CN110581693A - 一种超宽带功率放大器偏置电路 - Google Patents

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Abstract

一种超宽带功率放大器偏置电路，其特征在于：包括直流电源、滤波电容、微带线网络、减抗电阻；所述直流电源与微带线网络的第一端相连，所述微带线网络的第二端与功率放大器的电源端相连；所述微带线网络包括至少一节微带线串联组成；所述微带线网络中的微带线还经滤波电容C1接地；在所述微带网络的第一端和第二端之间并联有减抗电阻R。在偏置电路中微带线的两端并联电阻可降低纯电抗网络的并联谐振，当电阻R取值在几欧姆时，总阻抗Z2很小，故在偏置电路中微带线两端并联电阻降低了纯电抗网络的并联谐振，从而使得超宽带内射频到地的性能良好。

Description

一种超宽带功率放大器偏置电路
技术领域
本发明涉及功率放大器领域，具体涉及一种超宽带功率放大器偏置电路。
背景技术
功率放大器广泛地应用在各种无线通讯设备及电子系统中，它作为无线发射机中重要部件，各项通信指标都需要满足严格的要求。随着5G技术的推广，功率放大器的频带宽度开始受到密切关注，人们热衷于设计具有良好性能的超宽带功率放大器。然而，一个功率放大器性能的好坏取决于偏置电路的设计。功率放大器需要通过偏置电路从直流电源获取能量来放大输入信号，因此，偏置电路成为超宽功率放大器设计中关键的环节。在超宽带功率放大器偏置电路中，直流电源经过微带线网络连接到功放管，为其提供合适的静态工作点。与此同时，我们需要射频到地通路，使得偏置电路具有良好的射频小电抗到地性能。
要使得功率放大器偏置电路射频到地性能良好,即偏置电路中从连接射频电容的节点开始,往电源的方向看过去阻抗很小,这样对于射频信号来说就相当于等效到地了。传统的超宽带功率放大器的偏置电路多由微带线、电感和电容元件构成,且当微带线的长度不超过四分之一波长时表现为电感特性。对于传统超宽带功率放大器，我们希望滤波电容和微带线(电感)的并联阻抗在整个工作频带内很小，从而使得射频通路到地的性能良好。但是，当功率放大器工作频带变宽，相应的工作频率增大时，电容会与表现为感性的元件产生并联谐振，使得整个频带内的谐振频点处的阻抗很大，从而影响频带内射频到地的性能。
发明内容
本发明针对偏置供电支路微带线和射频滤波电容在某个频率发生并联谐振时，阻抗为无穷大，此时对射频信号来说，直流电源就等效到地了，从射频信号端口看向电源的阻抗很大，无法实现对地通路的缺陷，提出一种超宽带功率放大器偏置电路，具体技术方案如下：
一种超宽带功率放大器偏置电路，其特征在于：包括直流电源、滤波电容、微带线网络、减抗电阻；
所述直流电源与微带线网络的第一端相连，所述微带线网络的第二端与功率放大器的电源端相连；
所述微带线网络包括至少一节微带线串联组成；
所述微带线网络中的微带线还经滤波电容C1接地；
在所述微带网络的第一端和第二端之间并联有减抗电阻R。
本发明工作原理为，当微带线上没有并联电阻且表现为电感特性，假设电感为L时，假设电感L和电容C的并联阻抗为Z1，则Z1为
若此时在频率f＝ω/2π处谐振，即ω2LC＝1，Z1为无穷大。
当微带线两端并联电阻R时，则RLC并联的总阻抗为Z2，则有
化简可得故当频率f＝ω/2π，ω2LC＝1，此时Z2＝R。
因此，当电阻R取值在几欧姆时，总阻抗Z2很小，故在偏置电路中微带线两端并联电阻降低了纯电抗网络的并联谐振，从而使得超宽带内射频到地的性能良好。
进一步地：在所述减抗电阻R上还串联有感性原件L。能够与电阻R共同起到降低电抗网络并联谐振的作用。
进一步地：所述微带网络包括至少两节微带线串联组成微带线网络，所述减抗电阻R和所述感性原件L串联组成减抗部件，在所述微带线网络中至少一节所述微带线上并联有所述减抗部件。
本发明的有益效果为：在偏置电路中微带线的两端并联电阻可降低纯电抗网络的并联谐振，当电阻R取值在几欧姆时，总阻抗Z2很小，故在偏置电路中微带线两端并联电阻降低了纯电抗网络的并联谐振，从而使得超宽带内射频到地的性能良好。
附图说明
图1是本发明的偏置供电支路结构示意图；
图2是本发明串联一节RL并联结构部分偏置电路图；
图3是本发明实例微带线两端有并联电阻的仿真结果图；
图4是本发明实例微带线两端无并联电阻的仿真结果图；
图5是本发明串联两节RL并联结构部分偏置电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示：一种超宽带功率放大器偏置电路，包括直流电源、滤波电容、微带线网络、减抗电阻，所述直流电源与微带线网络的第一端相连，所述微带线网络的第二端与功率放大器的电源端相连，所述微带线网络包括至少一节微带线串联组成，所述微带线网络中的微带线还经滤波电容C1接地，在所述微带网络的第一端和第二端之间并联有减抗电阻R。
本发明具体实施例1如图2所示，图中W/L分别表示微带线的长和宽，终端Term1表示从开始接射频电容C1的节点向直流电源看过去的阻抗端口，软件仿真时可通过测量该端口处阻抗大小来判断射频是否对地实现小电抗特性。对射频信号来说，直流电源等效为接地，在图2中表示为接地。
减抗电阻R1与微带线TL1并联后再与射频滤波电容C1的一端相连，射频滤波电容C1的另一端接地，该三者共同构成超宽带功率放大器偏置电路的一部分。
在本实施例1中，仿真一个频带在0.5-4GHz的超宽带功率放大电路，相对带宽为155％。
仿真时使用一节并联的RLC电路就能达到不错的性能，减抗电阻R1可为偏置电路提供一个有损的实部，通过并联在微带线TL1的两端来降低微带线表现为感性时与射频滤波电容C1之间的并联谐振，射频滤波电容C1用的是实际的村田电容。在此电路图中，微带线TL1也可以用合适阻抗的电感元件替代。
实验仿真时可测量在有无电阻R1时终端Term1往右看过去总阻抗的实部和虚部。
从仿真结果图3和图4可得，在微带线TL1的两端并联减抗电阻R1时，总阻抗的实部和虚部都很小；
微带线TL1两端无并联减抗电阻R1时，阻抗的实部和虚部在一些频点值很大。因此微带线TL1两端并联减抗电阻R1可降低偏置电路中纯电抗网络的并联谐振，从而使得超宽带功率放大器射频实现小电抗到地的特性。
本发明实施例2如图5所示，包括微带线TL2、微带线TL3、微带线TL4和微带线TL5依次串联而成组成的微带线网络，微带线TL2的自由端与终端Terml相连，终端Term1表示从开始接射频电容C2的节点向直流电源看过去的阻抗端口，微带线TL5与直流电源相连，对射频信号来说，直流电源等效为接地，在图5中表示为接地。
在微带线TL2上和微带线TL4上分别并联有由减抗电阻R和感性原件L组成的减抗部件，从而实现偏置电路中射频小电抗到地的特性。
在当超宽带功率放大器工作频带较宽时，只有一个射频滤波电容可能是不够的，谐振点边缘部分的阻抗值有时还是很大，这样超功率放大器偏置供电支路与实际不符合时，对边缘频带的影响很大。因此，在微带线TL2上连接有电容C2、在微带线TL3上连接有电容C3、在微带线TL5上连接有电容C5，整体拉低整个频带内的电抗。

Claims (4)

1.一种超宽带功率放大器偏置电路，其特征在于：包括直流电源、滤波电容、微带线网络、减抗电阻；
所述直流电源与微带线网络的第一端相连，所述微带线网络的第二端与功率放大器的电源端相连；
所述微带线网络包括至少一节微带线串联组成；
所述微带线网络中的微带线还经滤波电容C1接地；
在所述微带网络的第一端和第二端之间并联有减抗电阻R。
2.根据权利要求1所述一种超宽带功率放大器偏置电路，其特征在于：在所述减抗电阻R上还串联有感性原件L。
3.根据权利要求1所述一种超宽带功率放大器偏置电路，其特征在于：所述微带网络包括至少两节微带线串联组成微带线网络，所述减抗电阻R和所述感性原件L串联组成减抗部件，在所述微带线网络中至少一节所述微带线上并联有所述减抗部件。
4.根据权利要求1所述一种超宽带功率放大器偏置电路，其特征在于：所示电阻R的电阻值在3-5欧姆。
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