CN113949353A - 射频功率放大装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种射频功率放大装置，所述射频功率放大装置包括：依次连接的，放大模块，包括场效应管；输入匹配模块包括，输入阻抗变换器和输入匹配电路，射频信号经所述输入阻抗变换器按预设比例变换，并经过所述输入匹配电路后，把射频信号发送给所述场效应管的栅极；输出匹配模块包括，输入出阻抗变换器和输出匹配电路，经所述场效应管放大的射频信号经所述输出阻抗变换器按预设比例变换，和所述输出匹配电路相互调谐使信号输出，提高了工作带宽，同时提高了输出功率。

Description

射频功率放大装置
技术领域
本发明涉及射频智能交通技术领域，尤其涉及一种射频功率放大装置。
背景技术
1-10MHz工作频率现应用于环形加速器前级放大，由于该频率跨越中波(300kHz-3MHz)与短波(3MHz-30MHz),传统功放装置没有该频段的相应产品，以往用传统方法制作的放大装置模块匹配电路中存在的问题，和频段的倍频限制，以及输入频响的多方面的因素的影响，使得1—10MHz宽带功率放大模块需分成两个频段来做(1-3MHz；3-10MHz)，为加工和实际操作应用带来不方便以及生产成本的增加。
发明内容
本发目的在于提供一种射频功率放大装置，可以使频带范围宽，功率输出大。
本发明实施例提供了一种射频功率放大装置，所述射频功率放大装置包括：依次连接的，
放大模块，包括场效应管；
输入匹配模块包括，输入阻抗变换器和输入匹配电路，射频信号经所述输入阻抗变换器按预设比例变换，并经过所述输入匹配电路后，把射频信号发送给所述场效应管的栅极；
输出匹配模块包括，输入出阻抗变换器和输出匹配电路，经所述场效应管放大的射频信号经所述输出阻抗变换器按预设比例变换，和所述输出匹配电路相互调谐使信号输出。
作为一种可能的实现方式中，所述输入匹配电路包括：
第一极管和第二极管，所述第一极管和第二极管连接在输入变压器与场效应管的栅极之间。
作为一种可能的实现方式中，所述输出匹配电路设有两个，分别为第一匹配电路和第二匹配电路，所述第一匹配电路包括第一匹配电容，连接在栅极两管脚之间，以更好匹配输入阻抗，所述第二匹配电路包括第二匹配电容，连接在射频输出端与地之间以更好的匹配输出阻抗。
作为一种可能的实现方式中，所述射频功率放大装置还包括：
偏置电压电路，所述偏置电压电路与输入匹配电路连接，为场效应管的栅极提供工作所需的偏置电压。
作为一种可能的实现方式中，所述偏置电压电路包括，
稳压芯片、第五电阻、第六电阻，第七电阻、第二十二电容及第二十三电容，其中，所述第七电阻、第六电阻，第五电阻依次连接，所述第七电阻与所述稳压芯片的输出端连接，所述第五电阻与所述场效应管的栅极连接，所述第二十三电容的一端接地、另一端与所述稳压芯片的输出端连接，所述第七电阻为可变电阻，所述第二十二电容一端与所述第七电阻的滑动端连接，另一端与所述第七电阻连接并接地。
作为一种可能的实现方式中，所述射频功率放大装置还包括，第一反馈电路和第二反馈电路，所述第一反馈电路和第二反馈电路均与所述场效应管连接。
作为一种可能的实现方式中，所述第一反馈电路和第二反馈电路均采用RC网络，用以展宽通频带，改善频响。
作为一种可能的实现方式中，在所述场效应管的两个栅极之间并联电阻R4，用以降低变压器的Q值。
作为一种可能的实现方式中，所述射频功率放大装置还包括，滤波电路，直流电压通过所述滤波电路后为场效应管的漏极供电。
作为一种可能的实现方式中，所述输入阻抗变换器预设比例采用9:1，输出阻抗变换器预设比例采用1:9。
有益效果
本发明提出了一种射频功率放大装置，所述射频功率放大装置包括：依次连接的，放大模块，包括场效应管；输入匹配模块包括，输入阻抗变换器和输入匹配电路，射频信号经所述输入阻抗变换器按预设比例变换，并经过所述输入匹配电路后，把射频信号发送给所述场效应管的栅极；输出匹配模块包括，输入出阻抗变换器和输出匹配电路，经所述场效应管放大的射频信号经所述输出阻抗变换器按预设比例变换，和所述输出匹配电路相互调谐使信号输出，提高了工作带宽，同时提高了输出功率。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种射频功率放大装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种射频功率放大装置的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
图1示出了本发明实施例的一种射频功率放大装置的结构示意图，如图1所示，所述射频功率放大装置包括：
依次连接的，
放大模块20，包括场效应管；场效应管例如，可采用BLF188；
输入匹配模块10包括，输入阻抗变换器和输入匹配电路101，射频信号经所述输入阻抗变换器按预设比例变换，并经过所述输入匹配电路101后，把射频信号发送给所述场效应管的栅极；需要说明的是，根据变压器的加工工艺，阻抗变换器输入与输出的关系与绕线圈数成平方关系，绕2圈为1:4，绕3圈为1:9,根据制作工艺1:8理论上也可以实现，不过制作相对复杂，所以一般只做平方关系的变压器。
输出匹配模块30包括，输入出阻抗变换器和输出匹配电路，经所述场效应管放大的射频信号经所述输出阻抗变换器按预设比例变换，和所述输出匹配电路相互调谐使信号输出。
本实施例提出了一种射频功率放大装置，所述射频功率放大装置包括：依次连接的，放大模块，包括场效应管；输入匹配模块包括，输入阻抗变换器和输入匹配电路，射频信号经所述输入阻抗变换器按预设比例变换，并经过所述输入匹配电路后，把射频信号发送给所述场效应管的栅极；输出匹配模块包括，输入出阻抗变换器和输出匹配电路，经所述场效应管放大的射频信号经所述输出阻抗变换器按预设比例变换，和所述输出匹配电路相互调谐使信号输出，提高了工作带宽，同时提高了输出功率。
图2为本发明实施例的一种射频功率放大装置的电路结构示意图；如图2所示：
在一些实施例中，所述输入匹配电路101包括：
第一极管D2和第二极管D3，所述第一极管D2和第二极管D3连接在输入变压器与场效应管BLF188的栅极之间。具体地，所述第一极管D2和第二极管D3例如可以为贴片二极管1N4148，输入变压器到场效应管BLF188两个栅极之间分别配置一个贴片二极管1N4148，可以改善射频输入与场效应管BLF188栅极的阻抗匹配。
在一些实施例中，所述输出匹配电路设有两个，分别为第一匹配电路301和第二匹配电路302，所述第一匹配电路301包括第一匹配电容C101，连接在场效应管BLF188栅极两管脚之间，以更好匹配输入阻抗，所述第二匹配电路302包括第二匹配电容C201，连接在射频输出端与地之间以更好的匹配输出阻抗。
在一些实施例中，所述射频功率放大装置还包括：
偏置电压电路101，所述偏置电压电路101与输入匹配电路连接，为场效应管BLF188的栅极提供工作所需的偏置电压。
具体地，作为一种可能的实现方式中，所述偏置电压电路包括，
稳压芯片U1、第五电阻R5、第六电阻R6，第七电阻R7、第二十二电容C22及第二十三电容C23，其中，所述第七电阻R7、第六电阻R6，第五电阻R5依次连接，所述第七电阻R7与所述稳压芯片U1的输出端连接，所述第五R5电阻与所述场效应管BLF188的栅极连接，所述第二十三电容C23的一端接地、另一端与所述稳压芯片U1的输出端连接，所述第七电阻R7为可变电阻，所述第二十二电容C22一端与所述第七电阻R7的滑动端连接，另一端与所述第七电阻R7连接并接地。
在一些实施例中，所述射频功率放大装置还包括，第一反馈电路和第二反馈电路，所述第一反馈电路和第二反馈电路均与所述场效应管BLF188连接。所述第一反馈电路包括第并联的电阻R101和R102，并联的电阻R101和R102组成的电路一端与所述场效应管BLF188漏极连接，另一端与第十七电容C17连接，第十七电容C17的另一端与所述场效应管BLF188的栅极连接。所述第二一反馈电路包括第并联的电阻R2101和R2102，并联的电阻R2101和R2102组成的电路一端与所述场效应管BLF188漏极连接，另一端与第十七电容C17连接，第十七电容C17的另一端与所述场效应管BLF188的栅极连接。进一步地，在场效应管BLF188两个栅极之间并电阻R4，用以降低变压器的Q值，从而抑制自激，反馈电路可以采用RC网络，用以展宽通频带，改善频响。
在一些实施例中，所述射频功率放大装置还包括，滤波电路303，直流电压通过所述滤波电路303后为场效应管的漏极供电。
在一些实施例中，所述输入阻抗变换器TI预设比例采用9:1，输出阻抗变换器T2预设比例采用1:9。
下面以一较优的实施例对本发明的有益效果进行说明：
如图1-2所示，本实施例中，TI为输入阻抗变换，将输入信号匹配场效应管的输入阻抗；T2为输出阻抗变换。将场效应管放大信号匹配射频输出阻抗；U1(L7805)和R5，R6，R7以及C22，C23等组成偏置电路。为场效应管BLF188的栅极提供工作所需的偏置电压；R101,R102,R201,R202以及C17C18等组成反馈电路。在两个栅极之间并电阻R4，用以降低变压器的Q值。从而抑制自激，反馈电路采用RC网络。用以展宽通频带，改善频响。两组反馈电路，对应栅极的两个管脚(R101，R102，C17一组；R201，R202，C18一组)；C1,C2,C3,C4组成滤波电路；C5,C6,C7,C8组成滤波电路；匹配电路D2、D3连接输入变压器与栅极之间，改善输入阻抗，尤其是改善低频阻抗指标；C101连接在栅极两管脚之间，可以更好匹配输入阻抗；C201连接在射频输出与地之间，可以更好的匹配输出阻抗；输入阻抗变换器为9:1输出阻抗变换器为1:9，增加绕线匝数，增加电感量，改善1-2MHz低频段的增益；
直流48V一路通过滤波电路后为场效应管BLF188的漏极供电；另一路直流48V经过U1(L7805)后输出稳定5V电压，为偏置电路供电，经电压偏置电路分压后为场效应管BLF188的栅极提供工作所需的偏置电压静态电流；射频部分；射频信号输入后经9：1的阻抗变换器，和初级的匹配电路相互配合后，把RF信号送给场效应管BLF188的栅极；经场效应管BLF188放大后，把放大的RF信号经1：9的输出阻抗变换，和匹配电路相互调谐使信号输出。场效应管BLF188自身增益高，益产生自激，易损坏场效应管BLF188，因此增加了相对应的反馈电路，抑制自激现象，保护场效应管工作，提高电路的稳定性。同时也可以展宽工作频带，提高低频增益、改善全频段工作频响。
本实施例中，直流电源输入，以及电压偏置电路采用多级退耦电路形式，来压制在某些频段的自激；在两个栅极之间并电阻，用以降低变压器的Q值，从而抑制自激；反馈电路采用RC网络，用以展宽通频带，改善频响；输入阻抗变换器采用9:1，输出阻抗变换器采用1:9，增加电感量，改善1-2MHz低频的增益；输入变压器到两个栅极之间分别增加一个贴片二极管1N4148，改善射频输入与场效应管BLF188栅极的阻抗匹配。所述射频功率放大装置的频带范围宽，功率输出大，跨越中波短波频带使用，在射频功率源，环形加速器，以及射频电源等射频领域可以大量的研究应用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种射频功率放大装置，其特征在于，所述射频功率放大装置包括：依次连接的，
放大模块，包括场效应管；
输入匹配模块包括，输入阻抗变换器和输入匹配电路，射频信号经所述输入阻抗变换器按预设比例变换，并经过所述输入匹配电路后，把射频信号发送给所述场效应管的栅极；
输出匹配模块包括，输入出阻抗变换器和输出匹配电路，经所述场效应管放大的射频信号经所述输出阻抗变换器按预设比例变换，和所述输出匹配电路相互调谐使信号输出。
2.如权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述输入匹配电路包括：
第一极管和第二极管，所述第一极管和第二极管连接在输入变压器与场效应管的栅极之间。
3.根据权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述输出匹配电路设有两个，分别为第一匹配电路和第二匹配电路，所述第一匹配电路包括第一匹配电容，连接在栅极两管脚之间，以更好匹配输入阻抗，所述第二匹配电路包括第二匹配电容，连接在射频输出端与地之间以匹配输出阻抗。
4.根据权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述射频功率放大装置还包括：
偏置电压电路，所述偏置电压电路与输入匹配电路连接，为场效应管的栅极提供工作所需的偏置电压。
5.根据权利要求4所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述偏置电压电路包括，
稳压芯片、第五电阻、第六电阻，第七电阻、第二十二电容及第二十三电容，其中，所述第七电阻、第六电阻，第五电阻依次连接，所述第七电阻与所述稳压芯片的输出端连接，所述第五电阻与所述场效应管的栅极连接，所述第二十三电容的一端接地、另一端与所述稳压芯片的输出端连接，所述第七电阻为可变电阻，所述第二十二电容一端与所述第七电阻的滑动端连接，另一端与所述第七电阻连接并接地。
6.根据权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述射频功率放大装置还包括，第一反馈电路和第二反馈电路，所述第一反馈电路和第二反馈电路均与所述场效应管连接。
7.根据权利要求6所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述第一反馈电路和第二反馈电路均采用RC网络，用以展宽通频带，改善频响。
8.根据权利要求1所述的射频功率放大装置，其特征在于，在所述场效应管的两个栅极之间并联电阻R4，用以降低变压器的Q值。
9.根据权利要求6所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述射频功率放大装置还包括，滤波电路，直流电压通过所述滤波电路后为场效应管的漏极供电。
10.根据权利要求1-9任一项所述的射频功率放大装置，其特征在于，所述输入阻抗变换器预设比例采用9:1，输出阻抗变换器预设比例采用1:9。
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