CN108390680A - 一种多频率可重构射频功率放大器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信领域，具体涉及一种多频率可重构射频功率放大器及其控制方法，所述放大器包括输入端口、输入匹配电路、单刀单掷开关、晶体管、偏置电路、单刀多掷开关、输出匹配电路和输出端口；所述控制方法包括：1)采集待放大信号；2)将所述待放大信号转换为目标频段；3)将转换后的信号进行放大；4)将转换并放大后的信号传入信号接收装置。本发明实现了信号在不同频段之间的切换，可以工作在当前主流通信频段，消除了各个系统之间兼容性问题，能够更加有效的利用通信系统的频谱资源。

Description

一种多频率可重构射频功率放大器及其控制方法
所属技术领域
本发明属于通信领域，具体涉及一种多频率可重构射频功率放大器及其控制方法。
技术背景
未来无线通信系统，包括空间通信、武器装备、舰船通信等，智能化程度越来越高，智能硬件应用越来越广泛，除了数字基带部分，射频系统也需要高度智能化。同时，目前各种通信系统互存互容，包括民用上的第三代移动通信系统(3G)、第四代移动通信系统(4G)、全球移动通信系统(GSM)等；在军事领域上把雷达、导航和制导等系统集成在一个作战平台。由此可见，无线通信系统将会朝着智能化和多元化的方向发展，可重构理论作为实现系统智能化和多元化的关键技术，是指通过开关和变容器件等可重构器件对无源网络的控制，使得模块可以重构，实现不同的功能。功率放大器作为系统关键模块，对其进行可重构研究已经成为学术界和工业界的热点。
然而目前存在的宽带功放在整个频带范围内性能存在差异且由于带宽有限，不能覆盖较多的通信系统。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种多频率可重构射频功率放大器，其特征在于，包括：输入端口、输入匹配电路、单刀单掷开关、晶体管、偏置电路、单刀多掷开关、输出匹配电路和输出端口；
所述输入端口、输入匹配电路、偏置电路、单刀三掷开关和输出匹配电路依次连接；
所述输入匹配电路包括干路微带线和电容；
所述干路微带线分别连接所述输入端口、晶体管和偏置电路；所述干路微带线上接有若干个所述电容；
所述的若干个所述电容组合为若干个可变电容；
所述干路微带线与单刀多掷开关之间通过偏置电路和晶体管进行连接；
所述单刀单掷开关为基于PIN二极管的集总参数结构，其数量与所述可变电容数量相同；所述单刀单掷开关分别与对应的各个所述可变电容相适应并连接；
所述单刀多掷开关为基于PIN二极管的集总参数结构，其输入端连接所述晶体管和偏置电路，所述其输出端分别与各个所述输出匹配电路连接；
所述输出匹配电路的数量与所述可变电容数量相同，所述各个输出匹配电路分别与各个所述可变电容相适应；
所述输出端口与所述输出匹配电路相适应并连接。
所述输出匹配电路包括谐波抑制电路和基波匹配电路；所述谐波抑制电路与该输出匹配电路对应的可变电容相适应；所述基波匹配电路与所述谐波抑制电路相适应并连接。
所述电容的数量为5个，组合为3个所述可变电容；所述各个可变电容可以实现1.75G、2.1G和2.6G频段的切换。
采用上述的多频率可重构射频功率放大器的控制方法，包括以下步骤：
步骤1，将待放大信号接入所述输入端口并传入所述干路微带线；
步骤2，通过控制所述单刀单掷开关，将所述待放大信号转换为目标频段；
步骤3，通过晶体管和偏置电路，将转换后的信号进行放大；
步骤4，通过控制所述单刀多掷开关，将转换并放大后的信号通过对应的输出端口电路传入信号接收装置。
本发明的有益效果：
本发明提出一种多频率可重构射频功率放大器及其控制方法，实现了信号在不同频段之间的切换，可以工作在当前主流通信频段，消除了各个系统之间兼容性问题，能够更加有效的利用通信系统的频谱资源；通过可变电容的构建，降低了可重构功放以及其他射频模块的设计难度；利用单刀多掷开关控制输出匹配的方法，使得匹配网络较易实现；采用具有谐波抑制功能的输出匹配电路，提高了整体功放的效率；通过上述方法使得功放易于实现且达到高效的目的，同时更加有利于通信系统的小型化和集成化。
本发明设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中所述多频率可重构射频功率放大器的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中所述放大器的控制方法的流程图。
图中：1、输入端口；2、输入匹配电路；3、单刀单掷开关；4、晶体管；5、偏置电路；6、单刀多掷开关；7、输出匹配电路；8-1、第一输出端口；8-2、第二输出端口；8-3、第三输出端口；9、干路微带线；10、可变电容；11、谐波抑制电路；12、基波匹配电路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种多频率可重构射频功率放大器，如图1所示，包括输入端口1、输入匹配电路2、单刀单掷开关3、晶体管4、偏置电路5、单刀多掷开关6、输出匹配电路7和输出端口；
所述输入端口1、输入匹配电路2、晶体管4、偏置电路5、单刀多掷开关6、输出匹配电路7和输出端口依次连接；
所述输入端口1用于接收目标信号；
所述输入匹配电路2包括干路微带线9和电容；
所述干路微带线9分别连接所述输入端口1、晶体管4和偏置电路5；所述干路微带线9上接有若干个所述电容；
所述的若干个所述电容组合为若干个可变电容10，分别对应不同的目标频段；
所述干路微带线9与单刀多掷开关6之间通过偏置电路5和晶体管4进行连接。
所述单刀单掷开关3为基于PIN二极管的集总参数结构，其数量与所述可变电容10数量相同；所述单刀单掷开关3分别与对应的各个所述可变电容10相适应并连接；通过开闭对不同的所述单刀单掷开关3的开闭动作，使输入匹配电路2在保持干路微带线9不变的情况下，通过各个所述可变电容10实现对不同目标频段的切换功能；
所述晶体管4和偏置电路5用于对信号进行功率放大；
所述单刀多掷开关6为基于PIN二极管的集总参数结构，其输入端连接所述晶体管4和偏置电路5，所述其输出端分别与各个所述输出匹配电路7连接；
通过开闭所述单刀多掷开关6，可根据所述单刀单掷开关3选定的所述目标频段，接入对应该目标频段的所述输出匹配电路7，从而与输入匹配电路2所选择的目标频段相适应；
所述输出端口与所述输出匹配电路7相适应并连接。
所述输出匹配电路7的数量与所述可变电容10数量相同，所述各个输出匹配电路7分别与各个所述可变电容10相适应。
所述输出匹配电路7包括谐波抑制电路11和基波匹配电路12；
所述谐波抑制电路11与该输出匹配电路对应的可变电容10相适应；所述谐波抑制电路11为了提高所述功放的总体效益，对三路输出匹配电路7进行谐波抑制；
所述基波匹配电路12与所述谐波抑制电路11相适应并连接。
所述电容的数量为5个，组合为3个所述可变电容10；所述各个可变电容10可以实现1.75G、2.1G和2.6G频段的切换；其中，第一输出端口8-1及其匹配的各个组件对应2.1G频段；第二输出端口8-2及其匹配的各个组件对应1.75G频段；第三输出端口8-3及其匹配的各个组件对应2.6G频段；
相同的实施例中，所述电容的数量可以根据实际需求进行调整，使其组合的若干所述电容组能够实现其他不同频段的切换，与其匹配的所述单刀单掷开关3、单刀多掷开关6、输出匹配电路7和输出端口也随之进行相应调整；
采用上述多频率可重构射频功率放大器的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤1，将待放大信号接入所述输入端口1并传入所述干路微带线9；
步骤2，通过控制所述单刀单掷开关3，将所述待放大信号转换为目标频段；
步骤3，通过晶体管4和偏置电路5，将转换后的信号进行放大；
步骤4，通过控制所述单刀多掷开关6，将转换并放大后的信号通过对应的输出匹配电路7和输出端口传出。
根据步骤1至步骤4，完成对待放大信号的频段转换与放大功能。
本发明提出一种多频率可重构射频功率放大器，实现了信号在不同频段之间的切换，可以工作在当前主流通信频段，消除了各个系统之间兼容性问题，能够更加有效的利用通信系统的频谱资源；通过可变电容10的构建，降低了可重构功放以及其他射频模块的设计难度；利用单刀多掷开关6控制输出匹配的方法，使得匹配网络较易实现；采用具有谐波抑制功能的输出匹配电路7，提高了整体功放的效率；通过上述方法使得功放易于实现且达到高效的目的，同时更加有利于通信系统的小型化和集成化。

Claims (4)

1.一种多频率可重构射频功率放大器，其特征在于，包括：输入端口、输入匹配电路、单刀单掷开关、晶体管、偏置电路、单刀多掷开关、输出匹配电路和输出端口；
所述输入端口、输入匹配电路、偏置电路、单刀三掷开关和输出匹配电路依次连接；
所述输入匹配电路包括干路微带线和电容；
所述干路微带线分别连接所述输入端口、晶体管和偏置电路；所述干路微带线上接有若干个所述电容；
所述的若干个所述电容组合为若干个可变电容；
所述干路微带线与单刀多掷开关之间通过偏置电路和晶体管进行连接；
所述单刀单掷开关为基于PIN二极管的集总参数结构，其数量与所述可变电容数量相同；所述单刀单掷开关分别与对应的各个所述可变电容相适应并连接；
所述单刀多掷开关为基于PIN二极管的集总参数结构，其输入端连接所述晶体管和偏置电路，所述其输出端分别与各个所述输出匹配电路连接；
所述输出匹配电路的数量与所述可变电容数量相同，所述各个输出匹配电路分别与各个所述可变电容相适应；
所述输出端口与所述输出匹配电路相适应并连接。
2.根据权利要求1所述的多频率可重构射频功率放大器，其特征在于，所述输出匹配电路包括谐波抑制电路和基波匹配电路；所述谐波抑制电路与该输出匹配电路对应的可变电容相适应；所述基波匹配电路与所述谐波抑制电路相适应并连接。
3.根据权利要求1所述的多频率可重构射频功率放大器，其特征在于，所述电容的数量为5个，组合为3个所述可变电容；所述各个可变电容可以实现1.75G、2.1G和2.6G频段的切换。
4.采用权利要求1所述的多频率可重构射频功率放大器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将待放大信号接入所述输入端口并传入所述干路微带线；
步骤2，通过控制所述单刀单掷开关，将所述待放大信号转换为目标频段；
步骤3，通过晶体管和偏置电路，将转换后的信号进行放大；
步骤4，通过控制所述单刀多掷开关，将转换并放大后的信号通过对应的输出端口传出。
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