CN106067768A - 宽带内匹配功率放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带内匹配功率放大器，它包括输入端口、兰格耦合器、带通滤波阻抗变换网络、稳定网络、功率芯片和输出端口，输入端口与第一兰格耦合器的第一端口连接，第一兰格耦合器的第三端口和第四端口分别与第一带通滤波阻抗变换网络和第三通滤波阻抗变换电路的输入连接，第一带通滤波阻抗变换网络的输出端与第一稳定网络的输入连接，第一稳定网络的输出与第一功率芯片的第一端连接，第一功率芯片的第二端与第三带通滤波阻抗变换网络的输入连接，第三带通滤波阻抗变换网络的输出与第二兰格耦合器的第一端口连接。宽带内匹配功率放大器能同时兼顾宽带和较高的增益指标，利用兰格耦合器进行功率合成，改善了输入输出驻波，方便前后级多管级联使用。

Description

宽带内匹配功率放大器
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是一种宽带内匹配功率放大器。
背景技术
通信、雷达及微波测量等系统都需要内匹配功率放大器。
在内匹配功率放大器的设计中，常用的提高带宽的方式主要有4种：平衡式放大器、负反馈式放大器、有耗匹配式放大器、有源匹配式放大器。平衡式放大器能做到倍频或略宽；负反馈式放大器由于引入了反馈电阻，以牺牲增益为代价扩展频率而且降低了输出功率；有耗匹配式放大器同样会降低增益；有源匹配放大器可以获得10倍频程的放大，但其直流功耗大，级间匹配困难，可靠性较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽带内匹配功率放大器，能同时兼顾宽带和较高的增益指标，用于宽带系统的射频信号放大。利用兰格耦合器进行功率合成，改善了输入输出驻波，方便前后级多管级联使用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：宽带内匹配功率放大器，它包括输入端口、兰格耦合器、带通滤波阻抗变换网络、稳定网络、功率芯片和输出端口，所述的输入端口与第一兰格耦合器的第一端口连接，第一兰格耦合器的第三端口和第四端口分别与第一带通滤波阻抗变换网络和第三通滤波阻抗变换电路的输入连接，第一带通滤波阻抗变换网络的输出端与第一稳定网络的输入连接，第一稳定网络的输出与第一功率芯片的第一端连接，第一功率芯片的第二端与第三带通滤波阻抗变换网络的输入连接，第三带通滤波阻抗变换网络的输出与第二兰格耦合器的第一端口连接；第二带通滤波阻抗变换网络的输出端与第二稳定网络的输入连接，第二稳定网络的输出与第二功率芯片的第一端连接，第二功率芯片的第二端与第四带通滤波阻抗变换网络的输入连接，第四带通滤波阻抗变换网络的输出与第二兰格耦合器的第二端口连接，第二兰格耦合器的第三端扣与输出端口连接。
所述的带通滤波阻抗变换网络包括多个电容和多个电感，第一兰格耦合器的第三端口与第一电容连接，第一电容的第二端与第二电感的一端连接，第一电感与第二电容并联后一端接地，另一端与第一电容的第二端连接，第二电感的另一端分别与第三电容和第四电容的第一端连接，第三电容的另一端接地，第五电容和第三电感并联后一端接地，另一端与第四电容的第二端连接，第四电容的第二端还与第六电容连接，第六电容的第二端与稳定网络的输入端连接。
所述的稳定网络包括并联的第七电容和第一电阻，并联的第七电容和第一电阻的一端与第六电容的第二端连接，另一端与功率芯片的第一端连接。
所述的稳定网络通过金丝组与功率芯片的第一端连接，所述的功率芯片的第二端通过金丝组与第三带通滤波阻抗变换网络的输入端连接。
所述的金丝组为并联的两根金丝。
所述的第一兰格耦合器的第二端与第一负载的一端连接，第一负载的另一端接地；第二兰格耦合器的第四端与第二负载的一端连接，第二负载的另一端接地。
所述的输入端口和输出端口均为50Ω端口。
所述的金丝为25um金丝。
所述的第一负载和第二负载均为50Ω负载。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种宽带内匹配功率放大器，能同时兼顾宽带和较高的增益指标，用于宽带系统的射频信号放大。利用兰格耦合器进行功率合成，改善了输入输出驻波，方便前后级多管级联使用。
附图说明
图1为宽带内匹配功率放大器原理框图；
图2本发明的电路图；
图3为宽带内匹配功率放大器增益(S(2,1))曲线图；
图4为宽带内匹配功率放大器输入驻波曲线图；
图中，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，C5-第五电容，C6-第六电容，C7-第七电容，C8-第八电容，C9-第九电容，C10-第十电容，C11-第十一电容，C12-第十二电容，C13-第十三电容，L1-第一电感，L2-第二电感，L3-第三电感，L4-第四电感，L5-第五电感，L6-第六电感，R1-第一电阻，die-功率芯片，bond1-第一金丝，bond2-第二金丝，bond3-第三金丝，bond4-第四金丝。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，宽带内匹配功率放大器，它包括输入端口、兰格耦合器、带通滤波阻抗变换网络、稳定网络、功率芯片和输出端口，所述的输入端口与第一兰格耦合器的第一端口连接，第一兰格耦合器的第三端口和第四端口分别与第一带通滤波阻抗变换网络和第三通滤波阻抗变换电路的输入连接，第一带通滤波阻抗变换网络的输出端与第一稳定网络的输入连接，第一稳定网络的输出与第一功率芯片的第一端连接，第一功率芯片的第二端与第三带通滤波阻抗变换网络的输入连接，第三带通滤波阻抗变换网络的输出与第二兰格耦合器的第一端口连接；第二带通滤波阻抗变换网络的输出端与第二稳定网络的输入连接，第二稳定网络的输出与第二功率芯片的第一端连接，第二功率芯片的第二端与第四带通滤波阻抗变换网络的输入连接，第四带通滤波阻抗变换网络的输出与第二兰格耦合器的第二端口连接，第二兰格耦合器的第三端扣与输出端口连接。
所述的带通滤波阻抗变换网络包括多个电容和多个电感，第一兰格耦合器的第三端口与第一电容连接，第一电容的第二端与第二电感的一端连接，第一电感与第二电容并联后一端接地，另一端与第一电容的第二端连接，第二电感的另一端分别与第三电容和第四电容的第一端连接，第三电容的另一端接地，第五电容和第三电感并联后一端接地，另一端与第四电容的第二端连接，第四电容的第二端还与第六电容连接，第六电容的第二端与稳定网络的输入端连接。
所述的稳定网络包括并联的第七电容和第一电阻，并联的第七电容和第一电阻的一端与第六电容的第二端连接，另一端与功率芯片的第一端连接。
所述的稳定网络通过金丝组与功率芯片的第一端连接，所述的功率芯片的第二端通过金丝组与第三带通滤波阻抗变换网络的输入端连接。
所述的金丝组为并联的两根金丝。
所述的第一兰格耦合器的第二端与第一负载的一端连接，第一负载的另一端接地；第二兰格耦合器的第四端与第二负载的一端连接，第二负载的另一端接地。
所述的输入端口和输出端口均为50Ω端口。
所述的金丝为25um金丝。
所述的第一负载和第二负载均为50Ω负载。
如图2所示，在本发明中第一兰格耦合器的第三端口与第一电容C1连接，第一电容C1的第二端与第二电感L2的一端连接，第一电感L1与第二电容C2并联后一端接地，另一端与第一电容C1的第二端连接，第二电感L2的另一端分别与第三电容C3和第四电容C4的第一端连接，第三电容C3的另一端接地，第五电容C5和第三电感L3并联后一端接地，另一端与第四电容C4的第二端连接，第四电容C4的第二端还与第六电容C6连接，第六电容C6的另一端与并联的第七电容C7和第一电阻R1的一端连接，并联的第七电容C7和第一电阻R1的另一端与并联的第一金丝bond1和第二金丝bond2的一端连接，并联的第一金丝bond1和第二金丝bond2的另一端与功率芯片die的第一端连接，功率芯片die的第二端与并联的第三金丝bond3和第四金丝bond4的一端连接，功率芯片die的第三端接地，并联的第三金丝bond3和第四金丝bond4的另一端与第八电容C8连接，第八电容C8的第二端与第五电感L5连接，第四电感L4与第九电容C9并联后一端与第八电容C8的第二端连接，另一端接地，第五电感L5的另一端分别与第十电容C10和第十一电容C11连接，第十电容C10的另一端接地，第十一电容C11的第二端与第十三电容C13连接，第十二电容C12和第六电感L6并联后一端与第十一电容C11的第二端，另一端接地，第十三电容C13的另一端与第二兰格耦合器的第一端口连接。
如图3和4所示为利用ADS软件对设计的宽带内匹配功率放大器进行建模、仿真，得到放大器的增益、输入驻波曲线，通过仿真结果可以看出，宽带内匹配功率放大器在4-8GHz内具有10.3±0.5dB的增益，频带内输入驻波小于1.4dB，非常适合于实际应用。

Claims (9)

1.宽带内匹配功率放大器，其特征在于：它包括输入端口、兰格耦合器、带通滤波阻抗变换网络、稳定网络、功率芯片和输出端口，所述的输入端口与第一兰格耦合器的第一端口连接，第一兰格耦合器的第三端口和第四端口分别与第一带通滤波阻抗变换网络和第三通滤波阻抗变换电路的输入连接，第一带通滤波阻抗变换网络的输出端与第一稳定网络的输入连接，第一稳定网络的输出与第一功率芯片的第一端连接，第一功率芯片的第二端与第三带通滤波阻抗变换网络的输入连接，第三带通滤波阻抗变换网络的输出与第二兰格耦合器的第一端口连接；第二带通滤波阻抗变换网络的输出端与第二稳定网络的输入连接，第二稳定网络的输出与第二功率芯片的第一端连接，第二功率芯片的第二端与第四带通滤波阻抗变换网络的输入连接，第四带通滤波阻抗变换网络的输出与第二兰格耦合器的第二端口连接，第二兰格耦合器的第三端扣与输出端口连接。
2.根据权利要求1所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的带通滤波阻抗变换网络包括多个电容和多个电感，第一兰格耦合器的第三端口与第一电容连接，第一电容的第二端与第二电感的一端连接，第一电感与第二电容并联后一端接地，另一端与第一电容的第二端连接，第二电感的另一端分别与第三电容和第四电容的第一端连接，第三电容的另一端接地，第五电容和第三电感并联后一端接地，另一端与第四电容的第二端连接，第四电容的第二端还与第六电容连接，第六电容的第二端与稳定网络的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的稳定网络包括并联的第七电容和第一电阻，并联的第七电容和第一电阻的一端与第六电容的第二端连接，另一端与功率芯片的第一端连接。
4.根据权利要求3所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的稳定网络通过金丝组与功率芯片的第一端连接，所述的功率芯片的第二端通过金丝组与第三带通滤波阻抗变换网络的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的金丝组为并联的两根金丝。
6.根据权利要求1所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的第一兰格耦合器的第二端与第一负载的一端连接，第一负载的另一端接地；第二兰格耦合器的第四端与第二负载的一端连接，第二负载的另一端接地。
7.根据权利要求1所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的输入端口和输出端口均为50Ω端口。
8.根据权利要求2所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的金丝为25um金丝。
9.根据权利要求6所述的宽带内匹配功率放大器，其特征在于：所述的第一负载和第二负载均为50Ω负载。
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