CN109660218A - 一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，包括一个驱动级功率放大电路，两个功率级功率放大电路，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦和一个脉冲电源调制电路；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输出端相连，其输入端输出信号，脉冲电源调制电路与两个功率级功率放大电路的电源输入端相连。本发明电路简单，设计的巴伦具有滤波特性且带外抑制度高。此外，漏极脉冲调制方式极大地提高了输出功率、避免了功率模块的发热问题，进而提高了功率模块的性能。

Description

一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路
技术领域
本发明属于微波平面电路领域，特别是一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路。
背景技术
功率放大器是无线通信收发系统中必不可少的微波设备。随着现代通信技术的不断发展，对功率放大器的效率，输出功率，线性度，物理尺寸等性能指标提出更高的要求。文献1(Guo Q Y,Zhang X,Xu J X,et al.Bandpass Class-F Power Amplifier Based onMulti-Function Hybrid Cavity-Microstrip Filter(J).IEEE Transactions onCircuits&Systems II Express Briefs,2017,64(7):742-746.)提出了一款使用微带混合腔的F类具有滤波特性的功率放大器，文献2(Stameroff A ,Pham A V.Wide bandwidthinverse class F power amplifier with novel balun harmonic matching network(J).IEEE MTT-S International Microwave Symposium digest.IEEE MTT-SInternational Microwave Symposium,2012:1-3.)提出了使用巴伦的逆F类高效率功率放大器，由上述两个文献可知现有技术存在以下问题：1)设计具有滤波特性的放大电路较为繁琐；2)非脉冲式功率放大电路的散热问题对功率放大器的性能影响很大；3)一般的巴伦结构带外抑制度不高且没有滤波特性。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，包括一个驱动级功率放大电路，两个功率级功率放大电路，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦和一个脉冲电源调制电路；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦的输入端输出信号，脉冲电源调制电路与两个功率级功率放大电路的电源输入端相连；
所述驱动级功率放大电路，用于为功率级功率放大电路提供驱动功率；
所述功率级功率放大电路，用于生成需要合成的功率；
所述基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦，用于功率分配、功率合成以及产生滤波特性；
所述脉冲电源调制电路，用于为功率级功率放大器提供栅极电压和漏极调制电压。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路设计方法简单灵活；2)本发明通过漏极脉冲调制提高功率放大器的效率，并且能有效解决散热问题；3)本发明的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路中的巴伦，具有滤波特性，带外抑制度高。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的结构示意图。
图2为本发明基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的驱动级功率放大电路图。
图3为本发明基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的功率级功率放大电路图。
图4为本发明基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的E面滤波巴伦的俯视图。
图5为本发明基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的E面滤波巴伦的3维示意图。
图6为本发明基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的脉冲电源调制电路图。
图7为本发明实施例中E面滤波巴伦的幅度仿真和测试结果图。
图8为本发明实施例中E面滤波巴伦的振幅不平衡度和相位差的仿真和测试结果图。
图9为本发明实施例中脉冲电源调制电路测试图。
图10为本发明实施例中基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的功率测试图。
具体实施方式
结合图1，本发明基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，包括一个驱动级功率放大电路1，两个功率级功率放大电路2，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3和一个脉冲电源调制电路4；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路1与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路2与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端输出信号，脉冲电源调制电路4与两个功率级功率放大电路2的电源输入端相连；
驱动级功率放大电路1，用于为功率级功率放大电路提供驱动功率；
功率级功率放大电路2，用于生成需要合成的功率；
基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3，用于功率分配、功率合成以及产生滤波特性；
脉冲电源调制电路4，用于为功率级功率放大器提供栅极电压和漏极调制电压。
进一步地，结合图2，驱动级功率放大电路1包括第一功率放大芯片U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一电感L1、第一微带线TL1、第二微带线TL2、第三微带线TL3；外部射频输入信号与第一功率放大芯片U1的输入端相连，第一功率放大芯片U1的电源控制端Vpd与第一电容C1的一端相连；第一功率放大芯片U1的工作电压端、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第一电感L1的一端、第四电容C4的一端、第七电容C7的一端与电源Vcc相连，第一功率放大芯片U1的输出端与第一微带线TL1的一端相连，第一微带线TL1的另一端与第五电容C5的一端、第二微带线TL2的一端相连，第二微带线TL2的另一端与第一电感L1的另一端、第三微带线TL3的一端相连，第三微带线TL3的另一端与第六电容C6的一端相连，第六电容C6的另一端与一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端相连，第一功率放大芯片U1的接地端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第七电容C7的另一端均接地；其中，0V<Vpd<5.5V，0V<Vcc<5.5V。
进一步地，驱动级功率放大电路1采用CPW的传输线形式。
进一步地，结合图3，功率级功率放大电路2包括第二功率芯片U2、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第四微带线TL4、第五微带线TL5、第六微带线TL6、第七微带线TL7、第八微带线TL8、第九微带线TL9；第八电容C8的一端与一个基于SIW和CSRRs的第一E面滤波巴伦3的输出端相连，第八电容C8的另一端与第四微带线TL4的一端相连，第四微带线TL4的另一端与第八微带线TL8的一端、第五微带线TL5的一端相连，第五微带线TL5的另一端与第二功率芯片U2的栅极相连，第八微带线TL8的另一端、第十电容C10的一端、第十一电容C11的一端、第十二电容C12的一端与栅极电源VGS相连，第二功率芯片U2的漏极与第六微带线TL6的一端相连，第六微带线TL6的另一端与第七微带线TL7的一端、第九微带线TL9的一端相连，第九微带线TL9的另一端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端与漏极电源VDS相连，第七微带线TL7的另一端与第九电容C9的一端相连，第九电容C9的另一端连与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端输出信号，第十电容C10的另一端、第十一电容C11的另一端、第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第十四电容C14的另一端接地。
进一步地，功率级功率放大电路2采用CPWG的传输线形式。
进一步地，功率级功率放大电路2采用漏极脉冲调制。
进一步地，结合图4、5，基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3为上中下三层平行结构，
上层包括输入端口P1、第一50欧姆特征阻抗线3-1、第一锥形微带线3-2、CSRRs3-3、SIW区域3-4、矩形铜皮3-5、第二锥形微带线3-6、第一90度弯折线3-7、第二50欧姆特征阻抗线3-8、第一输出端口P2；矩形铜皮3-5相平行的两边分别与输入端口P1、第一输出端口P2相连，其中一边通过第一锥形微带线3-2、第一50欧姆特征阻抗线3-1与输入端口P1相连，另一边通过第二锥形微带线3-6、第一90度转接线3-7、第二50欧姆特征阻抗线3-8与第一输出端口P2相连；矩形铜皮3-5上平行于两边设置有n个CSRRs 3-3，以靠近输入端口P1的一边为起始端分别记为：第一CSRRs 3-3-1、第二CSRRs 3-3-2、…、第N CSRRs 3-3-n，其中第一CSRRs 3-3-1距一边的距离为l1，两两CSRRs之间的距离为l2，每个CSRRs中包括m个CSRR，两两CSRR之间的距离为l3，l3值的大小需要满足两两CSRR之间存在弱耦合；SIW区域3-4为沿矩形铜皮3-5剩余两边的贯穿上中下三层的两排金属通孔；
中间层为金属铜皮，其与上层在平行方向上向输入端口P1的反方向错开一定的位移Δl，Δl＜l1；
下层与上层的区别在于第一50欧姆特征阻抗线3-1和第一锥形微带线3-2由填满介质板的铜皮替代，且其第二90度弯折线3-9与第一90度弯折线3-7的方向相反。
进一步地，m＝2，n≥2。
进一步地，结合图6，脉冲电源调制电路4包括栅极分压电路n1，负压保护电路n2，脉冲电压调制电路n3；
其中，栅极分压电路n1包括第十五电容C15、第十六电容C16、第一可调电阻RR1、第一电阻R1；第十五电容C15的一端与第一可调电阻RR1的一端连接到-5V，第一可调电阻RR1的另一端与第一电阻R1的一端相连，第一可调电阻RR1的可调端、第十六电容C16的一端与栅极电源VGS相连；
负压保护电路n2包括第一与门&1、第二与门&2；第一与门&1的一个输入端与-5V相连，第一与门&1的另一个输入端连接TTL信号，第一与门&1的输出端与第二与门&2的一个输入端相连，第二与门&2的另一个输入端与10V相连；
脉冲电压调制电路n3包括第一调制芯片A1、第一PMOS管Q1；第二与门&2的输出端与第一调制芯片A1的信号输入端相连，第一调制芯片A1的工作电压输入端与10V相连，第一调制芯片A1的信号输出端与第一PMOS管Q1的g极相连，第一PMOS管Q1的s极与10V相连，第一PMOS管Q1的d极与漏极电源VDS相连。
进一步地，第一功率放大芯片U1型号为HMC406，第二功率芯片U2的型号为FLM5359-4F，第一调制芯片A1的型号为TC4428。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
结合图1，本发明一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，包括一个驱动级功率放大电路1，两个功率级功率放大电路2，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3和一个脉冲电源调制电路4；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路1与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路2与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端输出信号，脉冲电源调制电路4与两个功率级功率放大电路2的电源输入端相连。
结合图2，驱动级功率放大电路1包括第一功率放大芯片U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第一电感L1、第一微带线TL1、第二微带线TL2、第三微带线TL3；外部射频输入信号与第一功率放大芯片U1的输入端相连，第一功率放大芯片U1的电源控制端Vpd与第一电容C1的一端相连；第一功率放大芯片U1的工作电压端、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第一电感L1的一端、第四电容C4的一端、第七电容C7的一端与电源Vcc相连，第一功率放大芯片U1的输出端与第一微带线TL1的一端相连，第一微带线TL1的另一端与第五电容C5的一端、第二微带线TL2的一端相连，第二微带线TL2的另一端与第一电感L1的另一端、第三微带线TL3的一端相连，第三微带线TL3的另一端与第六电容C6的一端相连，第六电容C6的另一端与一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端相连，第一功率放大芯片U1的接地端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第七电容C7的另一端均接地；其中，0V<Vpd<5.5V，0V<Vcc<5.5V。
结合图3，功率级功率放大电路2包括第二功率芯片U2、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第四微带线TL4、第五微带线TL5、第六微带线TL6、第七微带线TL7、第八微带线TL8、第九微带线TL9；第八电容C8的一端与一个基于SIW和CSRRs的第一E面滤波巴伦3的输出端相连，第八电容C8的另一端与第四微带线TL4的一端相连，第四微带线TL4的另一端与第八微带线TL8的一端、第五微带线TL5的一端相连，第五微带线TL5的另一端与第二功率芯片U2的栅极相连，第八微带线TL8的另一端、第十电容C10的一端、第十一电容C11的一端、第十二电容C12的一端与栅极电源VGS相连，第二功率芯片U2的漏极与第六微带线TL6的一端相连，第六微带线TL6的另一端与第七微带线TL7的一端、第九微带线TL9的一端相连，第九微带线TL9的另一端、第十三电容C13的一端、第十四电容C14的一端与漏极电源VDS相连，第七微带线TL7的另一端与第九电容C9的一端相连，第九电容C9的另一端连与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3的输入端输出信号，第十电容C10的另一端、第十一电容C11的另一端、第十二电容C12的另一端、第十三电容C13的另一端、第十四电容C14的另一端接地。
本实施例中，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3精度为330pf±10％，第四电容C4精度为2.2uf±10％，第五电容C5精度为0.6pf±10％，第六电容C6精度为1.6pf±10％，第七电容C7精度100pf±10％，第八电容C8、第九电容C9精度为20pf±10％，第十电容C10精度为100pf±10％、第十一电容C11精度为20pf±10％、第十二电容C12精度为4.7uf±10％、第十三电容C13精度为100pf±10％、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16精度为4.7uf±10％，第一电感L1精度为3.9nH±5％，第一微带线TL1尺寸为0.6*0.66mm，第二微带线TL2尺寸为5.14*0.66mm，第三微带线TL3尺寸为2.64*0.66mm，第四微带线TL4尺寸为6.32*1.33mm，第五微带线TL5尺寸为5*1.32mm，第六微带线TL6尺寸为5*1.32mm，第七微带线TL7尺寸为6.32*1.32mm，第八微带线TL8尺寸为9.84*0.8mm，第九微带线TL尺寸为9.84*0.8mm。
结合图4、图5，基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦3为上中下三层平行结构，其中上层包括输入端口P1、第一50欧姆特征阻抗线3-1、第一锥形微带线3-2、CSRRs3-3、SIW区域3-4、矩形铜皮3-5、第二锥形微带线3-6、第一90度弯折线3-7、第二50欧姆特征阻抗线3-8、第一输出端口P2；矩形铜皮3-5相平行的两边分别与输入端口P1、第一输出端口P2相连，其中一边通过第一锥形微带线3-2、第一50欧姆特征阻抗线3-1与输入端口P1相连，另一边通过第二锥形微带线3-6、第一90度转接线3-7、第二50欧姆特征阻抗线3-8与第一输出端口P2相连；矩形铜皮3-5上平行于两边设置有n个CSRRs 3-3，以靠近输入端口P1的一边为起始端分别记为：第一CSRRs 3-3-1、第二CSRRs 3-3-2、…、第N CSRRs 3-3-n，其中第一CSRRs 3-3-1距一边的距离为l1，两两CSRRs之间的距离为l2，每个CSRRs中包括m个CSRR，两两CSRR之间的距离为l3，l3值的大小需要满足两两CSRR之间存在弱耦合；SIW区域3-4为沿矩形铜皮3-5剩余两边的贯穿上中下三层的两排金属通孔；
中间层为金属铜皮，其与上层在平行方向上向输入端口P1的反方向错开一定的位移Δl，Δl＜l1；
下层与上层的区别在于第一50欧姆特征阻抗线3-1和第一锥形微带线3-2由填满介质板的铜皮替代，且其第二90度弯折线3-9与第一90度弯折线3-7的方向相反。
进一步地，m＝2，n≥2。
图7为基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的E面滤波巴伦的幅度仿真和测试结果，在工作频带5.4～5.6GHz内插入损耗为0.5dB，回波损耗17dB，带外抑制能达到60dB，仿真与测试结果较为符合。
图8为基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的E面滤波巴伦的振幅不平衡度和相位差的仿真和测试结果图，在工作频带5.4～5.6GHz内具有180度相位差，幅度差小于2dB。
结合图6，对脉冲电源调制电路进行具体说明，-5V经一个电位计和一个固定电阻进行分压，对栅极进行馈电。负压保护电路由两个与门电路组成，只有当负压，TTL信号，漏极工作电压同时加电时，才会输出脉冲信号。脉冲调制电路为当脉冲信号和漏极工作电压输入到调制芯片，输出为高压为漏极工作电压，低压为零电压的反相脉冲信号，再通过一个PMOS，进行反相得到，所需漏极脉冲调制波形。
脉冲电源调制电路4包括栅极分压电路n1，负压保护电路n2，脉冲电压调制电路n3；
其中，栅极分压电路n1包括第十五电容C15、第十六电容C16、第一可调电阻RR1、第一电阻R1；第十五电容C15的一端与第一可调电阻RR1的一端连接到-5V，第一可调电阻RR1另一端与第一电阻R1的一端相连，第一可调电阻RR1的可调端、第十六电容C16的一端与栅极电源VGS相连；
负压保护电路n2包括第一与门&1、第二与门&2；第一与门&1的一个输入端与-5V相连，第一与门&1的另一个输入端连接TTL信号，第一与门&1的输出端与第二与门&2的一个输入端相连，第二与门&2的另一个输入端与10V相连；
脉冲电压调制电路n3包括第一调制芯片A1、第一PMOS管Q1；第二与门&2的输出端与第一调制芯片A1的信号输入端相连，第一调制芯片A1的工作电压输入端与10V相连，第一调制芯片A1的信号输出端与第一PMOS管Q1的g极相连，第一PMOS管Q1的s极与10V相连，第一PMOS管Q1的d极与漏极电源VDS相连。
本实施例中，第一功率放大芯片U1的型号为HMC406，第二功率芯片U2的型号为FLM5359-4F，第一调制芯片A1的型号为TC4428。第十五电容C15、第十六电容C16精度为1uf±10％、第一可调电阻RR1精度为500Ω±10％、第一电阻R1精度为100Ω±10％。
脉冲电源调制电路测试图如图9所示，高压为10V，低压为0V，脉冲周期1ms，占空比为10％，上升沿20ns,下降沿174.5ns，性能优异。
整个基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路功率测试结果如图10所示，在工作频段5.4-5.6GHz内能获得38.5dBm的输出功率，带外功率迅速减小，具有滤波特性。
综上，本发明的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路的工作频段为5.4～5.6GHz,脉冲信号周期为1ms,占空比为1～10％,输入功率为17dBm,输出功率为38.5dBm，功率附加效率为48.7％，功率合成效率为85％。
本发明是为了提高功率放大电路的效率而设计的，本发明的电路简单，设计的巴伦具有滤波特性，带外抑制度高。此外，漏极脉冲调制方式极大地提高了输出功率，且避免了功率模块的发热问题，进而提高了功率模块的性能。

Claims (10)

1.一种基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，包括一个驱动级功率放大电路(1)，两个功率级功率放大电路(2)，两个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)和一个脉冲电源调制电路(4)；外部射频输入信号通过驱动级功率放大电路(1)与其中一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端相连，该基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的两路输出端均通过一个功率级功率放大电路(2)与另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端输出信号，脉冲电源调制电路(4)与两个功率级功率放大电路(2)的电源输入端相连；
所述驱动级功率放大电路(1)，用于为功率级功率放大电路提供驱动功率；
所述功率级功率放大电路(2)，用于生成需要合成的功率；
所述基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)，用于功率分配、功率合成以及产生滤波特性；
所述脉冲电源调制电路(4)，用于为功率级功率放大器提供栅极电压和漏极调制电压。
2.根据权利要求1所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述驱动级功率放大电路(1)包括第一功率放大芯片(U1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第一电感(L1)、第一微带线(TL1)、第二微带线(TL2)、第三微带线(TL3)；外部射频输入信号与第一功率放大芯片(U1)的输入端相连，第一功率放大芯片(U1)的电源控制端Vpd与第一电容(C1)的一端相连；第一功率放大芯片(U1)的工作电压端、第二电容(C2)的一端、第三电容(C3)的一端、第一电感(L1)的一端、第四电容(C4)的一端、第七电容(C7)的一端与电源Vcc相连，第一功率放大芯片(U1)的输出端与第一微带线(TL1)的一端相连，第一微带线(TL1)的另一端与第五电容(C5)的一端、第二微带线(TL2)的一端相连，第二微带线(TL2)的另一端与第一电感(L1)的另一端、第三微带线(TL3)的一端相连，第三微带线(TL3)的另一端与第六电容(C6)的一端相连，第六电容(C6)的另一端与所述一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端相连，第一功率放大芯片(U1)的接地端、第一电容(C1)的另一端、第二电容(C2)的另一端、第三电容(C3)的另一端、第四电容(C4)的另一端、第五电容(C5)的另一端、第七电容(C7)的另一端均接地；其中，0V<Vpd<5.5V，0V<Vcc<5.5V。
3.根据权利要求1或2所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述驱动级功率放大电路(1)采用CPW的传输线形式。
4.根据权利要求1或2所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述功率级功率放大电路(2)包括第二功率芯片(U2)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第十电容(C10)、第十一电容(C11)、第十二电容(C12)、第十三电容(C13)、第十四电容(C14)、第四微带线(TL4)、第五微带线(TL5)、第六微带线(TL6)、第七微带线(TL7)、第八微带线(TL8)、第九微带线(TL9)；第八电容(C8)的一端与所述一个基于SIW和CSRRs的第一E面滤波巴伦(3)的输出端相连，第八电容(C8)的另一端与第四微带线(TL4)的一端相连，第四微带线(TL4)的另一端与第八微带线(TL8)的一端、第五微带线(TL5)的一端相连，第五微带线(TL5)的另一端与第二功率芯片(U2)的栅极相连，第八微带线(TL8)的另一端、第十电容(C10)的一端、第十一电容(C11)的一端、第十二电容(C12)的一端与栅极电源VGS相连，第二功率芯片(U2)的漏极与第六微带线(TL6)的一端相连，第六微带线(TL6)的另一端与第七微带线(TL7)的一端、第九微带线(TL9)的一端相连，第九微带线(TL9)的另一端、第十三电容(C13)的一端、第十四电容(C14)的一端与漏极电源VDS相连，第七微带线(TL7)的另一端与第九电容(C9)的一端相连，第九电容(C9)的另一端与所述另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输出端相连，该另一个基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)的输入端输出信号，第十电容(C10)的另一端、第十一电容(C11)的另一端、第十二电容(C12)的另一端、第十三电容(C13)的另一端、第十四电容(C14)的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述功率级功率放大电路(2)采用CPWG的传输线形式。
6.根据权利要求5所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述功率级功率放大电路(2)采用漏极脉冲调制。
7.根据权利要求4所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述脉冲电源调制电路(4)包括栅极分压电路(n1)，负压保护电路(n2)，脉冲电压调制电路(n3)；
其中，栅极分压电路(n1)包括第十五电容(C15)、第十六电容(C16)、第一可调电阻(RR1)、第一电阻(R1)；第十五电容(C15)的一端与第一可调电阻(RR1)的一端连接到-5V，第一可调电阻(RR1)的另一端与第一电阻(R1)的一端相连，第一可调电阻(RR1)的可调端、第十六电容(C16)的一端与栅极电源VGS相连；
负压保护电路(n2)包括第一与门(&1)、第二与门(&2)；第一与门(&1)的一个输入端与-5V相连，第一与门(&1)的另一个输入端连接TTL信号，第一与门(&1)的输出端与第二与门(&2)的一个输入端相连，第二与门(&2)的另一个输入端与10V相连；
脉冲电压调制电路(n3)包括第一调制芯片(A1)、第一PMOS管(Q1)；第二与门(&2)的输出端与第一调制芯片(A1)的信号输入端相连，第一调制芯片(A1)的工作电压输入端与10V相连，第一调制芯片(A1)的信号输出端与第一PMOS管(Q1)的g极相连，第一PMOS管(Q1)的s极与10V相连，第一PMOS管(Q1)的d极与漏极电源VDS相连。
8.根据权利要求7所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，第一功率放大芯片(U1)型号为HMC406，第二功率芯片(U2)的型号为FLM5359-4F，第一调制芯片(A1)的型号为TC4428。
9.根据权利要求1所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述基于SIW和CSRRs的E面滤波巴伦(3)为上中下三层平行结构，
上层包括输入端口(P1)、第一50欧姆特征阻抗线(3-1)、第一锥形微带线(3-2)、CSRRs(3-3)、SIW区域(3-4)、矩形铜皮(3-5)、第二锥形微带线(3-6)、第一90度弯折线(3-7)、第二50欧姆特征阻抗线(3-8)、第一输出端口(P2)；矩形铜皮(3-5)相平行的两边分别与输入端口(P1)、第一输出端口(P2)相连，其中一边通过第一锥形微带线(3-2)、第一50欧姆特征阻抗线(3-1)与输入端口(P1)相连，另一边通过第二锥形微带线(3-6)、第一90度转接线(3-7)、第二50欧姆特征阻抗线(3-8)与第一输出端口(P2)相连；矩形铜皮(3-5)上平行于所述两边设置有n个CSRRs(3-3)，以靠近输入端口(P1)的一边为起始端分别记为：第一CSRRs(3-3-1)、第二CSRRs(3-3-2)、…、第N CSRRs(3-3-n)，其中第一CSRRs(3-3-1)距所述一边的距离为l1，两两CSRRs之间的距离为l2，每个CSRRs中包括m个CSRR，两两CSRR之间的距离为l3，l3值的大小需要满足两两CSRR之间存在弱耦合；SIW区域(3-4)为沿矩形铜皮(3-5)剩余两边的贯穿上中下三层的两排金属通孔；
中间层为金属铜皮，其与上层在平行方向上向输入端口(P1)的反方向错开一定的位移Δl，所述Δl＜l1；
下层与上层的区别在于第一50欧姆特征阻抗线(3-1)和第一锥形微带线(3-2)由填满介质板的铜皮替代，且其第二90度弯折线(3-9)与第一90度弯折线(3-7)的方向相反。
10.根据权利要求9所述的基于滤波巴伦的平衡式脉冲功率放大电路，其特征在于，所述m＝2，n≥2。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110166063A (zh) * 2019-05-17 2019-08-23 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于放大器漏极调制效应的射频前端扩频及解扩处理方法
CN110350874A (zh) * 2019-07-09 2019-10-18 电子科技大学 一种具有谐波抑制能力的微带功率放大器
CN111181533A (zh) * 2020-01-13 2020-05-19 成都信息工程大学 提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路
CN113659935A (zh) * 2021-10-21 2021-11-16 南京正銮电子科技有限公司 一种高斯脉冲功率放大器及发射机
US20220190793A1 (en) * 2018-03-22 2022-06-16 Shanghai Vanchip Technologies Co., Ltd. Balanced radio frequency power amplifier, chip and communication terminal

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104917466A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 东南大学 一种采用漏极调制方式的脉冲功率放大器
CN104953961A (zh) * 2015-06-17 2015-09-30 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 一种双级逆d类功率放大电路及射频功率放大器
CN107112953A (zh) * 2014-11-14 2017-08-29 微软技术许可有限责任公司 用于放大射频信号的功率放大器
CN107104645A (zh) * 2017-04-12 2017-08-29 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于单巴伦小型功率放大器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107112953A (zh) * 2014-11-14 2017-08-29 微软技术许可有限责任公司 用于放大射频信号的功率放大器
CN104917466A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 东南大学 一种采用漏极调制方式的脉冲功率放大器
CN104953961A (zh) * 2015-06-17 2015-09-30 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 一种双级逆d类功率放大电路及射频功率放大器
CN107104645A (zh) * 2017-04-12 2017-08-29 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于单巴伦小型功率放大器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220190793A1 (en) * 2018-03-22 2022-06-16 Shanghai Vanchip Technologies Co., Ltd. Balanced radio frequency power amplifier, chip and communication terminal
US11863134B2 (en) * 2018-03-22 2024-01-02 Shanghai Vanchip Technologies Co., Ltd. Balanced radio frequency power amplifier, chip and communication terminal
CN110166063A (zh) * 2019-05-17 2019-08-23 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于放大器漏极调制效应的射频前端扩频及解扩处理方法
CN110350874A (zh) * 2019-07-09 2019-10-18 电子科技大学 一种具有谐波抑制能力的微带功率放大器
CN111181533A (zh) * 2020-01-13 2020-05-19 成都信息工程大学 提高脉冲功放输出信号包络上升沿下降沿指标的电路
CN113659935A (zh) * 2021-10-21 2021-11-16 南京正銮电子科技有限公司 一种高斯脉冲功率放大器及发射机

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