CN103986422B - 一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路 - Google Patents

一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路，由设置在射频源和负载之间的全微带结构构成，全微带结构包括射频微波信号的信号路径中依次串联的主匹配模块和串联匹配模块，串联匹配模块与负载中间并联有并联匹配模块；串联匹配模块是特性阻抗Z0与负载阻抗ZL相同的传输线，在第一频率f1时，主匹配模块实现第一频率阻抗匹配至负载阻抗，串联匹配模块与并联匹配模块不影响主匹配模块在f1匹配。在第二频率f2时，可由串联匹配模块和并联匹配模块进行阻抗匹配。本发明匹配电路通过合理的设计各个模块的结构，可同时实现两个频带的阻抗匹配，从而实现同时工作在多频带的要求。

Description

一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，尤其是涉及一种能够将两个频带的射频信号在各个频带中可同时进行阻抗匹配的匹配电路。
背景技术
无线通信技术的快速发展和新的无线通信技术越来越要求通信收发机必须同时工作在多个频带来同时支持多个通信标准，以此来达到降低成本、缩小体积的目的。例如,在作为无线LAN[局域网,LocalAreaNetwork8标准的IEEE[电气和电子工程师协会,Institute of Electrical and Electronic Engineers]802.ll a/b/g的各个标准中,规定了5.2GHz频带和2.4GHz频带的两个频带。
射频功率放大器是无线收发机中包含的必不可少的模块，它将射频信号进行放大、并通过负载天线辐射出去。并且，射频功率放大器是无线电路中最耗能的单元，因此，射频功率放大器的设计被要求高效率的工作。一般功放电路中设计只是对一个频带进行优化，达到性能最佳(高效，高输出功率等)。为了满足同时支持多频带或者多标准的工作频段的需求，越来越多的射频功率放大器要求其阻抗匹配电路同时支持多带工作以达到降低成本的目的。通常，采用通过开关切换多个功率放大器，或者采用可重构结构的功率放大器，是对于各个频带最优设计的最佳电路的解决方案，但是，这些结构只能在某一个时刻工作在一个频段，很难实现同时工作在多频带的要求，并且它还存在占用面积大，电路复杂，成本较高的缺点。
因此只采用一个匹配电路就同时满足两个既定频率点的阻抗匹配设计方法具有广阔的应用前景。
发明内容
为了解决上述问题，期望实现在各个频带中可以同时放大两个频带的混合射频信号的双频带功率放大器。而且期望实现将与这样的双频带功率放大器相对应的两个频带的混合型号在各个频带中可同时进行阻抗匹配的匹配电路。因此，本发明的目的在于：提供将两个频带的射频信号在各个频带中可同时进行阻抗匹配的匹配电路。
本发明一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路，由设置在射频源和负载之间的全微带结构构成，从射频源流向负载的信号路径中，所述全微带结构包括依次串联的主匹配模块和串联匹配模块，所述串联匹配模块与负载中间并联有并联匹配模块；所述串联匹配模块是特性阻抗Z0与负载阻抗ZL相同的传输线，所述并联匹配模块是对于所述信号路径并联地连接的并联匹配网络；
该双频带匹配电路在第一频率f1和第二频率f2两个射频信号处同时实现第一个复阻抗ZD(f1)和第二个复阻抗ZD(f2)所需要的阻抗匹配；当匹配电路射频信号频率为第一频率f1时，由所述主匹配模块进行阻抗匹配，使第一个复阻抗ZD(f1)和负载阻抗ZL进行匹配，同时，所述串联匹配模块的特性阻抗Z0，串联匹配模块不会影响整个匹配电路在第一频率f1的匹配结果，所述并联匹配模块在其信号路径的连接点对于第一频率f1的射频信号为开路状态，并联匹配模块也不会影响匹配电路在第一频率f1的匹配结果；当匹配电路射频信号频率为第二频率f2时，由所述串联匹配模块和所述并联匹配模块进行阻抗匹配，使第二个复阻抗ZD(f2)和负载阻抗ZL进行匹配。
本发明双频带射频功率放大器阻抗匹配电路，其中，所述主匹配模块是L型、T型和π型网络中的其中一种网络。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明匹配电路通过合理的设计各个模块的结构，可同时实现两个频带的阻抗匹配，从而实现同时工作在多频带的要求，该匹配电路能够针对特定的频率的相关复阻抗，在两个频率点附近实现实数阻抗的匹配。该匹配电路结构简单，成本较低，高的缺点。
附图说明
图1是本发明匹配电路的原理方框图；
图2是本发明匹配电路的电路设计原理图；
图3是本发明匹配电路实施例的电路原理图；
图4是本发明匹配电路输入阻抗的实部曲线图；
图5是本发明匹配电路输入阻抗的虚部曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。
如图1所示，本发明一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路，由设置在射频源和负载之间的全微带结构构成，从射频源流向负载的信号路径中，所述全微带结构由三个匹配模块构成，包括在射频微波信号的信号路径中依次串联的主匹配模块和串联匹配模块，所述串联匹配模块与负载中间并联有并联匹配模块；通过合理的设计各个模块的结构，可同时实现两个频带的阻抗匹配。
所述串联匹配模块是特性阻抗Z0与负载阻抗ZL相同的传输线，所述并联匹配模块是对于所述信号路径并联地连接的并联匹配网络。
该双频带匹配电路在第一频率f1和第二频率f2两个射频信号处同时实现第一个复阻抗ZD(f1)和第二个复阻抗ZD(f2)所需要的阻抗匹配。
当匹配电路射频信号频率为第一频率f1时，由所述主匹配模块进行阻抗匹配，使第一个复阻抗ZD(f1)和负载阻抗ZL进行匹配，同时，所述串联匹配模块的特性阻抗Z0，串联匹配模块不会影响整个匹配电路在第一频率f1的匹配结果，所述并联匹配模块在其信号路径的连接点对于第一频率f1的射频信号为开路状态，这样并联匹配模块可以忽略无线频率信号也不会影响匹配电路在第一频率f1的匹配结果；
当匹配电路射频信号频率为第二频率f2时，通过调整所述串联匹配模块和所述并联匹配模块进行阻抗匹配，使第二个复阻抗ZD(f2)和负载阻抗ZL进行匹配。
图2为基于图1所示的原理的基础下的具体的电路设计原理图。
该匹配电路的结构由两部分微带结构构成，分别实现两个频率(即第一频率f1和第二频率f2)的阻抗匹配。图2中的第一部分是主匹配模块，该第一部分采用L型、T型和π型网络中的其中一种网络以实现在所述第一频率f1时，在阻抗ZD(f1)和阻抗Z0之间进行阻抗匹配。所有主链路中串联的微带线的特征阻抗Z0必须和负载阻抗ZL相等，即为Z0＝ZL。图2中并联的第二部分是并联匹配模块，在所述第一频率f1时，在和串联支路连接点处提供开路。这样在所述第一频率f1时，阻抗匹配完成之后，后面串联的微带线和并联匹配模块，不会对匹配造成任何影响。并联的第二部分由三段微带线构成，一个在所述第一频率f1时的1/4波长传输线L2一端和主链路并联连接，另一端并联连接一个1/4波长开路短截线L4和一节短路短截线L3。在所述第一频率f1时，在和主链路的连接点处提供开路，不影响第一频率f1的匹配条件。并联的第二部分(并联匹配模块)，在第一部分(串联匹配模块)匹配完成的条件下，通过调节串联微带线L1和短路短截线L3的电长度，使得在所述第二频率f2时，在阻抗ZD(f2)和阻抗Zo之间进行阻抗匹配。其中，串联微带线L5的特征阻抗等于负载阻抗，电长度选择合适的值，以便连接端口。
图3表示基于图2所示的电路设计原理图所涉及的实施例的匹配电路的原理图。
本实施例，参照Cree公司CGH40010HEMT晶体管的datasheet提供的在不同频率下的负载牵引的阻抗值，选取两个频率下的负载阻抗进行双频带匹配电路的设计，选取的频率和相关的负载阻抗值如下：f1＝2.5GHz，ZD(f1)＝19+j*9.2，f2＝1.5GHz，ZD(f2)＝28.15+j*29。本实施例具体的匹配过程如下：所有的传输线的特性阻抗为50欧姆，首先，在第一频率f1＝2.5GHz时，设计电长度为43.3°的传输线L1和电长度为46.4°的开路短截线L2构成的L型匹配电路将复阻抗ZD(f1)＝19+j*9.2匹配到负载阻抗50欧姆，同时串联传输线L3的电长度此时可以为任意值，由于L5为在第一频率f1＝2.5GHz时电长度为90°的开路短截线，所以在和L6、L4的交点处呈现短路状态，又因为L4为在第一频率f1＝2.5GHz时电长度为90°的传输线，因此，在和L3的交点处，提供射频信号开路的状态。这样，第一频率f1＝2.5GHz时，L4、L5和L6不影响匹配条件。其次，通过调节L6和L3的电长度，当在第二频率f2＝1.5GHz时，L6的电长度为34.9°，L3的电长度为42.7°时，ZD(f2)＝28.15+j*29匹配到负载阻抗50欧姆。至此完成两个频点的阻抗变换。图4和图5分别为匹配电路输入阻抗的实部曲线图和虚部曲线图，从图中可以读到，设计出的匹配电路在两个频率下的实际阻抗值分别为：f1＝2.5GHz，ZD(f1)＝19.012+j*9.254，f2＝1.5GHz，ZD(f2)＝28.113+j*28.992。可以看到，实际的仿真得到的阻抗值和需要匹配的阻抗值几乎相等，证明了本发明技术方案的可行性。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.一种双频带射频功率放大器阻抗匹配电路，其特征在于，由设置在射频源和负载之间的全微带结构构成，从射频源流向负载的信号路径中，所述全微带结构包括依次串联的主匹配模块和串联匹配模块，所述串联匹配模块与负载中间并联有并联匹配模块；
所述串联匹配模块是特性阻抗Z0与负载阻抗ZL相同的传输线，所述并联匹配模块是对于所述信号路径并联地连接的并联匹配网络；
该双频带射频功率放大器阻抗匹配电路在第一频率f1和第二频率f2两个射频信号处同时实现第一个复阻抗ZD(f1)和第二个复阻抗ZD(f2)所需要的阻抗匹配；
当匹配电路射频信号频率为第一频率f1时，由所述主匹配模块进行阻抗匹配，使第一个复阻抗ZD(f1)和负载阻抗ZL进行匹配，同时，所述串联匹配模块的特性阻抗Z0，串联匹配模块不会影响整个匹配电路在第一频率f1的匹配结果，所述并联匹配模块在其信号路径的连接点对于第一频率f1的射频信号为开路状态，并联匹配模块也不会影响匹配电路在第一频率f1的匹配结果；
当匹配电路射频信号频率为第二频率f2时，由所述串联匹配模块和所述并联匹配模块进行阻抗匹配，使第二个复阻抗ZD(f2)和负载阻抗ZL进行匹配。
2.根据权利要求1所述双频带射频功率放大器阻抗匹配电路，其特征在于，所述主匹配模块是L型、T型和π型网络中的一种网络。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104410381B (zh) * 2014-10-22 2018-04-13 江苏科技大学 集总参数双频阻抗匹配网络
CN104579189A (zh) * 2015-02-04 2015-04-29 广东工业大学 一种改善射频功率放大器谐波性能的电路结构
CN106301011B (zh) * 2016-10-10 2019-08-02 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种基于双频阻抗匹配的微带整流电路
CN110785940B (zh) * 2017-06-28 2021-12-14 株式会社村田制作所 开关模块
CN107591624B (zh) * 2017-08-17 2020-08-11 海信视像科技股份有限公司 天线、电视终端
CN107483073B (zh) * 2017-09-08 2021-04-23 台州市吉吉知识产权运营有限公司 一种射频匹配电路和射频系统
CN107846196A (zh) * 2017-11-03 2018-03-27 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种对源和负载阻抗不敏感的高功率高效率功率放大器
CN108768315A (zh) * 2018-07-11 2018-11-06 成都嘉纳海威科技有限责任公司 一种基于精确谐波控制的高效率双频f类堆叠功率放大器
CN109873612B (zh) * 2019-01-22 2021-01-08 北京邮电大学 一种基于多阶梯枝节匹配网络的双频带高效率功率放大器
CN112713665A (zh) * 2019-10-24 2021-04-27 王钦戊 微波转电并储能的无线充电器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6188877B1 (en) * 1997-07-03 2001-02-13 Ericsson Inc. Dual-band, dual-mode power amplifier with reduced power loss
CN101674059A (zh) * 2009-09-28 2010-03-17 北京邮电大学 应用于频率依赖性复数阻抗的严格双频带阻抗匹配器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6188877B1 (en) * 1997-07-03 2001-02-13 Ericsson Inc. Dual-band, dual-mode power amplifier with reduced power loss
CN101674059A (zh) * 2009-09-28 2010-03-17 北京邮电大学 应用于频率依赖性复数阻抗的严格双频带阻抗匹配器

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