CN104300921A - 一种超宽带或多频放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超宽带或多频放大器，包括输入匹配网络、放大管和输出匹配网络，所述的输入匹配网络的输出端与放大管的输入端连接，放大管的输出端与输出匹配网络的输入端连接；其具体有点为：能够实现双频及以上频段放大器阻抗的匹配；电路设计方法简单，容易实现；能够实现放大器单管的超宽带阻抗匹配；工作效率比较高，生产成本比较低。

Description

一种超宽带或多频放大器

技术领域

本发明涉及一种应用于超宽带（UWB）系统和多频无线通信系统的放大器，尤其涉及一种能够实现超宽带和多频阻抗匹配的放大器。

背景技术

超宽带(ultra一wideband,UWB)无线电信号通常采用功率谱密度极低的窄脉冲作为信号载体,其在空间环境中很快就衰落并湮没到背景噪声中,具有良好的隐蔽性和抗截获能力,非常适合于军事通信；同时因其占用极大带宽,一般都在1GHz以上，具有极大的信息容量、良好的抗多径性能和极高的时间分辫特性,在高速无线传输与精确定位场合中备受关注。作为通信系统的核心器件，放大器一般带宽是几十MHz，达到1GHz以上带宽的放大器设计方法则是系统设计和研究的重点和难点。

随着无线通信技术的迅猛发展,传统的单频段通信系统逐渐向多频段的方向发展,如3G、LTE、WLAN等系统均工作在多频段。为了满足多频段工作的需求,通信系统的收发信机应具备工作在多个频段的功能,以实现小型化,增加灵活性并减少成本,因此,设计和实现双频工作的放大器具有深远意义,也是当前研究的重点。

当前，多频放大器设计技术有复合左右手技术、π型匹配网络、耦合线技术等，这些技术存在难以设计或者不能够设计任意多频匹配网络，所以应用比较困难。

其具体缺点为：1）难以实现任意频率不同阻抗的双频匹配；2）难以实现双频以上电路不同阻抗的匹配；3）电路计算相对复杂，使得其应用比较困难。

带宽达到GHz的超宽带放大器基本都是应用多路放大并联技术，该技术能够实现宽带化，但应用多个放大管并联，成本高，拓扑面积较大，不利于节约成本和产品小型化的实现。其具体缺点：1）多管并联的生产成本高；2）拓扑面积比较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于多频和超宽带的放大器，该放大器采用输入、输出阻抗匹配技术，同时该技术结合功分技术、阻抗变换技术和合路器技术，以实现放大器电路的输入输出超宽带或多频阻抗匹配。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超宽带或多频放大器，包括输入匹配网络、放大管和输出匹配网络，所述的输入匹配网络的输出端与放大管的输入端连接，放大管的输出端与输出匹配网络的输入端连接；

所述的输入匹配网络包括第一功分器、第一阻抗变换器组和第一滤波器组，所述的第一功分器具有一个输入端口和至少两个输出端口，第一阻抗变换器组由多个第一阻抗变换器组成，第一阻抗变换器的数量与第一功分器的输出端口数量相等，第一滤波器组由多个第一滤波器组成，第一滤波器的数量与第一阻抗变换器的数量相等，

所述的输出匹配网络包括第二滤波器组、第二阻抗变换器组和第二功分器，所述的第二滤波器组由至少两个第二滤波器组成，第二阻抗变换器组由至少两个第二阻抗变换器组成，第二功分器具有一个总输出端口和至少两个输入端口，第二阻抗变换器的数量与第二滤波器的数量相等，第二功分器的输入端口数量与第二滤波器的数量相等；

射频信号输入到第一功分器的输入端口，第一功分器的每个输出端口与每个第一阻抗变换器的输入端口连接，每个第一阻抗变换器的输出端口与每个第一滤波器的输入端口连接，所有第一滤波器的输出端口组成公共输出端口，公共输出端口与放大器的输入端口连接；

放大器的输出端口与所有的第二滤波器的输入端口连接，每个第二滤波器的输出端口与每个第二阻抗变换器的输入端口连接，每个第二阻抗变换器的输出端口与第二功分器的每个输入端口连接。

所述的放大器为三极管或晶体管。

与现有技术相比，本发明的优点是放大器的输入输出匹配网络多链路独立工作，以实现多频或超宽带。放大管在不同的频率具有不同的阻抗，输入输出匹配电路的作用就是把放大管的输入输出阻抗变换到系统的工作阻抗，如通信系统是50欧姆，就应用匹配电路把放大管的阻抗变换到50欧姆。但普通的π型、L型或耦合型等匹配电路都难以实现GHz的宽频带，复合左右手等技术也很难实现特定频率的多频匹配。而放大管的两边分别用多个滤波器进行阻抗提取，即合路器技术实现，合路器可以实现不同频率的阻抗调谐，也就是解决公共端单独进行阻抗匹配的互影响问题。对放大管的输入端而言，用阻抗变换器把滤波器输入端的阻抗变换成系统阻抗，并与功分器的每一路相连接，实现了整体输入阻抗匹配电路的单输入和单输出，且能够多频单独匹配。同样，对放大管的输出端而言，用阻抗变换器把滤波器的输出端的阻抗变换成系统阻抗，然后与功分器的每一路相连接，并从功分器的公共端输出信号，实现了输出阻抗匹配电路的单一输入和单一输出，且能够多频单独匹配。与现有多频和超宽带技术相比，本发明专利的具有优点为：1、能够实现双频及以上频段放大器阻抗的匹配；2、电路设计方法简单，容易实现；3、能够实现放大器单管的超宽带阻抗匹配；4、工作效率比较高，生产成本比较低。 

附图说明

图1为本发明的结构图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

     一种超宽带或多频放大器，包括输入匹配网络1、放大管2和输出匹配网络3，输入匹配网络1的输出端与放大管2的输入端连接，放大管2的输出端与输出匹配网络3的输入端连接；

输入匹配网络1包括第一功分器4、第一阻抗变换器组5和第一滤波器组6，第一功分器4具有一个输入端口7和三个输出端口41，第一阻抗变换器组5由三个第一阻抗变换器51组成，第一阻抗变换器51的数量与第一功分器4的输出端口8数量相等，第一滤波器组6由三个第一滤波器61组成，第一滤波器61的数量与第一阻抗变换器51的数量相等，

输出匹配网络3包括第二滤波器组9、第二阻抗变换器组10和第二功分器11，第二滤波器组9由三个第二滤波器91组成，第二阻抗变换器组10由三个第二阻抗变换器101组成，第二功分器11具有一个总输出端口111和三个输入端口112，第二阻抗变换器101的数量与第二滤波器91的数量相等，第二功分器11的输入端口112数量与第二滤波器91的数量相等；

射频信号RF输入到第一功分器4的输入端口7，第一功分器4的每个输出端口8与每个第一阻抗变换器51的输入端口连接，每个第一阻抗变换器51的输出端口与每个第一滤波器61的输入端口连接，所有第一滤波器61的输出端口组成公共输出端口G，公共输出端口G与放大器2的输入端口连接；

放大器2的输出端口与所有的第二滤波器91的输入端口连接，每个第二滤波器91的输出端口与每个第二阻抗变换器101的输入端口连接，每个第二阻抗变换器101的输出端口与第二功分器11的每个输入端口连接。放大器2为三极管或晶体管。

Claims (2)

1.一种超宽带或多频放大器，包括输入匹配网络、放大管和输出匹配网络，所述的输入匹配网络的输出端与放大管的输入端连接，放大管的输出端与输出匹配网络的输入端连接；

所述的输入匹配网络包括第一功分器、第一阻抗变换器组和第一滤波器组，所述的第一功分器具有一个输入端口和至少两个输出端口，第一阻抗变换器组由多个第一阻抗变换器组成，第一阻抗变换器的数量与第一功分器的输出端口数量相等，第一滤波器组由多个第一滤波器组成，第一滤波器的数量与第一阻抗变换器的数量相等，

所述的输出匹配网络包括第二滤波器组、第二阻抗变换器组和第二功分器，所述的第二滤波器组由至少两个第二滤波器组成，第二阻抗变换器组由至少两个第二阻抗变换器组成，第二功分器具有一个总输出端口和至少两个输入端口，第二阻抗变换器的数量与第二滤波器的数量相等，第二功分器的输入端口数量与第二滤波器的数量相等；

射频信号输入到第一功分器的输入端口，第一功分器的每个输出端口与每个第一阻抗变换器的输入端口连接，每个第一阻抗变换器的输出端口与每个第一滤波器的输入端口连接，所有第一滤波器的输出端口组成公共输出端口，公共输出端口与放大器的输入端口连接；

放大器的输出端口与所有的第二滤波器的输入端口连接，每个第二滤波器的输出端口与每个第二阻抗变换器的输入端口连接，每个第二阻抗变换器的输出端口与第二功分器的每个输入端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种超宽带或多频放大器，其特征在于所述的放大器为三极管或晶体管。