CN107846198A

CN107846198A - 低损耗功率放大装置

Info

Publication number: CN107846198A
Application number: CN201711010496.0A
Authority: CN
Inventors: 李正军
Original assignee: Chengdu West Well Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu West Well Technology Co Ltd
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2018-03-27

Abstract

本发明公开了低损耗功率放大装置，包括压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器，所述压控衰减器接收射频信号和控制信号，所述压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器依次连接，所述末级功率放大器将射频信号输出；所述压控衰减器用于功率放大器输出功率的调节；所述前置功率放大器用于高线性度和高增益；所述驱动级功率放大器用于提高信号驱动功率；所述末级功率放大器用于信号的进一步放大；本发明通过压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器的相互配合以及压控衰减器有效降低了损耗从而实现了降低整个功率放大器的衰减损耗。

Description

低损耗功率放大装置

技术领域

本发明涉及放大器，具体涉及低损耗功率放大装置。

背景技术

射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。射频功率放大器是对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题作综合考虑的电子电路。在发射系统中，射频功率放大器输出功率的范围可以小至mW，大至数kW，但是这是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出，末前级就必须要有足够高的激励功率电平。

射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求，主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。为了实现有效的能量传输，天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。现有技术中的功率放大器衰减损耗较高，使得信号失真较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的功率放大器衰减损耗较高，使得信号失真较大，目的在于提供低损耗功率放大装置，降低功率放大器的衰减损耗。

本发明通过下述技术方案实现：

低损耗功率放大装置，包括压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器，所述压控衰减器接收射频信号和控制信号，所述压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器依次连接，所述末级功率放大器将射频信号输出；所述压控衰减器用于功率放大器输出功率的调节；所述前置功率放大器用于高线性度和高增益；所述驱动级功率放大器用于提高信号驱动功率；所述末级功率放大器用于信号的进一步放大；所述压控衰减器包括直流电源V1、直流电源V2、电解电容C2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C5、电解电容C6、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述电解电容C2的正极接地，其负极与直流电源V1的正极连接；所述二极管D1的阳极与二极管D3的阳极连接，所述电阻R3一端连接在电解电容C2与直流电源V1连接的线路上，其另一端连接在二极管D1与二极管D3连接的线路上；二极管D1的阴极与二极管D2的阴极连接，所述电阻R4和电阻R5串联，所述二极管D2的阳极与电阻R4连接电阻R5端的另一端连接；所述电阻R5连接电阻R4端的另一端连接二极管D4的阳极，所述二极管D4的阴极与二极管D3的阴极连接；所述电解电容C3的阳极连接在二极管D1与二极管D2连接的线路上，其阴极接地；所述电阻R8一端连接在电解电容C3与二极管D1连接的线路上；所述电解电容C4的阳极连接在二极管D3与二极管D4连接的线路上，其阴极接地；所述电阻R7一端连接在电解电容C4与二极管D3连接的线路上；电阻R6一端连接在电阻R4与电阻R5连接的线路上，其另一端与直流电源V2的正极，其负极接地；所述电解电容C6的负极连接在二极管D2与电阻R4连接的线路上，其阳极连接直流电源V2的负极；所述电解电容C5的负极连接在二极管D4与电阻R5连接的线路上，其阳极连接直流电源V2的负极。

本发明能够达到输出功率大于53dB，输入信号在3dB附近，功率放大器整体增益需要大于50dB，。本发明采用三级放大结构，分别为前置、驱动和末级放大器，较小的输入信号首先经过压控可调衰减器，该电路主要用于功率放大器输出功率的调节。输入信号经过三级电路放大后，在输出端经过耦合器后输出。耦合信号经过衰减和检波后得到电压信号，进而得到控制信号对放大器的输出进行控制。每一级放大电路的增益依次为15dB、25dB、20dB，第一级放大器一般主要考虑高增益和高线性度，此外工作带宽应该宽。本发明的功率放大器主要用于微波源开发，因此对线性指标等要求较低，主要考虑的是充分获得较高的放大器的工作效率和输出功率。第二级放大器的功能是得到较大的信号驱动功率来满足末级芯片的输入要求，最后信号经末级放大得到要求的输出功率。

本发明的压控衰减器以π型衰减器为基础，二极管选用的是HSMP-3814管，由两个负极项链的低失真二极管组成，每个二极管都具有较好的线性度和较低的截止频率，由于寄生电感的影响，压控衰减器上限工作频率约为3GHz。π型衰减电路中的电阻用两个二极管代替可以简化偏置网络，此外还可以提高最大衰减值，代替电阻的两个二极管反向连接，相位相差180度，能够消除信号中的偶次谐波失真。电阻R4和电阻R5为相对应二极管的偏流电阻，其电阻值选取需要足够大来降低插入损耗，其余电阻用于调节二极管间的电流分配。

进一步地，前置功率放大器包括电阻R1、电阻R2、电阻Rg1、电阻Rg2、电解电容C1、放大器U1、放大器U2和放大器U3，所述放大器U2采用INA121，所述放大器U3采用INA128，所述放大器U2的1引脚连接电阻R1，所述电阻R1与电阻R2串联，所述电阻R2与放大器U2的8引脚连接；所述电阻Rg1一端连接在电阻R1与放大器U2连接的线路上，其另一端与电解电容C1的负极连接，所述电解电容C1的正极连接在电阻R2与放大器U2连接的线路上；所述放大器U1的正向输入端连接在电阻R1与电阻R2连接的线路上；放大器U2的5引脚与放大器U3的2引脚连接，所述放大器U2的6引脚与放大器U3的3引脚连接，所述电阻Rg2连接在放大器U3的引脚和8引脚之间。前置功率放大器采用了两个仪表放大器共同构成的前置放大电路，由于隔直电容与电阻Rg1串联，前置功放采用INA121可以降低成本。

进一步地，驱动级功率放大器采用RA07H4047M。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器的相互配合以及压控衰减器有效降低了损耗从而实现了降低整个功率放大器的衰减损耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明压控衰减器结构示意图；

图3为本发明前置功率放大器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1至图3所示，低损耗功率放大装置，包括压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器，所述压控衰减器接收射频信号和控制信号，所述压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器依次连接，所述末级功率放大器将射频信号输出；所述压控衰减器用于功率放大器输出功率的调节；所述前置功率放大器用于高线性度和高增益；所述驱动级功率放大器用于提高信号驱动功率；所述末级功率放大器用于信号的进一步放大；所述压控衰减器包括直流电源V1、直流电源V2、电解电容C2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C5、电解电容C6、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述电解电容C2的正极接地，其负极与直流电源V1的正极连接；所述二极管D1的阳极与二极管D3的阳极连接，所述电阻R3一端连接在电解电容C2与直流电源V1连接的线路上，其另一端连接在二极管D1与二极管D3连接的线路上；二极管D1的阴极与二极管D2的阴极连接，所述电阻R4和电阻R5串联，所述二极管D2的阳极与电阻R4连接电阻R5端的另一端连接；所述电阻R5连接电阻R4端的另一端连接二极管D4的阳极，所述二极管D4的阴极与二极管D3的阴极连接；所述电解电容C3的阳极连接在二极管D1与二极管D2连接的线路上，其阴极接地；所述电阻R8一端连接在电解电容C3与二极管D1连接的线路上；所述电解电容C4的阳极连接在二极管D3与二极管D4连接的线路上，其阴极接地；所述电阻R7一端连接在电解电容C4与二极管D3连接的线路上；电阻R6一端连接在电阻R4与电阻R5连接的线路上，其另一端与直流电源V2的正极，其负极接地；所述电解电容C6的负极连接在二极管D2与电阻R4连接的线路上，其阳极连接直流电源V2的负极；所述电解电容C5的负极连接在二极管D4与电阻R5连接的线路上，其阳极连接直流电源V2的负极。驱动级功率放大器采用RA07H4047M。

前置功率放大器包括电阻R1、电阻R2、电阻Rg1、电阻Rg2、电解电容C1、放大器U1、放大器U2和放大器U3，所述放大器U2采用INA121，所述放大器U3采用INA128，所述放大器U2的1引脚连接电阻R1，所述电阻R1与电阻R2串联，所述电阻R2与放大器U2的8引脚连接；所述电阻Rg1一端连接在电阻R1与放大器U2连接的线路上，其另一端与电解电容C1的负极连接，所述电解电容C1的正极连接在电阻R2与放大器U2连接的线路上；所述放大器U1的正向输入端连接在电阻R1与电阻R2连接的线路上；放大器U2的5引脚与放大器U3的2引脚连接，所述放大器U2的6引脚与放大器U3的3引脚连接，所述电阻Rg2连接在放大器U3的引脚和8引脚之间。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.低损耗功率放大装置，其特征在于，包括压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器，所述压控衰减器接收射频信号和控制信号，所述压控衰减器、前置功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器依次连接，所述末级功率放大器将射频信号输出；所述压控衰减器用于功率放大器输出功率的调节；所述前置功率放大器用于高线性度和高增益；所述驱动级功率放大器用于提高信号驱动功率；所述末级功率放大器用于信号的进一步放大；所述压控衰减器包括直流电源V1、直流电源V2、电解电容C2、电解电容C3、电解电容C4、电解电容C5、电解电容C6、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述电解电容C2的正极接地，其负极与直流电源V1的正极连接；所述二极管D1的阳极与二极管D3的阳极连接，所述电阻R3一端连接在电解电容C2与直流电源V1连接的线路上，其另一端连接在二极管D1与二极管D3连接的线路上；二极管D1的阴极与二极管D2的阴极连接，所述电阻R4和电阻R5串联，所述二极管D2的阳极与电阻R4连接电阻R5端的另一端连接；所述电阻R5连接电阻R4端的另一端连接二极管D4的阳极，所述二极管D4的阴极与二极管D3的阴极连接；所述电解电容C3的阳极连接在二极管D1与二极管D2连接的线路上，其阴极接地；所述电阻R8一端连接在电解电容C3与二极管D1连接的线路上；所述电解电容C4的阳极连接在二极管D3与二极管D4连接的线路上，其阴极接地；所述电阻R7一端连接在电解电容C4与二极管D3连接的线路上；电阻R6一端连接在电阻R4与电阻R5连接的线路上，其另一端与直流电源V2的正极，其负极接地；所述电解电容C6的负极连接在二极管D2与电阻R4连接的线路上，其阳极连接直流电源V2的负极；所述电解电容C5的负极连接在二极管D4与电阻R5连接的线路上，其阳极连接直流电源V2的负极。

2.根据权利要求1所述的低损耗功率放大装置，其特征在于，所述前置功率放大器包括电阻R1、电阻R2、电阻Rg1、电阻Rg2、电解电容C1、放大器U1、放大器U2和放大器U3，所述放大器U2采用INA121，所述放大器U3采用INA128，所述放大器U2的1引脚连接电阻R1，所述电阻R1与电阻R2串联，所述电阻R2与放大器U2的8引脚连接；所述电阻Rg1一端连接在电阻R1与放大器U2连接的线路上，其另一端与电解电容C1的负极连接，所述电解电容C1的正极连接在电阻R2与放大器U2连接的线路上；所述放大器U1的正向输入端连接在电阻R1与电阻R2连接的线路上；放大器U2的5引脚与放大器U3的2引脚连接，所述放大器U2的6引脚与放大器U3的3引脚连接，所述电阻Rg2连接在放大器U3的引脚和8引脚之间。

3.根据权利要求1所述的低损耗功率放大装置，其特征在于，所述驱动级功率放大器采用RA07H4047M。