CN106575953A - 用于微波消融的双频带功率放大器电路 - Google Patents

用于微波消融的双频带功率放大器电路 Download PDF

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Abstract

一种双频带功率放大器包括功率放大器(420)、第一匹配电路(450)、第一辅助电路(470)、第二匹配电路(440)和第二辅助电路(460)。功率放大器(420)具有输入部和输出部并且构造成在第一频率和第二频率下放大输入信号。第一匹配电路(450)电连接到功率放大器(420)的输出部并且构造成在第一频率下使负载阻抗匹配输出阻抗。第一匹配电路(450)和第一辅助电路(470)构造成在第二频率下使负载阻抗匹配输出阻抗。第二匹配电路(440)电连接到功率放大器(420)的输入部并且构造成在第一频率下使源阻抗匹配输入阻抗。第二匹配电路(440)和第二辅助电路(460)构造成在第二频率下使源阻抗匹配输入阻抗。

Description

用于微波消融的双频带功率放大器电路
技术领域
本公开涉及一种用于微波发生器的双频带功率放大器电路。更具体地，本公开涉及一种微波消融发生器，所述微波消融发生器包括一个双频带功率放大器电路，所述双频带功率放大器电路同时放大具有一种频率的信号和具有另一种频率的信号。
背景技术
通常，微波发生器的微波源生成具有单一频率的信号，由功率放大器将所述信号的功率放大至特定幅值。生成的信号通过传输线从微波源行进至功率放大器。传输线的每个端部均为关键边界点，在所述关键边界点处，当关键边界点周围的阻抗不匹配时可能会反射生成的信号。行进信号和反射信号可能会相互重叠或者叠加，这就意味着这些信号在某些地点增强并且在另一些地点衰减。
行进信号和反射信号可以变为驻波，所述驻波造成微波发生器中的功率损失，从而导致低效并且导致性能不能满足需要。而且，当行进信号和反射信号在沿着传输线的一个部位处或者在一个电气部件处的功率累加或相加时，累加的功率可能会超过微波发生器中的电路容量并且造成电路损坏。为此，在微波源和传输线之间或者在传输线和功率放大器之间安置阻抗匹配电路。或者，通常，一个阻抗匹配电路安置在微波源和功率放大器的输入部之间且另一个阻抗匹配电路安置在放大器的输出部和微波发生器的负载(例如，能量输送装置)之间。
在消融手术中，可能会需要将不同频率的信号用以处理不同类型的组织。因此，微波发生器需要生成不同频率的信号以满足消融不同类型组织的需要。用于一种频率的阻抗匹配电路可能无法匹配用于另一种频率的阻抗。换言之，当微波源切换为生成不同频率的信号时，已经匹配先前频率下的阻抗的阻抗匹配电路不能匹配当前频率下的阻抗。因此，微波发生器必须具备多个阻抗匹配电路，所述多个阻抗匹配电路的数量与微波发生器能够生成的频率的数量相等。这就增加了微波发生器的尺寸以及微波发生器的制造成本。
发明内容
本公开限定了一种用于微波发生器的双频带放大器电路，所述双频带放大器电路包括阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路同时匹配用于两种不同且独立的频率的阻抗。
在一个实施例中，双频带功率放大器包括功率放大器、第一匹配电路、第一辅助电路、第二匹配电路和第二辅助电路。功率放大器具有输入部和输出部并且构造成在第一频率和第二频率下放大输入信号。第一匹配电路电连接到功率放大器的输出部并且构造成在第一频率下使负载阻抗匹配功率放大器的输出阻抗。第一辅助电路电连接到功率放大器的输出部并且具有至少两个并联枝节。第一匹配电路和第一辅助电路构造成在第二频率下使负载阻抗匹配功率放大器的输出阻抗。第二匹配电路电连接到功率放大器的输入部并且构造成在第一频率下使源阻抗匹配功率放大器的输入阻抗。第二辅助电路电连接到功率放大器的输入部并且具有至少两个并联枝节。第二匹配电路和第二辅助电路构造成在第二频率下使源阻抗匹配功率放大器的输入阻抗。第一辅助电路的至少两个并联枝节和第二辅助电路的至少两个并联枝节的长度基本等于第一频率的四分之一波长。
在另一个实施例中，所述第一频率远大于第二频率。第一频率可以为2450赫兹(MHz)，第二频率可以为915MHz。
在另一个实施例中，第一匹配电路、第二匹配电路、第一辅助电路、第二辅助电路和功率放大器由传输线电连接。传输线的输入部分的特征阻抗等于源阻抗。传输线的输出部分的特征阻抗等于负载阻抗。
在另一个实施例中，在第一频率下，源阻抗的虚部和功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在第一频率下，负载阻抗的虚部和功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
在另一个实施例中，在第二频率下，源阻抗的虚部和功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在第二频率下，负载阻抗的虚部和功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
在另一个实施例中，第一辅助电路的至少两个并联枝节并联地电连接到功率放大器的输出部。
在另一个实施例中，第二辅助电路的至少两个并联枝节并联地电连接到功率放大器的输入部。
在又一个实施例中，一种微波发生器包括微波能量源、功率放大器、第一匹配电路、第一辅助电路、第二匹配电路和第二辅助电路。微波能量源在第一频率和第二频率下生成输入信号并且具有源阻抗。功率放大器具有输入部和输出部并且构造成在第一频率下和第二频率下放大输入信号。第一匹配电路电连接到功率放大器的输出部并且构造成在第一频率下使负载阻抗匹配功率放大器的输出阻抗。第一辅助电路电连接到功率放大器的输出部并且具有至少两个并联枝节。第一匹配电路和第一辅助电路构造成在第二频率下使负载阻抗匹配功率放大器的输出阻抗。第二匹配电路电连接到功率放大器的输入部并且构造成在第一频率下使源阻抗匹配功率放大器的输入阻抗。第二辅助电路电连接到功率放大器的输入部并且具有至少两个并联枝节。第二匹配电路和第二辅助电路构造成在第二频率下使源阻抗匹配功率放大器的输入阻抗。第一辅助电路的至少两个并联枝节和第二辅助电路的至少两个并联枝节的长度基本等于第一频率的四分之一波长。
在另一个实施例中，所述第一频率远大于第二频率。第一频率可以为2450赫兹(MHz)，第二频率可以为915MHz。
在另一个实施例中，第一匹配电路、第二匹配电路、第一辅助电路、第二辅助电路和功率放大器由传输线电连接。传输线的输入部分的特征阻抗等于源阻抗。传输线的输出部分的特征阻抗等于负载阻抗。
在另一个实施例中，在第一频率下，源阻抗的虚部和功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在第一频率下，负载阻抗的虚部和功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
在另一个实施例中，在第二频率下，源阻抗的虚部和功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在第二频率下，负载阻抗的虚部和功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
在另一个实施例中，第一辅助电路的至少两个并联枝节并联地电连接到功率放大器的输出部。
在又一个实施例中，第二辅助电路的至少两个并联枝节并联地电连接到功率放大器的输入部。
附图说明
参照附图，再结合下面的具体实施方式进行思考，即可理解本公开，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的微波消融系统的示意图；
图2是根据本公开的实施例的图1的微波消融系统中的微波发生器的功能性框图；
图3是普通微波发生器的功能性电路图；
图4是根据本公开的实施例的双频带功率放大器电路的电路图；以及
图5是示出了根据本公开的实施例的用于设计双频带功率放大器电路的方法的流程图。
具体实施方式
根据本公开的双频带功率放大器电路使双频带微波发生器能够同时在两种不同且独立的频率下实现良好性能。换言之，双频带功率放大器电路同时匹配两种不同且独立的频率下的阻抗。双频带微波发生器包括微波源，所述微波源生成具有微波范围频率的信号。微波源固有地具有阻抗值即源阻抗。能量输送装置连接到微波发生器的输出端口，从而将生成的信号传输到能量输送装置。该能量输送装置固有地也具有阻抗值即负载阻抗。在微波源和能量输送装置之间或者在源阻抗和负载阻抗之间，安置有双频带功率放大器电路并且将生成的信号放大到在两种独立且不同的微波频率下足以用于预期性能的幅值。由于源阻抗和功率放大器的输入阻抗之间的失配以及功率放大器的输出阻抗和负载阻抗之间的失配，双频带功率放大器电路包括输入和输出阻抗匹配电路，所述输入和输出匹配电路在两种独立且不同的微波频率下使源阻抗匹配功率放大器的输入阻抗并且使负载阻抗匹配功率放大器的输出阻抗。
术语“微波频率”通常指的是处于300兆赫(MHz)(3×108每秒周期数)至300千兆赫(GHz)(3×1011每秒周期数)的频率范围内的电磁波。
传输线在微波源、双频带功率放大器电路和能量输送装置之间进行连接。术语传输线通常指的是能够用于将信号从一个部件传送到另一个部件的任何传输介质。
图1图解了微波发生器系统10，所述微波发生器系统10包括微波发生器100、能量输送装置110、同轴传输电缆120和绝缘设备150。微波发生器100生成的信号具有微波范围频率，所述微波范围频率适用于预期目的例如消融组织。微波发生器100包括输出端口100a、显示装置102和按钮105。微波发生器100将生成的信号输出到输出端口100a，所述输出端口100a能够与同轴电缆相连。显示装置102可以显示用于设置项目的值，例如生成的信号的频率和功率、以及生成的信号的图像信息譬如类型(例如锯齿型、正弦型、方波型等)。按钮105可以用于设定所述设置项目，以使得用户可以设定频率、功率量和待生成的信号的类型。
微波能量输送装置110包括手柄116、天线118和同轴传输电缆120。手柄116是位于天线118近侧的能量输送装置110的传输部分，所述天线118将输送的能量辐射到环境中。同轴传输电缆120是生成的信号的从输出端口100a到天线118的传输路径。传输路径125包括绝缘设备150、同轴传输电缆120和手柄116。微波能量输送装置110可以包括经皮装置，所述经皮装置具有锐化末端，所述锐化末端构造成穿刺组织以消融目标组织。
绝缘设备150通过微波发生器100的同轴电缆100a连接在微波发生器100和微波能量输送装置110之间。绝缘设备150也可以与能够插入导管的微波能量输送装置、皮肤表面处理微波能量输送装置以及一次性微波能量输送装置或者构造成将微波能量输送到组织180的其它适当装置一起使用。绝缘设备150与能量输送装置110一起固有地具有阻抗值，该阻抗值被称作负载阻抗。负载阻抗会影响从微波发生器100到能量输送装置110的功率输送的效率。为了解释的目的，考虑负载阻抗等于50欧姆的情况。
图2示出的功能性框图图解了图1的微波发生器系统10中的微波发生器100。微波发生器100包括微波源210、输入阻抗匹配电路220、功率放大器230和输出阻抗匹配电路240。微波源210生成具有特定频率的信号，所述特定频率适用于其预期性能例如消融目标组织。该特定频率可以通过根据目标组织的类型考虑有效加热和加热边界来进行选择。例如，微波源210生成频率为915兆赫(MHz)的信号以用于消融肝组织；或者生成频率为2450MHz的信号以用于消融肝组织或者肺组织。在本公开的一个方面中，微波源210可以生成不同频率的信号，所述不同频率适用于消融其它类型的组织，例如胃、肝、肺、肾、肠等中的恶性细胞，并且这样的频率可以是150MHz、433MHz、915MHz、2450MHz和5800MHz。该频率列表作为示例提供并且不限制除了微波频率范围以外的频率范围。
固有地，微波源210具有阻抗值，该阻抗值被称作源阻抗。功率放大器230的输入阻抗与源阻抗一起影响微波源210和功率放大器230之间的功率转移效率。为了解释的目的，考虑微波源210的阻抗值为50欧姆的情况。
当由微波源210生成信号时，生成的信号可能没有执行预期操作的足够功率。功率放大器230随后将生成的信号放大到足以用于预期操作的特定幅值。在此，功率放大器230固有地也具有阻抗值。在本公开的一个方面中，功率放大器230可以具有两个不同的阻抗值：一个阻抗值是从微波源210侧看到的功率放大器230的输入阻抗值；另一个阻抗值是从微波发生器200的输出部看到的功率放大器230的输出阻抗值。在本公开中为了解释的目的将前者称作功率放大器的输入阻抗并且将后者称作功率放大器的输出阻抗。
微波源210、功率放大器230以及微波发生器100的输出端口通常由传输线连接。如果传输线的阻抗不等于或者不匹配微波源210的源阻抗，则生成的信号在连接点处从传输线反射到微波源210。而且，当传输线的阻抗和功率放大器230的输入阻抗不匹配时，行进通过传输线的信号也在连接点处从功率放大器230反射到传输线。这些反射的信号和原始生成的信号相互叠加并且可能会生成驻波，所述驻波消耗功率并且可以破坏微波发生器100的电路，其中，反射信号被加到生成的信号中并且因叠加而得到的幅值可能会超过微波发生器100中的某些电路的容量。输入阻抗匹配电路220使微波源210的源阻抗匹配功率放大器230的输入阻抗，以防止这样的意外损坏。
输入阻抗匹配电路220能够在两种独立且不同的频率下同时使功率放大器230的输入阻抗匹配微波源210的源阻抗。如上所述，微波源210的源阻抗通常为50欧姆。类似地，连接微波发生器100的每个部件的传输线的阻抗通常也为50欧姆。通过将电压信号除以电流信号而沿着传输线测量传输线的特征阻抗。因此，当传输线的特征阻抗恒定时，信号不会沿着传输线从微波源反射到功率放大器，原因在于源阻抗和负载阻抗匹配传输线的特征阻抗即50欧姆。
以相同的方式，输出阻抗匹配电路240使负载阻抗匹配功率放大器230的输出阻抗，所述负载阻抗是连接到微波发生器100的能量输送装置(例如，图1的能量输送装置110)的阻抗值。以这种方式，微波发生器100能够在小反射或无反射的情况下或者在小能量损耗或无能量损耗的情况下经由功率放大器230将生成的信号传输到能量输送装置。
通常，阻抗是复数形式即a+jb这样的形式，其中，a和b是实数且j代表复数的虚部。例如，如果功率放大器230的输入阻抗是a+jb，则输入阻抗匹配电路将源阻抗匹配成功率放大器230的输入阻抗的共轭即a-jb。以相同的方式，当功率放大器230的输出阻抗是c+jd时，输出阻抗匹配电路240将负载阻抗匹配成功率放大器230的输出阻抗的共轭即c-jd。
然而，当微波源210生成信号时，匹配电路220和240通常只能匹配单一频率f1下的阻抗。该限制主要是匹配电路的部件(具体为电容器和电感器)的函数。例如，电容值为C的电容器具有的阻抗值，其中，ω是频率f的角频率且j代表复数值的虚部，电感值为L的电感器具有的阻抗值。因此，电容器和电感器的阻抗取决于信号的频率。
为了进一步描述阻抗匹配，参照图3进行说明。在图3中，微波发生器300是典型的示例性微波发生器，其中，阻抗匹配电路只能在单一频率下匹配阻抗。微波发生器300包括微波源310、输入阻抗匹配电路320、功率放大器330和输出阻抗匹配电路340。能量输送装置350连接到输出阻抗匹配电路340或者微波发生器300的输出端口。源阻抗ZS代表微波源310的阻抗，所述微波源310生成频率为f1的信号，负载阻抗ZL代表能量输送装置350的阻抗。
源阻抗ZS可以代表微波源310的阻抗值或者在功率放大器330的输入侧的所有电气部件的整体阻抗值，这些电气部件包括输入匹配电路320、微波源310和传输线。换言之，源阻抗ZS是从功率放大器330的输入端口侧看到的阻抗值。ZIN是功率放大器330的输入阻抗。负载阻抗ZL代表能量输送装置350的阻抗值或者在功率放大器330的输出侧的所有电气部件的整体阻抗值，这些电气部件包括输出匹配电路340、能量输送装置350和传输线。换言之，负载阻抗ZL是从功率放大器330的输出端口侧看到的阻抗值。ZOUT是功率放大器330的输出阻抗。
功率放大器330的输入阻抗ZIN通常不等于源阻抗ZS并且功率放大器330的输出阻抗ZOUT通常不等于负载阻抗ZL，因此需要使用如上所述的匹配电路。输入阻抗匹配电路320使源阻抗ZS匹配功率放大器330的输入阻抗ZIN。因此，在功率放大器330和源310之间不会有信号反射。以相同的方式，输出阻抗匹配电路340使负载阻抗ZL匹配功率放大器的输出阻抗ZOUT。因此，在功率放大器330和负载350之间不会存在信号反射。
然而，因为输入阻抗匹配电路320和输出阻抗匹配电路340设计成在由微波发生器300生成的信号的单一频率f1下匹配阻抗，所以输入阻抗匹配电路320和输出阻抗匹配电路340可能无法匹配另一种频率f2下的阻抗，所述另一种频率f2与频率f1不同。如上所述，输入阻抗匹配电路320和输出阻抗匹配电路340中的电抗部件和/或电容部件改变频率f2下的源阻抗和负载阻抗，导致源阻抗和功率放大器的输入阻抗之间的失配以及负载阻抗和功率放大器的输出阻抗之间的失配。
图4示出的电路图图解了双频带微波发生器400，所述双频带微波发生器400能够在两种不同且独立的频率f1和f2下生成信号并且同时放大信号。双频带微波发生器400包括微波源410、功率放大器420、输入阻抗匹配电路440、输出阻抗匹配电路450、辅助输入阻抗匹配电路460和辅助输出阻抗匹配电路470。输入阻抗匹配电路440和输出阻抗匹配电路450用于在第一频率f1下匹配阻抗，辅助输入阻抗匹配电路460和辅助输出阻抗匹配电路470用于在第二频率f2下匹配阻抗。
微波源410示出为具有源阻抗ZS并且能量输送装置430连接到双频带微波发生器400的输出端口且示出为具有负载阻抗ZL。如图3所示，输入阻抗匹配电路440和输出阻抗匹配电路450在第一频率f1下匹配阻抗，就像输入阻抗匹配电路320和输出阻抗匹配电路340匹配阻抗那样。输入阻抗匹配电路440在第一频率f1下使源阻抗ZS匹配功率放大器420的输入阻抗ZIN1，输出阻抗匹配电路450在第一频率f1下使负载阻抗ZL匹配功率放大器420的输出阻抗ZOUT1。
当微波源410生成的信号具有独立于且明显不同于第一频率f1的第二频率f2时，输入阻抗匹配电路440和输出阻抗匹配电路450可能无法在第二频率f2下匹配阻抗值。为了弥补该缺陷，辅助输入阻抗匹配电路460在第二频率f2下使源阻抗ZS匹配功率放大器420的输入阻抗ZIN2，并且辅助输出阻抗匹配电路470在第二频率f2下使负载阻抗ZL匹配功率放大器420的输出阻抗ZOUT2。
辅助输入阻抗匹配电路460包括第一并联枝节462和第二并联枝节464，所述第一并联枝节462和第二并联枝节464并联地位于输入阻抗匹配电路440和源410之间。第一并联枝节462和第二并联枝节464具有第一频率f1的90度电长度或者第一频率f1的四分之一波长，这就意味着第一并联枝节462和第二并联枝节464的物理长度SL基本等于第一频率f1的波长的四分之一，如下所示：
其中，λ是频率f1的波长，υ代表光速，或者在此情况中，υ代表在第一并联枝节462和第二并联枝节464中的电子运动速度。
通常，在传输线中运动的电子速度因特征阻抗而小于光速。因此，当考虑到特征阻抗时，下式给出了传输线的四分之一波长：
其中，υc是光束，εr是介电常数，所述介电常数εr与传输线的特征阻抗相关。频率f1的四分之一波长并联枝节被认为是开路造成的无限大阻抗或者简单地认定为不影响频率f1下的整个电路的阻抗。
在实践中，并联枝节的物理长度可能因传输线中的其它相关参数而不会恰好等于频率的四分之一波长。因此，并联枝节的物理长度可以近似成使得并联枝节的物理长度可以大于或者小于频率的准确的四分之一波长并且还可以进行微调或者调节。
因为辅助输入阻抗匹配电路460的第一并联枝节462和第二并联枝节464具有第一频率f1的四分之一波长，所以在第一频率f1下，第一并联枝节462和第二并联枝节464的阻抗值是无限大即∞。因此，当输入匹配电路440看到辅助输入阻抗匹配电路460的阻抗和源阻抗ZS时，输入阻抗匹配电路440仅看到源阻抗ZS，如以下的计算公式所示：
以这种方式，辅助输入阻抗匹配电路460不会影响第一频率f1下的源阻抗ZS。然而，输入阻抗匹配电路440的阻抗在第二频率fs下改变。因此，输入阻抗匹配电路440和辅助输入阻抗匹配电路460能够一起在第一频率f1下使源阻抗ZS匹配功率放大器420的输入阻抗ZIN1并且在第二频率f2下匹配输入阻抗ZIN2，其中，f1和f2不同并且相互独立。辅助输出阻抗匹配电路470与辅助输入阻抗匹配电路460相类似并且包括第三并联枝节472和第四并联枝节474，所述第三并联枝节472和第四并联枝节474位于输出阻抗匹配电路450和负载ZL之间并且与它们并联。第三并联枝节472和第四并联枝节474具有第一频率f1的四分之一波长，这意味着第三并联枝节472和第四并联枝节474的长度SL也基本等于第一频率f1的波长的四分之一。与四分之一波长的枝节462和464一样，四分之一波长的并联枝节472、474被认为是开路造成的无限大阻抗并且简单地认定为不影响第二频率f2下的整个电路的输出阻抗，这就意味着输出阻抗匹配电路450仅看到负载阻抗ZL，正如参照输入阻抗匹配电路440描述的那样。
输出阻抗匹配电路450和辅助输出阻抗匹配电路470以与输入阻抗匹配电路440和辅助输入阻抗匹配电路460相同的方式工作。具体地，输出阻抗匹配电路450在第一频率f1下使负载阻抗ZL匹配功率放大器420的输出阻抗ZOUT1。辅助输出阻抗匹配电路470在第二频率f2下使负载阻抗ZL匹配功率放大器420的输出阻抗ZOUT2，同时辅助输出阻抗匹配电路470不会影响第一频率f1下的负载阻抗ZL。
通过将这些辅助输入阻抗匹配电路460和辅助输出阻抗匹配电路470电连接在图3的功率放大器300周围，双频带微波发生器400能够在两种独立且不同的频率下执行信号生成并同时放大信号。以这种方式，可以降低双频带微波发生器400的尺寸和制造成本。
并联枝节462、464、472和474的参数可以变化，使得能够在不背离本公开的范围的前提下将它们调整为允许从多种频率中选择f2。
图5示出的流程图图解了用于设计双频带微波发生器的双频带功率放大器电路以在两种独立且不同的频率下同时匹配阻抗的方法500。
该方法起始于步骤510，其中，针对双频带功率放大器电路的预定性能确定双频带功率放大器电路中的功率放大器的第一输入阻抗和第一输出阻抗。第一输入阻抗可以是在第一频率下双频带功率放大器电路中的功率放大器的从双频带微波发生器的微波源看到的阻抗值，第一输出阻抗可以是在第一频率下功率放大器的从双频带功率放大器电路的输出端口看到的阻抗值。在步骤520中，针对双频带功率放大器电路的预定性能确定功率放大器的第二输入阻抗和第二输出阻抗。第二输入阻抗可以是在第二频率下功率放大器的从微波源看到的阻抗值，第二输出阻抗可以是在第二频率下功率放大器的从双频带功率放大器电路的输出端口看到的阻抗值。
在步骤530中，输入阻抗匹配电路电连接在微波源和功率放大器之间，以在第一频率下使源阻抗匹配功率放大器的第一输入阻抗。在步骤540中，输出阻抗匹配电路还电连接在双频带功率放大器电路的输出端口和功率放大器之间，以在第一频率下使负载阻抗匹配功率放大器的第一输出阻抗。
关于匹配阻抗，在第一频率下，源阻抗的虚部和功率放大器的第一输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，这意味着它们具有不同的符号，并且在第一频率下，负载阻抗的虚部和功率放大器的第一输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。以相同的方式，在第二频率下，源阻抗的虚部和功率放大器的第二输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在第二频率下，负载阻抗的虚部和功率放大器的第二输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
在步骤550中，确定辅助输入阻抗匹配电路的第一并联枝节和第二并联枝节的尺寸，以在第二频率下使源阻抗匹配功率放大器的第二输入阻抗。第一并联枝节和第二并联枝节具有基本相等的长度，即为第一频率的四分之一波长。因为第一并联枝节和第二并联枝节在第一频率下用作开路，所以辅助输入阻抗匹配电路不会影响第一频率下的源阻抗。在步骤560中，确定辅助输出阻抗匹配电路的第三并联枝节和第四并联枝节的尺寸，以在第二频率下使负载阻抗匹配功率放大器的第二输出阻抗。第三并联枝节和第四并联枝节具有基本相等的长度，即为第一频率的四分之一波长。因为第三并联枝节和第四并联枝节在第一频率下用作开路，所以辅助输出阻抗匹配电路不会影响第一频率下的负载阻抗。
并联枝节的尺寸包括宽度、长度和厚度。宽度或者长度越小，则阻抗越大；厚度越厚，则阻抗越大。因此，通过调节并联枝节的宽度、长度或者厚度，辅助输入和输出阻抗匹配电路就可以调整为在两种不同且独立的频率下使源阻抗和负载阻抗匹配功率放大器的输入阻抗和输出阻抗。在此，第一、第二、第三和第四并联枝节的长度被固定为第一频率的四分之一波长。然而，也可以调节长度以折衷解决并联枝节中的现实缺陷从而用作四分之一波长的并联枝节。
在步骤570中，辅助输入阻抗匹配电路电连接在微波源和功率放大器之间。辅助输入阻抗匹配电路的第一并联枝节和第二并联枝节与微波源和功率放大器并联地电连接。在步骤580中，辅助输出阻抗匹配电路电连接在功率放大器和输出负载之间。辅助输出阻抗匹配电路的第三并联枝节和第四并联枝节与功率放大器和双频带功率放大器电路的输出端口并联地电连接。通过执行方法500的这些步骤，双频带功率放大器电路能够在两种独立且不同的频率下将由微波源生成的信号同时放大至预定幅值。
在一个实施例中，辅助输入阻抗匹配电路、输入匹配电路、功率放大器、输出阻抗匹配电路和辅助输出阻抗匹配电路依序串联地电连接。在另一个实施例中，辅助输入阻抗匹配电路和输入匹配电路可以改变它们的连接顺序，并且输出阻抗匹配电路和辅助输出阻抗匹配电路也可以改变它们的连接顺序。
因为可以实施其它的修改方案和变型方案以适应特定的操作要求和环境，所以本领域技术人员应当理解的是，本公开并不局限于在本公开中所描述的示例并且可以涵盖没有背离本公开的精神或者范围的其它的变型方案和修改方案。

Claims (20)

1.一种双频带功率放大器，包括：
功率放大器，所述功率放大器具有输入部和输出部并且构造成在第一频率和第二频率下放大输入信号；
第一匹配电路，所述第一匹配电路电连接到所述功率放大器的输出部并且构造成在所述第一频率下使负载阻抗匹配所述功率放大器的输出阻抗；
第一辅助电路，所述第一辅助电路电连接到所述功率放大器的输出部，所述第一辅助电路具有至少两个并联枝节，其中，所述第一匹配电路和所述第一辅助电路构造成在所述第二频率下使所述负载阻抗匹配所述功率放大器的输出阻抗；
第二匹配电路，所述第二匹配电路电连接到所述功率放大器的输入部并且构造成在所述第一频率下使源阻抗匹配所述功率放大器的输入阻抗；以及
第二辅助电路，所述第二辅助电路电连接到所述功率放大器的输入部，所述第二辅助电路具有至少两个并联枝节，其中，所述第二匹配电路和所述第二辅助电路构造成在所述第二频率下使所述源阻抗匹配所述功率放大器的输入阻抗，
其中，所述第一辅助电路的所述至少两个并联枝节和所述第二辅助电路的所述至少两个并联枝节的长度基本等于所述第一频率的四分之一波长。
2.根据权利要求1所述的双频带功率放大器，其中，所述第一频率远大于所述第二频率。
3.根据权利要求2所述的双频带功率放大器，其中，所述第一频率是2450兆赫(MHz)，所述第二频率是915MHz。
4.根据权利要求1所述的双频带功率放大器，其中，所述第一匹配电路、第二匹配电路、第一辅助电路、第二辅助电路和所述功率放大器由传输线电连接。
5.根据权利要求4所述的双频带功率放大器，其中，所述传输线的输入部分的特征阻抗等于所述源阻抗。
6.根据权利要求4所述的双频带功率放大器，其中，所述传输线的输出部分的特征阻抗等于所述负载阻抗。
7.根据权利要求1所述的双频带功率放大器，其中，在所述第一频率下，所述源阻抗的虚部和所述功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在所述第一频率下，所述负载阻抗的虚部和所述功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
8.根据权利要求1所述的双频带功率放大器，其中，在所述第二频率下，所述源阻抗的虚部和所述功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在所述第二频率下，所述负载阻抗的虚部和所述功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
9.根据权利要求1所述的双频带功率放大器，其中，所述第一辅助电路的所述至少两个并联枝节并联地电连接到所述功率放大器的输出部。
10.根据权利要求1所述的双频带功率放大器，其中，所述第二辅助电路的所述至少两个并联枝节并联地电连接到所述功率放大器的输入部。
11.一种微波发生器，包括：
微波能量源，所述微波能量源在第一频率和第二频率下生成输入信号并且具有源阻抗；
功率放大器，所述功率放大器具有输入部和输出部并且构造成在所述第一频率下和所述第二频率下放大从所述微波能量源接收的输入信号；
负载，所述负载电连接到所述功率放大器的输出部并且具有负载阻抗；
第一匹配电路，所述第一匹配电路电连接到所述功率放大器的输出部并且构造成在所述第一频率下使所述负载阻抗匹配所述功率放大器的输出阻抗；
第一辅助电路，所述第一辅助电路电连接到所述功率放大器的输出部，所述第一辅助电路具有至少两个并联枝节，其中，所述第一匹配电路和所述第一辅助电路构造成在所述第二频率下使所述负载阻抗匹配所述功率放大器的输出阻抗；
第二匹配电路，所述第二匹配电路构造成在所述第一频率下使所述源阻抗匹配所述功率放大器的输入阻抗；以及
第二辅助电路，所述第二辅助电路电连接到所述功率放大器的输入部，所述第二辅助电路具有至少两个并联枝节，其中，所述第二匹配电路和所述第二辅助电路构造成在所述第二频率下使所述源阻抗匹配所述功率放大器的输入阻抗，
其中，所述第一辅助电路的所述至少两个并联枝节和所述第二辅助电路的所述至少两个并联枝节的长度基本等于所述第一频率的四分之一波长。
12.根据权利要求11所述的微波发生器，其中，所述第一频率远大于所述第二频率。
13.根据权利要求12所述的微波发生器，其中，所述第一频率是2450兆赫(MHz)，所述第二频率是915MHz。
14.根据权利要求11所述的微波发生器，其中，所述微波能量源、第一匹配电路、第二匹配电路、第一辅助电路、第二辅助电路和所述功率放大器由传输线电连接。
15.根据权利要求14所述的微波发生器，其中，所述传输线的输入部分的特征阻抗等于所述源阻抗。
16.根据权利要求14所述的微波发生器，其中，所述传输线的输出部分的特征阻抗等于所述负载阻抗。
17.根据权利要求11所述的微波发生器，其中，在所述第一频率下，所述源阻抗的虚部和所述功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在所述第一频率下，所述负载阻抗的虚部和所述功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
18.根据权利要求11所述的微波发生器，其中，在所述第二频率下，所述源阻抗的虚部和所述功率放大器的输入阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°，并且在所述第二频率下，所述负载阻抗的虚部和所述功率放大器的输出阻抗的虚部具有基本相等的幅值且相位差为180°。
19.根据权利要求11所述的微波发生器，其中，所述第一辅助电路的所述至少两个并联枝节并联地电连接到所述功率放大器的输出部。
20.根据权利要求11所述的微波发生器，其中，所述第二辅助电路的所述至少两个并联枝节并联地电连接到所述功率放大器的输入部。
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