CN116192070A - 射频放大器模组和卫星通信终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频放大器模组和卫星通信终端，射频放大器模组包括第一级功率增益放大单元、级间功率分配单元、第二级功率增益放大单元和功率合成输出单元；第一级功率增益放大单元用于接收外部的单端信号，将单端信号的功率和增益放大并生成单端放大信号；级间功率分配单元用于接收单端放大信号，并将其转换为功率相同且相位相差180°的两路第一信号；二级功率增益放大单元用于分别将两路第一信号的功率和增益放大后生成两路第二信号；功率合成输出单元用于接收经二级功率增益放大单元处理后的两路第二信号并进行功率合成转换为一路第三信号，并将第三信号的谐波进行抑制后输出。本发明的技术方案的输出功率增益高且谐波抑制效果好。

Description

射频放大器模组和卫星通信终端

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种射频放大器模组和卫星通信终端。

背景技术

目前，卫星通信系统中，射频前端对通信质量影响较大，其中，射频前端中的射频模块用于将信号功率和增益放大。射频模块作为射频前端的关键器件。

相关技术的可用于卫星通信系统中的射频放大器模组一般包括驱动放大器、第一输入匹配网络、载波功率放大器、第二输入匹配网络、峰值功率放大器、第一输出匹配网络以及第二输出匹配网络。

然而，现代卫星通信主要应用于普通移动通讯信号不能覆盖的地区(如无人区，荒漠，海洋，极地等)或通讯基站遭受破坏的情况下(如地震，洪水，台风等)，由于通信环境更加恶劣复杂，且终端与卫星间的通信距离与蜂窝移动网络相比距离更远，所以通信系统的准确性和稳定性就显得尤为关键。手持无线终端正常工作时，其与卫星、地面监控总站之间能够直接通过卫星信号进行双向的信息传递，通信模式是以短报文形式作为传输基本单位。相较于蜂窝移动通信，由于距离更远，射频放大器模组作为射频前端的关键器件，需要输出更高的饱和功率，并且需要将信号的放大，需要增益高。而高功率输出时射频放大器模组通常工作在非线性区，会产生一系列的谐波分量。当射频放大器模组工作在高功率输出和饱和输出时，很难同时实现较宽的工作频宽与较高的谐波抑制。另外相关技术的射频放大器模组采用驱动放大器、载波功率放大器、峰值功率放大器组成的功率放大，其输出信号的增益一般为20dB左右，在卫星通信中增益相对不足，多个射频放大器模组串联使用增高增益的方法容易引起增益太高而在射频前端电路工作时产生振荡现象，并且实现阻抗匹配的配套电路复杂。

因此，实有必要提供一种新的射频放大器模组和卫星通信终端解决上述问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种输出功率增益高且谐波抑制效果好的射频放大器模组和卫星通信终端。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明的实施例提供了一种射频放大器模组，所述射频放大器模组包括依次连接的第一级功率增益放大单元、级间功率分配单元、第二级功率增益放大单元和功率合成输出单元；

所述第一级功率增益放大单元用于接收外部的单端信号，将所述单端信号的功率和增益放大并生成单端放大信号；所述第一级功率增益放大单元包括依次连接的第一驱动级功率放大器、第二驱动级功率放大器、阻抗匹配电路和Pi衰稳定网络；所述阻抗匹配电路用于实现阻抗变换和减小阻抗失配的功率损耗；所述Pi衰稳定网络用于与依次连接的所述级间功率分配单元、所述第二级功率增益放大单元和所述功率合成输出单元进行隔离，以防止所述射频放大器模组产生的振荡现象；

所述级间功率分配单元用于接收所述单端放大信号，并将其转换为功率相同且相位相差180°的两路第一信号，还用于抑制所述第一信号的偶次谐波；

所述二级功率增益放大单元用于分别将两路所述第一信号的功率和增益放大后生成两路第二信号；所述第二级功率增益放大单元包括将其中一路所述第一信号的功率和增益放大且依次连接的第三驱动级功率放大器、第一级间阻抗匹配网络和第一放大级功率放大器、以及将其中另一路所述第一信号的功率和增益放大且依次连接的第四驱动级功率放大器、第二级间阻抗匹配网络和第二放大级功率放大器，所述第一级间阻抗匹配网络和所述第二级间阻抗匹配网络均用于抑制二阶谐波；

所述功率合成输出单元用于接收经所述二级功率增益放大单元处理后的两路所述第二信号并进行功率合成转换为一路第三信号，并将所述第三信号的谐波进行抑制后输出。

优选的，所述阻抗匹配电路包括第一电容和第一电感；所述Pi衰稳定网络包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一级功率增益放大单元还包括第一阻抗匹配网络、第二阻抗匹配网络、第二电感、第三电感和第二电容；

所述第一阻抗匹配网络用于所述第一驱动级功率放大器的输入端的阻抗匹配，所述第一阻抗匹配网络的输入端作为所述第一级功率增益放大单元的输入端；所述第一阻抗匹配网络的输出端连接至所述第一驱动级功率放大器的输入端；

所述第二阻抗匹配网络用于所述第一驱动级功率放大器与所述第二驱动级功率放大器之间的阻抗匹配；所述第一驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第二阻抗匹配网络的输入端和所述第二电感的第二端；

所述第二电感的第一端分别连接至所述第三电感的第一端、所述第二电容的第一端和第一电源电压；所述第二电容的第二端接地；

所述第二阻抗匹配网络的输出端连接至所述第二驱动级功率放大器的输入端；

所述第二驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第三电感的第二端和所述第一电容的第一端；

所述第一电容的第二端分别连接至所述第一电感的第一端、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端；所述第一电感的第二端接地；所述第二电阻的第二端接地；

所述第一电阻的第二端作为所述第一级功率增益放大单元的输出端，且所述第一电阻的第二端连接至所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端接地。

优选的，所述级间功率分配单元为在基板上搭建由电感和电容组成的LC集中巴伦。

优选的，所述LC集中巴伦包括第三电容、第四电容、第四电感以及第五电感；

所述第三电容的第一端作为所述级间功率分配单元的输入端，且所述第三电容的第一端连接至所述第五电感的第一端；

所述第三电容的第二端作为所述级间功率分配单元的第一输出端，且所述第三电容的第二端连接至所述第四电感的第一端，所述第四电感的第二端接地；所述级间功率分配单元的第一输出端用于连接至所述第二级功率增益放大单元的第一输入端；

所述第五电感的第二端作为所述级间功率分配单元的第二输出端，且所述第五电感的第二端连接至所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端接地；所述级间功率分配单元的第二输出端用于连接至所述第二级功率增益放大单元的第二输入端。

优选的，所述第二级功率增益放大单元还包括第三阻抗匹配网络、第四阻抗匹配网络、第九电容和第十电容；所述第三阻抗匹配网络用于所述第三驱动级功率放大器的输入端的阻抗匹配；所述第四阻抗匹配网络用于所述第四驱动级功率放大器的输入端的阻抗匹配；

所述第一级间阻抗匹配网络包括第六电感、第五电容、第七电容和第八电感；所述第二级间阻抗匹配网络包括第七电感、第六电容、第八电容和第九电感；

所述第三阻抗匹配网络的输入端作为所述第二级功率增益放大单元的第一输入端；所述第三阻抗匹配网络的输出端连接至所述第三驱动级功率放大器的输入端；

所述第三驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第六电感的第二端和所述第五电容的第一端；

所述第六电感的第一端分别连接至所述第十电容的第一端、所述第七电感的第一端和第二电源电压；所述第十电容的第二端接地；

所述第五电容的第二端分别连接至所述第七电容的第一端和所述第八电感的第一端；所述第八电感的第二端接地；

所述第七电容的第二端连接至所述第一放大级功率放大器的输入端；

所述第四阻抗匹配网络的输入端作为所述第二级功率增益放大单元的第二输入端；所述第四阻抗匹配网络的输出端连接至所述第四驱动级功率放大器的输入端；

所述第四驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第七电感的第二端和所述第六电容的第一端；

所述第六电容的第二端分别连接至所述第八电容的第一端和所述第九电感的第一端；所述第九电感的第二端接地；

所述第八电容的第二端连接至所述第二放大级功率放大器的输入端；

所述第一放大级功率放大器的输出端作为所述第二级功率增益放大单元的第一输出端，且所述第二放大级功率放大器的输出端连接至所述第九电容的第一端；所述第二级功率增益放大单元的第一输出端用于连接至所述功率合成输出单元的第一输入端；

所述第二放大级功率放大器的输出端作为所述第二级功率增益放大单元的第二输出端，且所述第二放大级功率放大器的输出端连接至所述第九电容的第二端；所述第二级功率增益放大单元的第二输出端用于连接至所述功率合成输出单元的第二输入端。

优选的，所述功率合成输出单元包括变压器、第十一电容、第十二电容、第十三电容、串联谐振网络以及输出匹配电路；

所述变压器用于接收经所述第二级功率增益放大单元处理后的两路所述第二信号并进行功率合成转换为一路第三信号，并将所述第三信号的偶次谐波进行抑制；所述串联谐振网络用于抑制四阶以上的谐波；所述输出匹配电路用于对输出阻抗进行匹配；

所述变压器的初级线圈的第一端作为所述功率合成输出单元的第一输入端；所述变压器的初级线圈的第二端作为所述功率合成输出单元的第二输入端；

所述变压器的初级线圈的中心抽头端连接至所述第十一电容的第一端、所述第十二电容的第一端以及第三电源电压，所述第十一电容的第二端接地，所述第十二电容的第二端接地；

所述变压器的次级线圈的第一端分别连接所述串联谐振网络的接口端和所述输出匹配电路的输入端；

所述变压器的次级线圈的第二端连接至所述第十一电容的第一端，所述第十三电容的第二端接地；

所述输出匹配电路的输出端作为所述功率合成输出单元的输出端。

优选的，所述串联谐振网络包括第十四电容、第十五电容、第十电感以及第十一电感；

所述第十四电容的第一端作为所述串联谐振网络的接口端，且所述第十四电容的第一端连接至所述第十五电容的第一端；

所述第十四电容的第二端连接至所述第十电感的第一端，所述第十电感的第二端接地；

所述第十五电容的第二端连接至所述第十一电感的第一端，所述第十一电感的第二端接地。

优选的，所述输出匹配电路包括依次连接的第一低通阻抗匹配网络、第二低通阻抗匹配网络、第三低通阻抗匹配网络以及带阻匹配网络。

优选的，所述第一低通阻抗匹配网络包括第十二电感、第十六电容、第十三电感；

所述第二低通阻抗匹配网络包括第十四电感、第十七电容、第十五电感；

所述第三低通阻抗匹配网络包括第十六电感、第十八电容、第十七电感；

所述带阻匹配网络包括第十九电容和第十八电感；

所述第十二电感的第一端作为所述输出匹配电路的输入端；

所述第十二电感的第二端分别连接至所述第十六电容的第一端和所述第十四电感的第一端；所述第十六电容的第二端连接至所述第十三电感的第一端，所述第十三电感的第二端接地；

所述第十四电感的第二端分别连接至所述第十七电容的第一端和所述第十六电感的第一端；所述第十七电容的第二端连接至所述第十五电感的第一端，所述第十五电感的第二端接地；

所述第十六电感的第二端分别连接至所述第十八电容的第一端、所述第十九电容的第一端和所述第十八电感的第一端；所述第十八电容的第二端连接至所述第十七电感的第一端，所述第十七电感的第二端接地；

所述第十九电容的第二端作为所述输出匹配电路的输出端，且所述第十九电容的第二端连接至所述第十八电感的第二端。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种卫星通信终端，所述卫星通信终端包括基板和焊接于所述基板的如本发明的实施例提供的上述的射频放大器模组。

与相关技术相比，本发明的射频放大器模组和卫星通信终端通过所述射频放大器模组中设置依次连接的第一级功率增益放大单元、级间功率分配单元、第二级功率增益放大单元和功率合成输出单元；其中，设置所述第一级功率增益放大单元和所述第二级功率增益放大单元两级的增益放大，使得所述射频放大器模组的功率和增益增大。同时在所述第一级功率增益放大单元设置阻抗匹配电路和Pi衰稳定网络，所述阻抗匹配电路用于实现阻抗变换和减小阻抗失配的功率损耗；所述Pi衰稳定网络用于与依次连接的所述级间功率分配单元、所述第二级功率增益放大单元和所述功率合成输出单元进行隔离，以防止所述射频放大器模组的增益高产生的振荡现象；该电路结构使得所述第一级功率增益放大单元和所述第二级功率增益放大单元可以实现两者级联时增大两个电路模块间的隔离度，防止因增益太高而在所述射频放大器模组工作时产生振荡现象。更优的，在所述第一级功率增益放大单元和所述第二级功率增益放大单元之间还设置级间功率分配单元，并在所述第二级功率增益放大单元设置所述功率合成输出单元，级间功率分配单元的巴伦和所述功率合成输出单元的变压器组成实现的差分功率放大器，其差分结构本身还可实现对偶次谐波加强抑制的功能。所述功率合成输出单元对四阶以上谐波、二阶谐波和三阶谐波进行抑制。从而使得本发明的射频放大器模组在输出功率高时的谐波抑制效果好。从而使得本发明的射频放大器模组和卫星通信终端的输出功率增益高且谐波抑制效果好。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中，

图1为相关技术的射频放大器模组的电路结构示意图；

图2为本发明射频放大器模组的第一级功率增益放大单元的电路图；

图3为本发明射频放大器模组的级间功率分配单元的电路图；

图4为本发明射频放大器模组的第二级功率增益放大单元的电路图；

图5为本发明射频放大器模组的功率合成输出单元的电路图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供一种射频放大器模组100。

请参考图1所示，图1为相关技术的射频放大器模组100的电路结构示意图。

具体的，所述射频放大器模组100包括依次连接的第一级功率增益放大单元1、级间功率分配单元2、第二级功率增益放大单元3和功率合成输出单元4。

所述第一级功率增益放大单元1用于接收外部的单端信号，将所述单端信号的功率和增益放大并生成单端放大信号。

所述第一级功率增益放大单元1的输入端作为所述射频放大器模组100的输入端RFin。

本实施例中，所述第一级功率增益放大单元1的放大增益为20dB。

请参考图2所示，图2为本发明射频放大器模组100的第一级功率增益放大单元1的电路图。

具体的，所述第一级功率增益放大单元1包括依次连接的第一驱动级功率放大器P1、第二驱动级功率放大器P2、阻抗匹配电路11和Pi衰稳定网络12。

所述阻抗匹配电路11用于实现阻抗变换和减小阻抗失配的功率损耗。具体的，所述阻抗匹配电路11包括第一电容C1和第一电感L1。

所述Pi衰稳定网络12用于与依次连接的所述级间功率分配单元2、所述第二级功率增益放大单元3和所述功率合成输出单元4进行隔离，以防止所述射频放大器模组100产生的振荡现象，即所述射频放大器模组100因为增益高引起振荡现象。具体的，所述Pi衰稳定网络12包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。

所述阻抗匹配电路11和所述Pi衰稳定网络12的电路结构使得所述第一级功率增益放大单元1和所述第二级功率增益放大单元3可以实现两者级联时增大两个电路模块间的隔离度，防止因增益太高而在所述射频放大器模组100工作时产生振荡现象。

本实施例中，所述第一级功率增益放大单元1还包括第一阻抗匹配网络MN1、第二阻抗匹配网络MN2、第二电感L2、第三电感L3和第二电容C2。所述第一阻抗匹配网络MN1用于所述第一驱动级功率放大器P1的输入端的阻抗匹配。所述第二阻抗匹配网络MN2用于所述第一驱动级功率放大器P1与所述第二驱动级功率放大器P2之间的阻抗匹配。所述第一阻抗匹配网络MN1和所述第二阻抗匹配网络MN2均为本领域常用的电路，需要电路和性能选择，根据实际设计需要进行设计，在此，不作详细赘述。

所述第一级功率增益放大单元1的电路连接关系为：

所述第一阻抗匹配网络MN1的输入端作为所述第一级功率增益放大单元1的输入端。所述第一阻抗匹配网络MN1的输出端连接至所述第一驱动级功率放大器P1的输入端。

所述第一驱动级功率放大器P1的输出端分别连接至所述第二阻抗匹配网络MN2的输入端和所述第二电感L2的第二端。

所述第二电感L2的第一端分别连接至所述第三电感L3的第一端、所述第二电容C2的第一端和VCC1。所述第二电容C2的第二端接地GND。

所述第二阻抗匹配网络MN2的输出端连接至所述第二驱动级功率放大器P2的输入端。

所述第二驱动级功率放大器P2的输出端分别连接至所述第三电感L3的第二端和所述第一电容C1的第一端。

所述第一电容C1的第二端分别连接至所述第一电感L1的第一端、所述第一电阻R1的第一端和所述第二电阻R2的第一端。所述第一电感L1的第二端接地GND。所述第二电阻R2的第二端接地GND。

所述第一电阻R1的第二端作为所述第一级功率增益放大单元1的输出端，且所述第一电阻R1的第二端连接至所述第三电阻R3的第一端。所述第三电阻R3的第二端接地GND。

所述级间功率分配单元2用于接收所述单端放大信号，并将其转换为功率相同且相位相差180°的两路第一信号，还用于抑制所述第一信号的偶次谐波。

本实施例中，所述级间功率分配单元2为在基板上搭建由电感和电容组成的LC集中巴伦。所述LC集中巴伦还可以实现50欧姆的匹配。LC集总巴伦的优点在于实现的灵活性，所述级间功率分配单元2采用SMD元件在片外基板上进行搭建，有效减小芯片面积，降低对半导体制造商制作工艺的依赖，节约成本；另外，LC集总巴伦的优势是可以在更大工作频带带宽内实现180°相位差。

请参考图3所示，图3为本发明射频放大器模组100的级间功率分配单元2的电路图。具体的，所述LC集中巴伦包括第三电容C3、第四电容C4、第四电感L4以及第五电感L5。即所述级间功率分配单元2包括第三电容C3、第四电容C4、第四电感L4以及第五电感L5。

所述LC集中巴伦的电路连接关系为：

所述第三电容C3的第一端作为所述级间功率分配单元2的输入端，且所述第三电容C3的第一端连接至所述第五电感L5的第一端。

所述第三电容C3的第二端作为所述级间功率分配单元2的第一输出端，且所述第三电容C3的第二端连接至所述第四电感L4的第一端，所述第四电感L4的第二端接地GND。所述级间功率分配单元2的第一输出端用于连接至所述第二级功率增益放大单元3的第一输入端。

所述第五电感L5的第二端作为所述级间功率分配单元2的第二输出端，且所述第五电感L5的第二端连接至所述第四电容C4的第一端，所述第四电容C4的第二端接地GND。所述级间功率分配单元2的第二输出端用于连接至所述第二级功率增益放大单元3的第二输入端。

所述二级功率增益放大单元3用于分别将两路所述第一信号的功率和增益放大后生成两路第二信号。本实施例中，所述二级功率增益放大单元3的放大增益为20dB，因此，本发明射频放大器模组100的放大增益达到40dB。

请参考图4所示，图4为本发明射频放大器模组100的第二级功率增益放大单元3的电路图。

所述第二级功率增益放大单元3包括将其中一路所述第一信号的功率和增益放大且依次连接的第三驱动级功率放大器P3、第一级间阻抗匹配网络31和第一放大级功率放大器P4、以及将其中另一路所述第一信号的功率和增益放大且依次连接的第四驱动级功率放大器P5、第二级间阻抗匹配网络32和第二放大级功率放大器P6。

本实施例中，所述第二级功率增益放大单元3还包括第三阻抗匹配网络MN3、第四阻抗匹配网络MN3、第九电容C9和第十电容C10。所述第三阻抗匹配网络MN3用于所述第三驱动级功率放大器P3的输入端的阻抗匹配。所述第四阻抗匹配网络MN3用于所述第四驱动级功率放大器P5的输入端的阻抗匹配。

所述第一级间阻抗匹配网络31和所述第二级间阻抗匹配网络32均用于抑制二阶谐波。具体的，所述第一级间阻抗匹配网络31包括第六电感L6、第五电容C5、第七电容C7和第八电感L8。所述第一级间阻抗匹配网络31构成了一路CLCL射频匹配网络。

所述第二级间阻抗匹配网络32包括第七电感L7、第六电容C6、第八电容C8和第九电感L9。所述第二级间阻抗匹配网络32构成了另一路CLCL射频匹配网络。

本实施例中，所述第五电容C5、所述第七电容C7、所述第六电容C6、所述第八电容C8、所述第九电容C9和所述第十电容C10均为STACK电容或MIM电容。

所述第二级功率增益放大单元3的电路连接关系为：

所述第三阻抗匹配网络MN3的输入端作为所述第二级功率增益放大单元3的第一输入端。所述第三阻抗匹配网络MN3的输出端连接至所述第三驱动级功率放大器P3的输入端。

所述第三驱动级功率放大器P3的输出端分别连接至所述第六电感L6的第二端和所述第五电容C5的第一端。

所述第六电感L6的第一端分别连接至所述第十电容C10的第一端、所述第七电感L7的第一端和第二电源电压VCC2。所述第十电容C10的第二端接地GND。

所述第五电容C5的第二端分别连接至所述第七电容C7的第一端和所述L8的第一端。所述L8的第二端接地GND。

所述第七电容C7的第二端连接至所述第一放大级功率放大器P4的输入端。

所述第四阻抗匹配网络MN3的输入端作为所述第二级功率增益放大单元3的第二输入端。所述第四阻抗匹配网络MN3的输出端连接至所述第四驱动级功率放大器P5的输入端。

所述第四驱动级功率放大器P5的输出端分别连接至所述第七电感L7的第二端和所述第六电容C6的第一端。

所述第六电容C6的第二端分别连接至所述第八电容C8的第一端和所述第九电感L9的第一端。所述第九电感L9的第二端接地GND。

所述第八电容C8的第二端连接至所述第二放大级功率放大器P6的输入端。

所述第一放大级功率放大器P4的输出端作为所述第二级功率增益放大单元3的第一输出端，且所述第二放大级功率放大器P6的输出端连接至所述第九电容C9的第一端。所述第二级功率增益放大单元3的第一输出端用于连接至所述功率合成输出单元4的第一输入端。

所述第二放大级功率放大器P6的输出端作为所述第二级功率增益放大单元3的第二输出端，且所述第二放大级功率放大器P6的输出端连接至所述第九电容C9的第二端。所述第二级功率增益放大单元3的第二输出端用于连接至所述功率合成输出单元4的第二输入端。

所述第二级功率增益放大单元3的第三驱动级功率放大器P3和第一放大级功率放大器P4之间设置第一级间阻抗匹配网络31；所述第二级功率增益放大单元3的第四驱动级功率放大器P5和第二放大级功率放大器P6之间设置第二级间阻抗匹配网络32，这两路匹配网络均采用双级匹配，可以提升匹配网络的频率带宽，进而提升射频放大器模组100的工作带宽。

所述第六电感L6连接所述第十电容C10，所述第七电感L7连接所述第十电容C10。所述第十电容C10这个电容的主要作用是给所述第二级功率增益放大单元3的供电的旁路电容，从而使得射频放大器模组100的输出功率高。

所述功率合成输出单元4用于接收经所述二级功率增益放大单元3处理后的两路所述第二信号并进行功率合成转换为一路第三信号，并将所述第三信号的谐波进行抑制后输出。所述功率合成输出单元4的输出端作为所述射频放大器模组100的输出端RFout。

请参考图5所示，图5为本发明射频放大器模组100的功率合成输出单元4的电路图。

具体的，所述功率合成输出单元4包括变压器TF1、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、串联谐振网络41以及输出匹配电路42。

其中，所述第十一电容C11和所述第十二电容C12分别用于变压器TF1的平衡端口调谐电容，还实现调节第一放大级功率放大器P4的输出阻抗和第二放大级功率放大器P6的输出阻抗。所述变压器TF1除了可实现将输入的两路差分信号进行功率合成外，还同时起到了隔直电容的作用，可以减少模组中SMD数量，节约成本。

所述级间功率分配单元2的巴伦和所述功率合成输出单元4的变压器TF1组成实现的差分功率放大器，在结构上除了可实现功率合成，提升射频放大器模组输出功率的功能外，其差分结构本身还可实现对偶次谐波加强抑制的功能。

所述功率合成输出单元4的电路连接关系为：

所述变压器TF1用于接收经所述第二级功率增益放大单元3处理后的两路所述第二信号并进行功率合成转换为一路第三信号，并将所述第三信号的偶次谐波进行抑制。

所述变压器TF1的初级线圈的第一端作为所述功率合成输出单元4的第一输入端。所述变压器TF1的初级线圈的第二端作为所述功率合成输出单元4的第二输入端。

所述变压器TF1的初级线圈的中心抽头端连接至所述第十一电容C11的第一端、所述第十二电容C12的第一端以及第三电源电压VCC3，所述第十一电容C11的第二端接地GND，所述第十二电容C12的第二端接地GND。

所述变压器TF1的次级线圈的第一端分别连接所述串联谐振网络41的接口端和所述输出匹配电路42的输入端。

所述变压器TF1的次级线圈的第二端连接至所述第十一电容C11的第一端，所述第十三电容C13的第二端接地GND。

所述输出匹配电路42的输出端作为所述功率合成输出单元4的输出端。

所述串联谐振网络41用于抑制四阶以上的谐波。具体的，所述串联谐振网络41包括第十四电容C14、第十五电容C15、第十电感L10以及第十一电感L11。第十四电容C14和第十电感L10形成一个串联谐振电路(Trap)，主要对四阶以上谐波进行抑制。第十五电容C15和第十一电感L11形成另一个串联谐振电路(Trap)，主要对四阶以上谐波进行抑制。

所述串联谐振网络41的电路连接关系为：

所述第十四电容C14的第一端作为所述串联谐振网络41的接口端，且所述第十四电容C14的第一端连接至所述第十五电容C15的第一端。

所述第十四电容C14的第二端连接至所述第十电感L10的第一端，所述第十电感L10的第二端接地GND。

所述第十五电容C15的第二端连接至所述第十一电感L11的第一端，所述第十一电感L11的第二端接地GND。

所述输出匹配电路42用于对输出阻抗进行匹配。具体的，所述输出匹配电路42包括依次连接的第一低通阻抗匹配网络421、第二低通阻抗匹配网络422、第三低通阻抗匹配网络423以及带阻匹配网络424。

所述第一低通阻抗匹配网络421包括第十二电感L12、第十六电容C16、第十三电感L13。第十六电容C16和第十三电感L13形成的一个串联谐振电路(Trap)，主要对二阶谐波进行抑制。

所述第二低通阻抗匹配网络422包括第十四电感L14、第十七电容C17、第十五电感L15。第十七电容C17和第十五电感L15形成的一个串联谐振电路(Trap)，主要对二阶谐波进行抑制。

所述第三低通阻抗匹配网络423包括第十六电感L16、第十八电容C18、第十七电感L17。第十八电容C18和第十七电感L17形成的串联谐振电路(Trap)，主要对三阶谐波进行抑制。

所述带阻匹配网络424包括第十九电容C19和第十八电感L18。第十九电容C19和第十八电感L18形成的并联谐振电路(Tank)，主要对三阶谐波进行抑制。

所述输出匹配电路42的电路连接关系为：

所述第十二电感L12的第一端作为所述输出匹配电路42的输入端。

所述第十二电感L12的第二端分别连接至所述第十六电容C16的第一端和所述第十四电感L14的第一端。所述第十六电容C16的第二端连接至所述第十三电感L13的第一端，所述第十三电感L13的第二端接地GND。

所述第十四电感L14的第二端分别连接至所述第十七电容C17的第一端和所述第十六电感L16的第一端。所述第十七电容C17的第二端连接至所述第十五电感L15的第一端，所述第十五电感L15的第二端接地GND。

所述第十六电感L16的第二端分别连接至所述第十八电容C18的第一端、所述第十九电容C19的第一端和所述第十八电感L18的第一端。所述第十八电容C18的第二端连接至所述第十七电感L17的第一端，所述第十七电感L17的第二端接地GND。

所述第十九电容C19的第二端作为所述输出匹配电路42的输出端，且所述第十九电容C19的第二端连接至所述第十八电感L18的第二端。

本实施例中，所述功率合成输出单元4中采用的电感实现形式可以是SMT形式或绕线电感形式或IPD形式。所述功率合成输出单元4中采用的电容实现形式可以是SMT形式或IPD形式。

本发明实施例提供一种卫星通信终端，所述卫星通信终端包括基板和焊接于所述基板的所述射频放大器模组100。

本实施例中，所述第一级功率增益放大单元1和所述第二级功率增益放大单元3为半导体芯片。所述级间功率分配单元2和所述功率合成输出单元4均为多个分立元器件制成。

本发明实施例提供的所述卫星通信终端能够实现射频放大器模组100的实施例中的各个实施方式，以及相应有益效果，为避免重复，这里不再赘述。

需要指出的是，本发明采用的相关电路、变压器、电容、电感、阻抗匹配网络及功率放大器均为本领域常用的电路、元器件，对应的具体的指标和参数根据实际应用进行调整，在此，不作详细赘述。

与相关技术相比，本发明的射频放大器模组和卫星通信终端通过所述射频放大器模组中设置依次连接的第一级功率增益放大单元、级间功率分配单元、第二级功率增益放大单元和功率合成输出单元；其中，设置所述第一级功率增益放大单元和所述第二级功率增益放大单元两级的增益放大，使得所述射频放大器模组的功率和增益增大。同时在所述第一级功率增益放大单元设置阻抗匹配电路和Pi衰稳定网络，所述阻抗匹配电路用于实现阻抗变换和减小阻抗失配的功率损耗；所述Pi衰稳定网络用于与依次连接的所述级间功率分配单元、所述第二级功率增益放大单元和所述功率合成输出单元进行隔离，以防止所述射频放大器模组的增益高产生的振荡现象；该电路结构使得所述第一级功率增益放大单元和所述第二级功率增益放大单元可以实现两者级联时增大两个电路模块间的隔离度，防止因增益太高而在所述射频放大器模组工作时产生振荡现象。更优的，在所述第一级功率增益放大单元和所述第二级功率增益放大单元之间还设置级间功率分配单元，并在所述第二级功率增益放大单元设置所述功率合成输出单元，级间功率分配单元的巴伦和所述功率合成输出单元的变压器组成实现的差分功率放大器，其差分结构本身还可实现对偶次谐波加强抑制的功能。所述功率合成输出单元对四阶以上谐波、二阶谐波和三阶谐波进行抑制。从而使得本发明的射频放大器模组在输出功率高时的谐波抑制效果好。从而使得本发明的射频放大器模组和卫星通信终端的输出功率增益高且谐波抑制效果好。

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。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种射频放大器模组，其特征在于，所述射频放大器模组包括依次连接的第一级功率增益放大单元、级间功率分配单元、第二级功率增益放大单元和功率合成输出单元；

所述第一级功率增益放大单元用于接收外部的单端信号，将所述单端信号的功率和增益放大并生成单端放大信号；所述第一级功率增益放大单元包括依次连接的第一驱动级功率放大器、第二驱动级功率放大器、阻抗匹配电路和Pi衰稳定网络；所述阻抗匹配电路用于实现阻抗变换和减小阻抗失配的功率损耗；所述Pi衰稳定网络用于与依次连接的所述级间功率分配单元、所述第二级功率增益放大单元和所述功率合成输出单元进行隔离，以防止所述射频放大器模组产生的振荡现象；

所述级间功率分配单元用于接收所述单端放大信号，并将其转换为功率相同且相位相差180°的两路第一信号，还用于抑制所述第一信号的偶次谐波；

所述二级功率增益放大单元用于分别将两路所述第一信号的功率和增益放大后生成两路第二信号；所述第二级功率增益放大单元包括将其中一路所述第一信号的功率和增益放大且依次连接的第三驱动级功率放大器、第一级间阻抗匹配网络和第一放大级功率放大器、以及将其中另一路所述第一信号的功率和增益放大且依次连接的第四驱动级功率放大器、第二级间阻抗匹配网络和第二放大级功率放大器，所述第一级间阻抗匹配网络和所述第二级间阻抗匹配网络均用于抑制二阶谐波；

所述功率合成输出单元用于接收经所述二级功率增益放大单元处理后的两路所述第二信号并进行功率合成转换为一路第三信号，并将所述第三信号的谐波进行抑制后输出。

2.根据权利要求1所述的射频放大器模组，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括第一电容和第一电感；所述Pi衰稳定网络包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一级功率增益放大单元还包括第一阻抗匹配网络、第二阻抗匹配网络、第二电感、第三电感和第二电容；

所述第一阻抗匹配网络用于所述第一驱动级功率放大器的输入端的阻抗匹配，所述第一阻抗匹配网络的输入端作为所述第一级功率增益放大单元的输入端；所述第一阻抗匹配网络的输出端连接至所述第一驱动级功率放大器的输入端；

所述第二阻抗匹配网络用于所述第一驱动级功率放大器与所述第二驱动级功率放大器之间的阻抗匹配；所述第一驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第二阻抗匹配网络的输入端和所述第二电感的第二端；

所述第二电感的第一端分别连接至所述第三电感的第一端、所述第二电容的第一端和第一电源电压；所述第二电容的第二端接地；

所述第二阻抗匹配网络的输出端连接至所述第二驱动级功率放大器的输入端；

所述第二驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第三电感的第二端和所述第一电容的第一端；

所述第一电容的第二端分别连接至所述第一电感的第一端、所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端；所述第一电感的第二端接地；所述第二电阻的第二端接地；

所述第一电阻的第二端作为所述第一级功率增益放大单元的输出端，且所述第一电阻的第二端连接至所述第三电阻的第一端；所述第三电阻的第二端接地。

3.根据权利要求1所述的射频放大器模组，其特征在于，所述级间功率分配单元为在基板上搭建由电感和电容组成的LC集中巴伦。

4.根据权利要求3所述的射频放大器模组，其特征在于，所述LC集中巴伦包括第三电容、第四电容、第四电感以及第五电感；

所述第三电容的第一端作为所述级间功率分配单元的输入端，且所述第三电容的第一端连接至所述第五电感的第一端；

所述第三电容的第二端作为所述级间功率分配单元的第一输出端，且所述第三电容的第二端连接至所述第四电感的第一端，所述第四电感的第二端接地；所述级间功率分配单元的第一输出端用于连接至所述第二级功率增益放大单元的第一输入端；

所述第五电感的第二端作为所述级间功率分配单元的第二输出端，且所述第五电感的第二端连接至所述第四电容的第一端，所述第四电容的第二端接地；所述级间功率分配单元的第二输出端用于连接至所述第二级功率增益放大单元的第二输入端。

5.根据权利要求4所述的射频放大器模组，其特征在于，所述第二级功率增益放大单元还包括第三阻抗匹配网络、第四阻抗匹配网络、第九电容和第十电容；所述第三阻抗匹配网络用于所述第三驱动级功率放大器的输入端的阻抗匹配；所述第四阻抗匹配网络用于所述第四驱动级功率放大器的输入端的阻抗匹配；

所述第一级间阻抗匹配网络包括第六电感、第五电容、第七电容和第八电感；所述第二级间阻抗匹配网络包括第七电感、第六电容、第八电容和第九电感；

所述第三阻抗匹配网络的输入端作为所述第二级功率增益放大单元的第一输入端；所述第三阻抗匹配网络的输出端连接至所述第三驱动级功率放大器的输入端；

所述第三驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第六电感的第二端和所述第五电容的第一端；

所述第六电感的第一端分别连接至所述第十电容的第一端、所述第七电感的第一端和第二电源电压；所述第十电容的第二端接地；

所述第五电容的第二端分别连接至所述第七电容的第一端和所述第八电感的第一端；所述第八电感的第二端接地；

所述第七电容的第二端连接至所述第一放大级功率放大器的输入端；

所述第四阻抗匹配网络的输入端作为所述第二级功率增益放大单元的第二输入端；所述第四阻抗匹配网络的输出端连接至所述第四驱动级功率放大器的输入端；

所述第四驱动级功率放大器的输出端分别连接至所述第七电感的第二端和所述第六电容的第一端；

所述第六电容的第二端分别连接至所述第八电容的第一端和所述第九电感的第一端；所述第九电感的第二端接地；

所述第八电容的第二端连接至所述第二放大级功率放大器的输入端；

所述第一放大级功率放大器的输出端作为所述第二级功率增益放大单元的第一输出端，且所述第二放大级功率放大器的输出端连接至所述第九电容的第一端；所述第二级功率增益放大单元的第一输出端用于连接至所述功率合成输出单元的第一输入端；

所述第二放大级功率放大器的输出端作为所述第二级功率增益放大单元的第二输出端，且所述第二放大级功率放大器的输出端连接至所述第九电容的第二端；所述第二级功率增益放大单元的第二输出端用于连接至所述功率合成输出单元的第二输入端。

6.根据权利要求5所述的射频放大器模组，其特征在于，所述功率合成输出单元包括变压器、第十一电容、第十二电容、第十三电容、串联谐振网络以及输出匹配电路；

所述变压器用于接收经所述第二级功率增益放大单元处理后的两路所述第二信号并进行功率合成转换为一路第三信号，并将所述第三信号的偶次谐波进行抑制；所述串联谐振网络用于抑制四阶以上的谐波；所述输出匹配电路用于对输出阻抗进行匹配；

所述变压器的初级线圈的第一端作为所述功率合成输出单元的第一输入端；所述变压器的初级线圈的第二端作为所述功率合成输出单元的第二输入端；

所述变压器的初级线圈的中心抽头端连接至所述第十一电容的第一端、所述第十二电容的第一端以及第三电源电压，所述第十一电容的第二端接地，所述第十二电容的第二端接地；

所述变压器的次级线圈的第一端分别连接所述串联谐振网络的接口端和所述输出匹配电路的输入端；

所述变压器的次级线圈的第二端连接至所述第十一电容的第一端，所述第十三电容的第二端接地；

所述输出匹配电路的输出端作为所述功率合成输出单元的输出端。

7.根据权利要求6所述的射频放大器模组，其特征在于，所述串联谐振网络包括第十四电容、第十五电容、第十电感以及第十一电感；

所述第十四电容的第一端作为所述串联谐振网络的接口端，且所述第十四电容的第一端连接至所述第十五电容的第一端；

所述第十四电容的第二端连接至所述第十电感的第一端，所述第十电感的第二端接地；

所述第十五电容的第二端连接至所述第十一电感的第一端，所述第十一电感的第二端接地。

8.根据权利要求6所述的射频放大器模组，其特征在于，所述输出匹配电路包括依次连接的第一低通阻抗匹配网络、第二低通阻抗匹配网络、第三低通阻抗匹配网络以及带阻匹配网络。

9.根据权利要求8所述的射频放大器模组，其特征在于，所述第一低通阻抗匹配网络包括第十二电感、第十六电容、第十三电感；

所述第二低通阻抗匹配网络包括第十四电感、第十七电容、第十五电感；

所述第三低通阻抗匹配网络包括第十六电感、第十八电容、第十七电感；

所述带阻匹配网络包括第十九电容和第十八电感；

所述第十二电感的第一端作为所述输出匹配电路的输入端；

所述第十二电感的第二端分别连接至所述第十六电容的第一端和所述第十四电感的第一端；所述第十六电容的第二端连接至所述第十三电感的第一端，所述第十三电感的第二端接地；

所述第十四电感的第二端分别连接至所述第十七电容的第一端和所述第十六电感的第一端；所述第十七电容的第二端连接至所述第十五电感的第一端，所述第十五电感的第二端接地；

所述第十六电感的第二端分别连接至所述第十八电容的第一端、所述第十九电容的第一端和所述第十八电感的第一端；所述第十八电容的第二端连接至所述第十七电感的第一端，所述第十七电感的第二端接地；

所述第十九电容的第二端作为所述输出匹配电路的输出端，且所述第十九电容的第二端连接至所述第十八电感的第二端。

10.一种卫星通信终端，其特征在于，所述卫星通信终端包括基板和焊接于所述基板的如权利要求1-9中任意一项所述的射频放大器模组。

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