CN108011599A - 一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构，属于射频功率发大器技术领域。本发明的电路结构包括：输入端依次串联至输出端的输入端、隔直电容C2、PA以及输出匹配网络，还包括：并联于所述PA发射端的负反馈网络；负反馈网络包括：谐振电容C1、谐振电感L1和匹配电感L2；谐振电容C1和谐振电感L1并联，构成选频网络，选频网络串联所述匹配电感L2到地。通过使用本发明的匹配电路结构可以有效抑制功率放大器低频杂波。

Description

一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构及 方法
技术领域
本发明属于射频功率发大器技术领域，特别是涉及一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构及方法。
背景技术
随着通信系统的不断发展，手机的应用在我们的生活中日渐频繁。射频功率放大器(PA)是手机系统的重要组成部分，主要用于信号放大和发射。射频功率放大器将调制后的射频信号放大到一定的功率值，再通过天线发射出去。为了让PA拥有足够高的发射功率，往往需要将PA的信号传输增益(Gain)做的足够高才能够达到大功率传输的要求。但是由于PA Gain的提高，随之带来的将是工作频段之外的杂波信号的放大，而导致PA杂散过大的问题，从而严重影响通信质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构，通过引入选频输入匹配结构，在输入端抑制PA滤除低频部分的信号放大能力，降低PA低频部分的传输增益，有效抑制手机PA低频杂波信号的放大。
本发明的有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构包括：输入端依次串联至输出端的输入端、隔直电容C2、PA以及输出匹配网络，其特征在于，还包括：负反馈网络，并联于所述PA发射端；
所述负反馈网络包括：谐振电容C1、谐振电感L1和匹配电感L2；
所述谐振电容C1和所述谐振电感L1并联，构成选频网络，所述选频网络串联所述匹配电感L2到地。
优选地，所述匹配电路结构中的PA以及输出匹配网络之间还连接有一个或多个中间放大单元，所述中间放大单元包括依次串联的级间匹配网络和PA。
优选地，所述中间放大单元中的PA通过并联背孔到地。
优选地，所述并联至PA发射端的谐振电容C1、谐振电感L1谐振于低频，从而增加第一级低频部分的负反馈阻抗，降低PA输入端低频信号放大能力。
优选地，所述PA为三级PA放大网络，所述三级PA放大网络包括：第一级PA，负反馈网络，第一级间匹配网络，第二级PA，第二级间匹配网络，第三级PA；
所述负反馈网络并联于所述第一级PA的发射端。
此外，本发明还提供一种利用如上所述的有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构进行低频杂波抑制方法，包括：将所述负反馈网络并联于所述匹配电路结构的PA发射端。
优选地，将匹配电路结构中的PA以及输出匹配网络之间连接一个或多个中间放大单元，所述中间放大单元包括依次串联的级间匹配网络和PA。
优选地，将中间放大单元中的PA通过并联背孔到地。
优选地，所述并联至PA发射端的谐振电容C1、谐振电感L1谐振于低频，从而增加第一级低频部分的负反馈阻抗。
采用上述本发明提供的有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构，有效抑制了PA低频杂波信号。
本发明的有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构，电路结构简单，易于实现。
附图说明
图1是本发明所设计PA电路结构；
图2是现有PA的三级放大电路结构；
图3所示为第一级负反馈网络仿真原理图
图4所示为有选频网络和没有选频网络的第一级反馈阻抗仿真结果对比
图5是本发明PA电路结构与现有PA电路结构传输增益对比仿真图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
参见图1，本发明实施例提供一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构。下面结合实施例及附图作进一步详细描述。
在本发明实施例中，采用三级功率放大器的设计结构，输出端可以获得更大的输出功率和增益。如图1所示，所述匹配电路结构包括输入隔直电容C2，第一级PA，负反馈网络，级间匹配网络1，第二级PA，级间匹配网络2，第三级PA以及输出匹配网络。所述匹配电路结构输入端依次通过输入电容C2，第一级PA，级间匹配1，第二级PA，级间匹配2，第三级PA以及输出匹配网络串联至输出端。
负反馈网络并联于第一级PA的发射端。负反馈网络包括：谐振电容C1、谐振电感L1和匹配电感L2。谐振电容C1和谐振电感L1并联，构成选频网络，选频网络串联匹配电感L2到地。
如图1所示，信号从输入端输入，所述匹配电路结构输入隔直电容C2主要用于DC的隔直作用。信号经过第一级PA进行第一次放大后作为第二级PA的输入，信号经过第二级PA、第三级PA放大最后输出，这样可以产生更大的输出功率。
如图1所示，级间匹配网络1、第二级PA、级间匹配网络2、第三级PA构成中间放大单元3。需要说明的是在本发明实施例中，中间放大单元3不局限于两级，可以为一级或两级以上。本发明实施例提供的匹配电路结构在第一级PA以及输出匹配网络之间还连接有一个或多个PA，每增加一级PA增加一些功率，降低了对每个PA的偏压要求，进一步提高PA稳定性。
在本发明实施中，级间匹配网络1或2分别用来匹配与其连接的PA，级间匹配网络1或2用来匹配输入第二级PA或第三级PA增加的功率，从而可以使整个电路工作在最佳状态，级间匹配网络1或2可以采用电容，电感和电阻组成的T型匹配网络阻抗。输出匹配网络可由电感，电阻和电容组成，电阻一般可以选用50欧姆的匹配阻抗。
所述匹配电路结构的第二级PA通过并联背孔到地，第三级PA通过并联背孔到地。信号通过第一级放大时，由于选频网络谐振在低频，因此负反馈网络在低频部分的反馈阻抗较大，高频部分阻抗小，从而抑制低频部分的放大能力，通过输入第二级或第三级PA的低频信号已经被第一级抑制，无法通过第二级或第三级PA进行信号放大，从而抑制了低频信号的放大。
本发明提供的一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构，谐振电感L1和谐振电容C1并联至第一级PA发射端，构成选频网络，通过让L1和C1谐振于低频，增加了低频部分的负反馈，低频信号无法通过第一级PA进行信号放大，从而抑制了低频信号的放大。
所述匹配电感L2主要用于调节整个PA的输入匹配，电感L2的大小将直接影响输入匹配好坏。
此外，本发明还提供一种利用如上所述的有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构进行低频杂波抑制方法，包括：将负反馈网络并联于匹配电路结构的PA发射端。
将匹配电路结构中的PA以及输出匹配网络之间连接一个或多个中间放大单元，所述中间放大单元包括依次串联的级间匹配网络和PA。
将中间放大单元中的PA通过并联背孔到地。
并联至PA发射端的谐振电容C1、谐振电感L1谐振于低频，从而增加低频部分反馈阻抗。
如图2所示，现有手机PA的三级放大电路结构，与图1所示的有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构相比较，最大的区别在于在输入端缺少由谐振电感L1和谐振电容C1并联所组成的选频网络。
如图3所示，第一级负反馈网络仿真原理图，采用ADS对负反馈网络进行阻抗仿真，电路两端分别接入50欧姆终端，仿真负反馈网络的输入端阻抗随频率的变化
如图4所示，有选频网络和没有选频网络的第一级反馈阻抗仿真结果对比。粗线是带有有选频网络的阻抗仿真结果，细线是没有选频网络阻抗仿真结果，从图中可以明显发现，带有选频网络的仿真结果低频1.17GHz附近的阻抗明显较高。
如图5所示，以DCS(1800MHz)和PCS(1900MHz)手机频段的PA仿真为例，本发明提供的PA电路结构与现有PA电路结构传输增益对比仿真图，灰色粗线为本发明的仿真曲线，灰色细线为现有电路结构的仿真曲线。从图中可以对比发现，在低频部分信号的传输增益，本发明电路结构低频部分的增益明显低于现有电路结构，如图3所示，应用本发明提供的匹配电路结构有效抑制了m5附近的低频杂波。由于低频信号的传输增益较低，从而有效抑制了低频杂波。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构，包括：输入端依次串联至输出端的输入端、隔直电容C2、PA以及输出匹配网络，其特征在于，还包括：负反馈网络，并联于所述PA发射端；
所述负反馈网络包括：谐振电容C1、谐振电感L1和匹配电感L2；
所述谐振电容C1和所述谐振电感L1并联，构成选频网络，所述选频网络串联所述匹配电感L2到地。
2.如权利要求1所述的匹配电路结构，其特征在于，所述匹配电路结构中的PA以及输出匹配网络之间还连接有一个或多个中间放大单元，所述中间放大单元包括依次串联的级间匹配网络和PA。
3.如权利要求2所述的匹配电路结构，其特征在于，所述每一个中间放大单元中的PA通过并联背孔到地。
4.如权利要求1所述的匹配电路结构，其特征在于，所述并联至PA发射端的谐振电容C1、谐振电感L1谐振于低频。
5.如权利要求1所述的匹配电路结构，其特征在于，所述PA为三级PA放大网络，所述三级PA放大网络包括：第一级PA，负反馈网络，第一级间匹配网络，第二级PA，第二级间匹配网络，第三级PA；
所述负反馈网络并联于所述第一级PA的发射端。
6.一种利用如权利要求1至5任一项所述的有效抑制手机功率放大器低频杂波的匹配电路结构进行低频杂波抑制方法，其特征在于，包括：将所述负反馈网络并联于所述匹配电路结构的PA发射端。
7.如权利要求6所述的低频杂波抑制方法，其特征在于，将匹配电路结构中的PA以及输出匹配网络之间连接一个或多个中间放大单元，所述中间放大单元包括依次串联的级间匹配网络和PA。
8.如权利要求6所述的低频杂波抑制的方法，其特征在于，将中间放大单元中的PA通过并联背孔到地。
9.如权利要求6所述的低频杂波抑制方法，其特征在于，所述谐振电容C1、所述谐振电感L1谐振于低频。
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