上仍具有竞争力。

本发明实施例涉及的射频功率放大器系统，结构简单成本低廉，工作稳定，可保障大功率输出，因此保证了照明设备系统功率要求和安全可靠运行。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的射频功率放大器系统的电路结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的射频功率放大器系统中的第一级功率放大电路L1原理图；

图3为本发明实施例一提供的射频功率放大器系统中的第二级功率放大电路L2原理图；

图4为本发明实施例一提供的射频功率放大器系统中的第三级功率放大电路L3原理图；

图5为本发明实施例二提供的照明设备的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细 描述。

实施例一

参见图1，本发明实施例一提供了一种射频功率放大器系统1，包括依次串接的第一级功率放大电路L1、第二级功率放大电路L2和第三级功率放大电路L3；

所述第一级功率放大电路L1包括铟镓磷应变高电子迁移率晶体管；所述第二级功率放大电路L2包括砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；所述第三极功率放大电路L3包括LDMOS晶体管。

在本实用实施例中，其中，分析上述结构可知：该射频功率放大器系统主要由三级功率放大电路组成，适应于1千兆赫兹的频段，其目的在于将功率从1亳瓦通过三级放大电路稳步放大到100瓦左右输出；其中：第一级功率放大电路的输入功率范围为1－1.5毫瓦，输出功率范围为100－150毫瓦；其第一级功率放大电路中的主要部件为铟镓磷应变高电子迁移率晶体管，该铟镓磷应变高电子迁移率晶体管具有电路结构简单和功耗小的特点；第二级功率放大电路的输入功率范围为100－150毫瓦(即同第一级放大电路的输出)，输出功率范围为1.5－2瓦；第二级功率放大电路中的主要部件为砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；第三级功率放大电路的输入功率即为第二级功率放大电路的输出，其输出功率范围90－110瓦；第三极功率放大电路中的主要部件为LDMOS晶体管(即用于高效率功率放大)。LDMOS晶体管(即横向扩散金属氧化物半导体)是该功率放大器系统中最重要的功率放大器件，以逆F级模式为主，用以实现最大的系统效率。相比于现有技术中的功率放大器，该LDMOS晶体管具有效率极高(例如：如增益、线性度、开关性能、散热性能较佳)，成本极低，体积极小 的特点，因此选用其作为应用在公共照明设备上的射频功率放大器系统的射频功率放大电路。

本发明提供的射频功率放大器系统中三个已封装的晶体管芯片级联，可以实现十万倍的功率放大。第一阶段是使用铟镓磷高迁移率晶体管来增益。第二个阶段是使用砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器来增益。该功率放大器系统中最重要的部分是最后阶段的功率放大器，其输出功率是约在100瓦特。它的功率损失决定了整个系统的损失，LDMOS晶体管可执行高于现有技术中的双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。对于LDMOS晶体管需要说明的是：LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；它较能承受输入信号的过激励和适合发射射频信号，因为它有高级的瞬时峰值功率。LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波射频信号放大且失真较小。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。本发明实施例中的LDMOS晶体管(即第三级功率放大器)，可以提供足够的功率以用于照明，同时抑制其成本，使其在市场上仍具有竞争力。

需要说明的是：该射频功率放大器系统中的第一级功率放大电路、第二级功率放大电路和第三级功率放大电路中还包括多个阻抗匹配电路和偏置电路以及多个辅助电路。其中：阻抗匹配电路用于提供给各级功率放大器电路的阻抗匹配(即下一阶段的功率放大电路匹配)；偏置电路用于提供偏置电压(如下面具体结构中具体说明)。

在本发明实施例一涉及的高频功率放大电路中，为了保障射频功 率放大器系统所有高频微波信号都能传至负载的目的(此时输出功率最大)，不会有信号反射回来源点，从而提高照明设备的能源效益，必须要考虑阻抗匹配(可通过改变阻抗匹配电路的阻抗力或调整传输线匹配)；相反，如果不匹配，则会形成反射，能力传递不过去，降低效率，会在传输线上形成驻波，导致传输线的有效功率容量降低；功率发射不出去，甚至会损坏发射设备。

下面对本发明实施例提供的射频功率放大器系统的具体结构做进一步说明：

较佳地，

参见图2，所述第一级功率放大电路L1还包括电容器C1、电容器C2和电容器C3；

所述电容器C1的正极连接约为1毫瓦的射频功率输入，所述电容器C1的负极连接所述铟镓磷应变高电子迁移率晶体管的输入端，所述铟镓磷应变高电子迁移率晶体管的一个输出端连接电容器C3的正极，另一输出端连接电容器C2的正极，所述电容器C2的负极分别连接电容器C3的正极和5伏特的偏置电压。

需要说明的是：它的原理图如图2所示，该增益晶体管的型号是HMC589st(即编号31)。其中电容器C1(即32)和电容器C3(即34)是输入和输出端的直流开路电容器。电容器C2(即33)提供50欧姆阻抗以便于下一阶段的电路匹配。适当的设计可以达到100毫瓦的输出功率(即第一级功率放大电路包括了阻抗匹配和偏置电压)。

较佳地，参见图3，所述第二级功率放大电路L2还包括电容器C5、电容器C6、电容器C7、电容器C8、阻抗Z1和阻抗Z2，其中：

所述第一级功率放大电路中的电容器C3的负极连接所述第二级功率放大电路中的电容器C6(即41)的正极，所述电容器C6的负极分别连接电容器C5的正极和阻抗Z1的输入端，所述阻抗Z1的输出端连接所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的输入端，所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的输出端连接阻抗Z2的输入端，所述阻抗Z2的输出端连接分别连接电容器C7的正极和电容器C8(即47)的正极以及5伏特的偏置电压；所述电容器C7的负极、电容器C5和所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的另一输出端均接地。

需要说明的是，第二个阶段是使用砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器来增益的。它的原理图如图3所示。该驱动器放大器的增益晶体管的型号是HMC921L4E(即44)，其内有三个双极型晶体管，每个都有5V偏置电压。阻抗Z1(即43)和阻抗Z2(即45)是一节晶体管的输入和输出端印刷电路板上的传输线。传输线的部分有如同电感一般的效应，加上与相邻的电容(电容器C5(即42)输入和电容器C7(即48)输出)，(即把电容或电感与负载串联起来，即可改变负载的阻抗值)，它们分别被用来作为调谐电路以保证输入和输出都有50欧姆匹配。驱动器放大器是能够生产1.5～2瓦的输出功率。

较佳地，参见图4，所述第三级功率放大电路L3还包括电容器C5、电容器C6、电容器C9、电容器C10、电容器C11、电容器C12、电容器C13、电容器C15、电容器C16、阻抗Z3、阻抗Z4、阻抗Z5、阻抗Z6、阻抗Z7、阻抗Z8和电感器L4、电感器L5、电感器L8，其中：

所述第二级功率放大电路中的电容器C8的负极连接所述第三级功率放大电路中的电容器C6的正极，所述电容器C6的负极分别连接 阻抗Z3的输入端和电容器C16的正极，所述阻抗Z3的输出端分别连接电容器C5的正极和阻抗Z4的输入端，所述阻抗Z4的输出端连接分别连接电感器L8的输入端和阻抗Z5的输入端；所述电感器L8的输出端连接分别连接电容器C15的正极和3伏特的偏置电压，所述阻抗Z5的输出端连接LDMOS晶体管的栅极，所述LDMOS晶体管的漏极连接阻抗Z6的输入端，所述阻抗Z6的输出端分别连接电容器C9的正极和阻抗Z7的输入端，所述电容器C9的负极连接电感器L4的输入端；所述阻抗Z7的输出端分别连接电感器L5的输入端、电容器C11的正极和阻抗Z8的输入端，所述电感器L5的输出端分别连接电容器C10的正极和28伏特的偏置电压；所述阻抗Z8的输出端分别连接电容器C12的正极和电容器C13的正极；所述电容器C16的负极、电容器C5的负极、所述LDMOS晶体管的源极、电容器C10的负极、电容器C11的负极、电容器C12的负极、电容器C15的负极以及电感器L4的输出端均接地。

需要说明的是：功率放大器系统中最重要的部分是最后阶段的功率放大器，其输出功率是约在100瓦特。它的功率损失主宰整个系统的损失。本发明实施例选择了飞思卡尔LDMOS功率的晶体管模型MRFE6S9060(或MRFE6S9045)(即52)。特殊设计的放大器是以逆F级模式为架构，以实现高效率。它的原理图如图3所示。LDMOS的漏极偏压为28V，栅极偏压为3V。无论是在栅极和漏极，都有直流通交流断的辅助电路(即55和56)，以防止高频信号看到的直流源。有两个π型网路(即51和54)，输入和输出端各一个的。这些π型网路用于作为调谐电路以达到50欧姆匹配，使得系统有最大功率传输。在设计中的一个重要部分，是开发正确的拓扑结构和合适组件数 值，以达到最高效率(最低功率损耗)输出的要求。

低成本的LDMOS包装通常带有较大的漏极电容，适用于高效率逆F级的设计。逆F级功率放大器的基础是建立于，在基波和各个谐振波的频率，加适当的负载于晶体管的输出端以提高功率效率。基本上，在晶体管输出端最好是在奇数谐振波看到短路和在偶次谐振波看到开路，用以调控漏极波形形状。在输出网路上加适当负载和谐波的谐振器可达到此效果。对于逆F级功率放大器(这是本发明的情况下)，漏极电压如果近似半正弦波，而漏极电流近似方波，对效率来说是最理想的。从理论上讲，更多的谐波调谐效率更高，具体而言，在本发明的设计是第一个(基本)谐波(输入信号的频率)和一个50欧姆的负载相匹配，而从晶体管的输出端看去，第二次和第四次谐波是开路，但第三，第五谐波和任何更高谐波是短路。

如图4所示，输出端π网路(即54)是用于调谐第一个(基本)谐波。由于晶体管的大漏极电容，第三和高次谐波自动短路。二次谐波的开路是通过的电容电感串联电路(即53)来完成。在一千兆赫兹左右，这种逆F级模式最多允许80％的漏极效率。各种不同图代表在印刷电路板上的传输线部分，它们本质是电感，也包括在放大器的设计中。

较佳地，所述LDMOS晶体管为逆F级的拓扑结构。

需要说明的是，对于高效率射频功率放大器的而言，如何提高功率放大器的工作效率已成为一个重要课题。为了提高效率，研究人员将大量精力专注于放大器的工作模式上，例如：D类，E类，F类和逆F类功率放大器。采用逆F类工作模式效率达到80％，可以满足大输出功率的要求。

较佳地，所述第一级功率放大电路的输入功率范围为1－1.5毫瓦，输出功率范围为100－150毫瓦；所述第二级功率放大电路的输出功率范围为1.5－2瓦；所述第三级功率放大电路的输出功率范围90－110瓦。

较佳地，参见图4，所述电感器L8和电容器C15(即电路55)构成了第一辅助电路；所述电感器L5和电容器C10(即电路56)构成了第二辅助电路；所述第一辅助电路和第二辅助电路均用于当直流输入时导通，交流输入时断开。

需要说明的是：无论是在栅极和漏极都有直流通交流断的辅助电路(55和56)，以防止高频信号看到的直流源。

较佳地，参见图4，所述阻抗Z3、电容器C16和电容器C5构成的电路为π型网路(即电路51)；

所述阻抗Z8、电容器C11和电容器C12构成的电路也为π型网路(即电路54)；上述两个π型网路均为调谐电路，用于将调谐与50欧姆匹配。

其中：有两个π型网路(51和54)，输入和输出端各一个的。这些π型网路用于作为调谐电路以到50欧姆匹配，使得系统有最大功率传输。在设计中的一个重要部分，是开发正确的拓扑结构和合适组件数值，以达到到最高效率(最低功率损耗)。输出端π网路54是用于调谐第一个(基本)谐波。

较佳地，参见图4，所述电容器C9和电感器L4构成了第二谐波的调谐电路(即53)。

基于本发明实施例一提供的射频功率放大器系统的基础上，本发 明实施例二还提供了一种照明设备，由于此照明设备中射频功率放大是通过上述射频功率放大器系统来实现，因此该照明设备的射频功率放大器不再赘述。

实施例二

相应的，参见图5，本发明实施例二提供了一种照明设备100，包括交直流转换器101，还包括上述的射频功率放大器系统102、射频谐振器103和灯泡104，其中：

所述射频功率放大器系统的输入端连接所述交直流转换器，输出端连接所述射频谐振器；所述射频谐振器伸入所述灯泡内部。

本发明实施例的射频功率放大器系统是焊接在一个电路板上，成为一个组件，封装于一个金属盒中。该组件的功能块结构框图是描绘在图2中所示。输入是28V直流电源。输出提供高达100瓦特射频连续波。一个微控制器为基础的频率合成器没有包括在所述的电源系统中。该合成器产生约1毫瓦特的功率输入到功率放大器系统.此系统包括了第一和第二级驱动放大器，以及最后阶段的高功率放大器。三个放大器前后各部分都有匹配电路，以确保动力传输顺畅。各阶段内的功率放大器中的特定的晶体管芯片都是基于成本和性能的考量仔细选定的。

本发明涉及射频功率放大器系统，它将直流电能转换成射频电能。此照明系统能够成为一产品的先决条件是它的功率放大器成本够低，体积够小，更重要的是效率要高。整个射频灯系统的框图，图5中所示。一个家庭交流电源110/220伏60赫兹，先接到一个转换器，提供了一个直流输出电压源和一定的额定电流。该电压源成为功率放大器系统中晶体管的偏置电压。功率放大器系统的输出通常是90至 110瓦的功率，它被用作输入气体放电腔的电能用以点燃无电极金属卤化物灯泡。

在学理上，每射频瓦特是可产生约110－130流明的。但灯系统的功效是根据每系统瓦产生的流明为主。因此，灯的功率放大器效率成为系统节能的能力的主导因素。此外，它的外形和散热也是十分的重要，因为整体的系统往往需要和现有灯具相配套。目前市售的射频功率放大系统是昂贵的，系统的电源的效率通常低于50％，这是任何节能照明系统都不能接受的。本发明开发了一个新的功率放大器系统称为(灯引擎－发电机)，提供了更高的效率(可高达80％)，具有小的总体尺寸如一副扑克牌，在一千兆赫兹正负五十兆赫兹的频带内的射频功率能产生超过100瓦的连续波。此电源放大器系统成本低于现在市面上看的到的。

本发明实施例的新构想包括1、结合三个特定封装的功率晶体管的芯片，使得功率放大十万倍。2、新颖的电路拓扑以达到高效率的能量转换(低损耗于晶体管)。3、整个系统是建立在一个印刷电路板上，不大于8厘米长，3厘米宽，1厘米高。

本发明实施例有三个独到的特点。首先，在一千兆赫兹左右的频率，由于在高功率放大级使用逆F级的拓扑结构，100瓦特的输出系统的效率提高到70～80％。与此相比较，在相似的频率和功率范围内的现有的射频放大器系统的效率低于50％。节能照明系统的功效取决于功率放大级的功率消耗的量，因此高效率是非常关键的。

其次，整体的功率放大器系统的成本非常低。通常情况下，100瓦特的射频功率放大器在市场上花费可到几千美元。通过使用一个三阶段的功率放大和精心选择的晶体管的芯片，整个系统的成本降低的 至少20倍。这降低成本，使射频照明对LED或其他金属卤化物灯有高度竞争力。

第三，整体的功率放大器系统尺寸非常小。射频照明的主要特点之一是有一个附加的功率放大器系统，用来转换直流电能成为射频功率。因此，它的大小在设计灯具和融入现有的灯结构時就变得很重要。在级联3个晶体管的芯片中，需要六个阻抗匹配电路(最前输入端，最后输出端，及在中间4个)。用于形成π型网路的传输线部分的长度被设计的非常小，使得最后功率放大器系统像手掌一般大小和香烟盒的大小非常接近。

本领域技术人员应该可以理解：本发明实施例涉及的射频功率放大器系统，结构简单成本低廉，工作稳定，可输出大功率运行，保证了照明设备系统功率要求和安全可靠运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种射频功率放大器系统，其特征在于，

包括依次串接的第一级功率放大电路、第二级功率放大电路和第三级功率放大电路；

所述第一级功率放大电路包括铟镓磷应变高电子迁移率晶体管；所述第二级功率放大电路包括砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器；所述第三级功率放大电路包括LDMOS晶体管；

所述第一级功率放大电路还包括电容器C1、电容器C2和电容器C3；

所述电容器C1的正极连接约为1毫瓦的射频功率输入，所述电容器C1的负极连接所述铟镓磷应变高电子迁移率晶体管的输入端，所述铟镓磷应变高电子迁移率晶体管的一个输出端连接电容器C3的正极，另一输出端连接电容器C2的正极，所述电容器C2的负极分别连接电容器C3的正极和5伏特的偏置电压；

所述第二级功率放大电路还包括电容器C5、电容器C6、电容器C7、电容器C8、阻抗Z1和阻抗Z2，其中：

所述第一级功率放大电路中的电容器C3的负极连接所述第二级功率放大电路中的电容器C6的正极，所述电容器C6的负极分别连接电容器C5的正极和阻抗Z1的输入端，所述阻抗Z1的输出端连接所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的输入端，所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的输出端连接阻抗Z2的输入端，所述阻抗Z2的输出端连接分别连接电容器C7的正极和电容器C8的正极以及5伏特的偏置电压；所述电容器C7的负极、电容器C5和所述砷化镓高迁移率晶体管的驱动放大器的另一输出端均接地；

所述第三级功率放大电路还包括电容器C5、电容器C6、电容器C9、电容器C10、电容器C11、电容器C12、电容器C13、电容器C15、电容器C16、阻抗Z3、阻抗Z4、阻抗Z5、阻抗Z6、阻抗Z7、阻抗Z8和电感器L4、电感器L5、电感器L8，其中：

所述第二级功率放大电路中的电容器C8的负极连接所述第三级功率放大电路中的电容器C6的正极，所述电容器C6的负极分别连接阻抗Z3的输入端和电容器C16的正极，所述阻抗Z3的输出端分别连接电容器C5的正极和阻抗Z4的输入端，所述阻抗Z4的输出端连接分别连接电感器L8的输入端和阻抗Z5的输入端；所述电感器L8的输出端连接分别连接电容器C15的正极和3伏特的偏置电压，所述阻抗Z5的输出端连接LDMOS晶体管的栅极，所述LDMOS晶体管的漏极连接阻抗Z6的输入端，所述阻抗Z6的输出端分别连接电容器C9的正极和阻抗Z7的输入端，所述电容器C9的负极连接电感器L4的输入端；所述阻抗Z7的输出端分别连接电感器L5的输入端、电容器C11的正极和阻抗Z8的输入端，所述电感器L5的输出端分别连接电容器C10的正极和28伏特的偏置电压；所述阻抗Z8的输出端分别连接电容器C12的正极和电容器C13的正极；所述电容器C16的负极、电容器C5的负极、所述LDMOS晶体管的源极、电容器C10的负极、电容器C11的负极、电容器C12的负极、电容器C15的负极以及电感器L4的输出端均接地。

2.如权利要求1所述的射频功率放大器系统，其特征在于，

所述LDMOS晶体管为逆F级的拓扑结构。

3.如权利要求2所述的射频功率放大器系统，其特征在于，

所述第一级功率放大电路的输入功率范围为1－1.5毫瓦，输出功率范围为100－150毫瓦；所述第二级功率放大电路的输出功率范围为1.5－2瓦；所述第三级功率放大电路的输出功率范围90－110瓦。

4.如权利要求3所述的射频功率放大器系统，其特征在于，

所述电感器L8和电容器C15构成了第一辅助电路；所述电感器L5和电容器C10构成了第二辅助电路；所述第一辅助电路和第二辅助电路均用于当直流输入时导通，交流输入时断开。

5.如权利要求4所述的射频功率放大器系统，其特征在于，

所述阻抗Z3、电容器C16和电容器C5构成的电路为π型网路；

所述阻抗Z8、电容器C11和电容器C12构成的电路也为π型网路。

6.如权利要求5所述的射频功率放大器系统，其特征在于，

所述电容器C9和电感器L4构成了第二谐波的调谐电路。

7.一种照明设备，其特征在于，包括交直流转换器和如权利要求1－6任一项所述的射频功率放大器系统、射频谐振器和灯泡，其中：

所述射频功率放大器系统的输入端连接所述交直流转换器，输出端连接所述射频谐振器；所述射频谐振器伸入所述灯泡内部；

且所述射频功率放大器系统所需的偏压由所述交直流转换器输出提供。