CN208015692U - 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 - Google Patents
一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208015692U CN208015692U CN201820486599.8U CN201820486599U CN208015692U CN 208015692 U CN208015692 U CN 208015692U CN 201820486599 U CN201820486599 U CN 201820486599U CN 208015692 U CN208015692 U CN 208015692U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microstrip
- filter
- line
- power amplifier
- network
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Microwave Amplifiers (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种SIR型悬置线滤波器的滤波功率放大器，包括介质基板，所述介质基板上表面印制输入匹配网络、功放管、栅极直流馈电网络、漏极直流馈电网络和输出匹配悬置线滤波器网络；所述输入匹配网络包括两条微带线、隔直电容以及三支节型输入阻抗变换网络；所述栅极直流馈电网络包括微带馈电线和多个滤波电容；所述漏极直流馈电网络包括输出阻抗变换器、两条微带馈电线、隔直电容和滤波电容；所述输出匹配滤波器网络包括两个阶梯阻抗谐振器及两个端口。本实用新型与现有的独立设计滤波功率放大器相比，通过将功率放大器和滤波器直接相连，实现了小型化和SIR型悬置线滤波器的一体化高效率滤波功率放大器。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域，具体涉及一种SIR型悬置线滤波器的滤波功率放大器。
背景技术
功率放大器和滤波器作为射频前端中的重要组成部分，是无线通信系统必不可缺的关键部分。传统方法是二者独立设计，然后再通过50欧姆进行连接。缺点是功率放大器需要通过匹配网络将其最佳输出阻抗匹配到50欧姆再与滤波器网络进行直接级联，这样做通常容易带来体积大、总量重的问题，同时，匹配网络的引入将带来了损耗大而降低功率放大器输出功率的缺点。
随着无线通信的发展，对通信系统越来越要求小型化和高效率，因此，一体化的射频接收机具有极大的需求。滤波功放将功率放大器、滤波器等前端器件联合进行设计，能够使得射频接收机系统的结构更加紧凑，减少不必要的损耗引入，使得射频接收机的小型化和高效率更加容易实现。
在现有的射频接收系统中，实现高效率射频接收机主要通过输出匹配网络将功率放大器的最佳输出阻抗变换为50欧姆，再通过50欧姆的连接线和50欧姆的滤波器网络直接级联实现。由于设计时，功率放大器和滤波器与50欧姆连接线的失配和滤波器和匹配网络带来的损耗，通常功率放大器的功率附加效率将大大降低。一般来说，1dB的损耗可以将功率放大器的效率从80％下降到60％。
一体化设计的滤波功率放大器相对于独立设计的滤波功率放大器来说，由于将滤波器的输入阻抗直接设计为功率放大器的最佳输出阻抗，从而取消了独立设计滤波功率放大器的匹配网络结构。因此避免了匹配网络带来的损耗，同时一体化设计滤波功率放大器实现了射频接收机的小型化和集成化。
实用新型内容
现有技术中微带结构的滤波器存在着有载Q值高及介质损耗大的问题，本实用新型提供一种SIR型悬置线滤波器的滤波功率放大器。
本实用新型采用如下技术方案：
一种SIR型悬置线滤波器的滤波功率放大器，包括介质基板，所述介质基板上表面印制输入匹配网络、功放管、栅极直流馈电网络、漏极直流馈电网络和输出匹配悬置线滤波器网络；
所述输入匹配网络1包括依次连接的第一微带线8、隔直电容9、第二微带线10、RC并联电路及三支节型输入阻抗变换器13；
所述功放管2的栅极与三支节型输入阻抗变换器的右端连接，所述功放管的漏极与漏极直流馈电网络连接；
所述栅极直流馈电网络3包括L型微带馈电线14、第一滤波电容15、第二滤波电容16及第三滤波电容17，第一、第二及第三滤波电容并联连接，且分别与L型微带馈电线14上端连接，所述L型微带馈电线14的下端与三支节型输入阻抗变换器13的上端连接；
所述漏极直流馈电网络4包括输出阻抗变换器18、第四滤波电容19及两条微带馈电线，所述输出阻抗变换器18的一端与功放管的漏极连接，其另一端与输出匹配悬置线滤波器网络连接，所述两条微带馈电线分别为第一微带馈电线及第二微带馈电线，第一及第二微带馈电线连接，所述第一微带馈电线分别与输出阻抗变换器18及第四滤波电容19连接，所述第二微带馈电线与外部直流电连接提供功放管的漏极电压；
所述输出匹配悬置线滤波器网络5包括第一阶梯阻抗谐振器、第二阶梯阻抗谐振器、第一端口及第二端口，每个阶梯阻抗谐振器结构相同，所述第一端口通过第一缝隙耦合第一阶梯阻抗谐振器的一边，第一阶梯阻抗谐振器的另一通过第二缝隙与第二阶梯阻抗谐振器的一边耦合，第二阶梯阻抗谐振器的另一边通过第三缝隙与第二端口耦合。
还包括散热铝板及上层铝盖。
所述介质基板的下表面设置地板，所述地板由导体铜构成。
所述第一阶梯阻抗谐振器与第二阶梯阻抗谐振器均为λg/2的阶梯阻抗谐振器，λg为该滤波功率放大器匹配网络的中心频率的波长。
本申请中微带线均为50欧姆微带线。
所述第一缝隙的宽度为0.3mm,第二缝隙的宽度为1.2mm，第三缝隙的宽度为0.7mm。
所述第一微带馈电线的宽度小于第二微带馈电线的宽度。
阶梯阻抗谐振器的两边宽度不同。
本实用新型具有如下有益效果：
(1)本实用新型将功率放大器设计与滤波器网络结合在一起，设计了一个具有滤波功能的高效率放大器。通过将滤波器的输入阻抗设计为功率放大器的最佳阻抗，从而使功放管和滤波器直接相连，因此功率放大器的结构比较紧凑；
(2)本实用新型的滤波器网络结构是基于悬置线滤波器，相比于微带滤波器具有损耗低，带宽宽等特点，相比于腔体滤波器具有易于加工，方便调试等特点；
(3)现有的滤波功率放大器的滤波器网络结构通常是基于带通滤波器的设计方法进行设计，而带通滤波器通常较关注于通带内的设计，在距离通带比较近的带外，抑制信号通过的效果一般不是很好，而想要提高带通滤波器的带外抑制通常需要增加带通滤波器的阶数，使得滤波器的设计更加复杂，尺寸增加；本实用新型的滤波器网络结构是基于λg/2阶梯阻抗谐振器，通过漏极馈电网络中的微带馈电线的长度，其在距离通带高频处能够产生一个传输零点，抑制信号通过的效果较好，因此能实现较好的滤波特性和带外抑制特性。
附图说明
图1(a)是本实用新型的结构示意图；
图1(b)是本实用新型介质板下表面的结构示意图；
图2是本实用新型的介质板上表面的结构示意图；
图3是图2中各个部分的标号示意图；
图4是图2中输入栅极馈电线结构及输入匹配网络的尺寸图；
图5是图2中的漏极馈电线结构及输出匹配网络的尺寸图；
图6是输出匹配网络的阻抗图；
图7是本实用新型实施例中仿真S参数曲线图；
图8是本实用新型实施例中输出功率和效率的仿真图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1(a)、图1(b)-图5中，一种SIR型悬置线滤波器的滤波功率放大器，包括介质基板6，所述介质基板上表面印制输入匹配网络1、功放管2、栅极直流馈电网络3、漏极直流馈电网络4和输出匹配悬置线滤波器网络5。
还包括散热铝板及上层铝盖，所述散热铝板位于介质基板的下表面，用于作为功率放大器的理想地板以及提供悬置线滤波器的下层腔体,介质基板下表面设置导体铜7，下表面设置方框46，方框46无导体铜。
所述的上层结构用于作为功率放大器的理想地板以及提供悬置线滤波器的上层腔体。
所述输入匹配网络1用于将50欧姆匹配到功放管的最佳输入阻抗，使得功放管达到最大的功率附加效率。具体包括，依次连接的第一微带线8、隔直电容9、第二微带线10、RC并联电路及三支节型输入阻抗变换器13，所述RC并联电路由电阻12和电容11并联构成。第一及第二微带线均为50欧姆的微带线。
所述功放管用于对输入信号进行放大。
所述栅极直流馈电网络3包括L型微带馈电线14、第一滤波电容15、第二滤波电容16及第三滤波电容17，三个滤波电容并联，且分别与L型微带馈电线上端连接，所述L型微带馈电线的下端与三支节型输入阻抗变换器的上端连接，所述L型微带馈电线和外部直流电相连接提供功放管栅极电压。所述栅极直流馈电网络用于将栅极偏置电压加载到功放管的栅极，从而提供功放管的栅极静态工作点。
所述漏极直流馈电网络4包括输出阻抗变换器18、第四滤波电容19及两条微带馈电线，所述输出阻抗变换器18的一端与功放管的漏极连接，其另一端与输出匹配悬置线滤波器网络连接，所述两条微带馈电线分别为第一微带馈电线及第二微带馈电线，第一及第二微带馈电线连接，所述第一微带馈电线分别与输出阻抗变换器18及第四滤波电容19连接，所述第二微带馈电线与外部直流电连接提供功放管的漏极电压，所述第一微带馈电线的宽度小于第二微带馈电线的宽度。所述漏极直流馈电网络用于将漏极偏置电压加载到功放管的栅极，从而提供功放管的漏极静态工作点。
所述输出匹配悬置线滤波器网络用于将功放管的最佳输出阻抗匹配到50欧姆，使得功率放大器达到最大的功率附加效率；同时输出匹配滤波器网络又具有滤波器的滤波特性和对高次谐波具有抑制作用。
所述输出匹配悬置线滤波器网络包括第一阶梯阻抗谐振器、第二阶梯阻抗谐振器、第一端口及第二端口，每个阶梯阻抗谐振器结构相同，所述第一端口通过第一缝隙耦合第一阶梯阻抗谐振器的一边，第一阶梯阻抗谐振器的另一通过第二缝隙与第二阶梯阻抗谐振器的一边耦合，第二阶梯阻抗谐振器的另一边通过第三缝隙与第二端口耦合。
三个缝隙的宽度不同。两个阶梯阻抗谐振器均为λg/2的阶梯阻抗谐振器，λg为该滤波功率放大器匹配网络的中心频率的波长。
本实施例是设计CGH40010F功放管中心频率2.45G，工作带宽为340M的SIR型悬置线滤波器的一体化高效率滤波功率放大器时，其中心频点的最佳输出阻抗为14+14*jΩ。
实施例中具体尺寸为：采用相对介电常数为3.5、厚度为d2为0.8mm的Rogers4003C介质板做介质基板，散热铝板45和上层铝板44的厚度d1均为2mm，
第一微带线的尺寸8a、8b分为为1.8mm和8mm，第二微带线的尺寸10a、10b分比为1.8mm和6mm。
三支节型输入阻抗变换器，三支节是由左至右尺寸逐渐增大，具体尺寸为：22a、22b、23a、23b、24a、24b、25a、25b分别为3.3mm，16.5mm、3mm、3mm、10.5mm、2.6mm、15.5mm、2.6mm。
L型微带馈电线的主要尺寸26a、26b、27a、27b分别为6.6mm、2.4mm、2.4mm、12.8mm。隔直电容9、电容11、第一滤波电容15、第二滤波电容16、第三滤波电容17的容值分别为10pf、10pf、10pf、100pf、1pf。
输出阻抗变化器的主要尺寸28a和28b分别为1.8mm和8mm。第一微带馈电线的主要尺寸29a、29b以及位于输出阻抗变换器上表面的位置30分别为16mm、1.8mm、3.55mm。
封装号为0603的第四滤波电容19的电容值为100pf。
所述输出匹配悬置线滤波器网络包括第一阶梯阻抗谐振器、第二阶梯阻抗谐振器、第一端口及第二端口，第一端口为输入端口，第二端口为滤波器输出端口，主要尺寸为31a、31b、32a、32b、42a、42b、43a、44b分别为2.2mm、4mm、19.6mm、1.6mm、20mm、1.4mm、2.2mm、8mm。
输入端口与第一阶梯阻抗谐振器之间的第一缝隙33的尺寸为0.3mm。第一阶梯阻抗谐振器的主要尺寸34a、34b、35a、35b、36a、36b分别为1mm、15mm、15.6mm、3mm、15.6mm、3mm。第二阶梯阻抗谐振器的主要尺寸39a、39b、38a、38b、40a、40b分别为1mm、15mm、15.6mm、3mm、15.6mm、3mm。两个λg/2阶梯阻抗谐振器之间的第二缝隙37的尺寸为1.2mm。滤波网络输出端口与λg/2阶梯阻抗谐振器之间的第三缝隙41的尺寸为0.7mm。
所述的功放管选择GREE公司生产的CGH40010F GaN HEMT功率管；隔直电容选择ATC600S100；滤波电容选择ATC600S1R0或ATC600S100或ATC600S101。
优选的，所述二阶滤波器网络的阶梯阻抗谐振器的长度为λg/2，λg为SIR型悬置线滤波器的一体化高效率滤波功率放大器匹配网络的中心频率的波长。
该滤波器结构的Smith阻抗图如图6所示，可以看到，在2.4G-2.5G阻抗较为集中在功率放大器的最佳输出阻抗14+14*j附近。该滤波功率放大器匹配网络在一端为最佳输出阻抗的共轭(14-14*j)情况下另一端为50欧姆的情况下的S参数如图7所示。可以看到，在通带内的最小0.1dB，传输零点4.5G的抑制分别达到了-100dB，同时带外抑制均大于30dB。接上功率放大器情况下的输出功率和效率的仿真图如图8所示，可以看出，该匹配网络下的功率放大器的输出功率在2.23GHZ-2.57GHZ下都大于40dBm，效率均大于65％。表现出了良好的滤波特性和高效性。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种SIR型悬置线滤波器的滤波功率放大器，其特征在于，包括介质基板，所述介质基板上表面印制输入匹配网络、功放管、栅极直流馈电网络、漏极直流馈电网络和输出匹配悬置线滤波器网络；
所述输入匹配网络(1)包括依次连接的第一微带线(8)、隔直电容(9)、第二微带线(10)、RC并联电路及三支节型输入阻抗变换器(13)；
所述功放管(2)的栅极与三支节型输入阻抗变换器的右端连接，所述功放管的漏极与漏极直流馈电网络连接；
所述栅极直流馈电网络(3)包括L型微带馈电线(14)、第一滤波电容(15)、第二滤波电容(16)及第三滤波电容(17)，第一、第二及第三滤波电容并联连接，且分别与L型微带馈电线(14)上端连接，所述L型微带馈电线(14)的下端与三支节型输入阻抗变换器(13)的上端连接；
所述漏极直流馈电网络(4)包括输出阻抗变换器(18)、第四滤波电容(19)及两条微带馈电线，所述输出阻抗变换器(18)的一端与功放管的漏极连接，其另一端与输出匹配悬置线滤波器网络连接，所述两条微带馈电线分别为第一微带馈电线及第二微带馈电线，第一及第二微带馈电线连接，所述第一微带馈电线分别与输出阻抗变换器(18)及第四滤波电容(19)连接，所述第二微带馈电线与外部直流电连接提供功放管的漏极电压；
所述输出匹配悬置线滤波器网络(5)包括第一阶梯阻抗谐振器、第二阶梯阻抗谐振器、第一端口及第二端口，每个阶梯阻抗谐振器结构相同，所述第一端口通过第一缝隙耦合第一阶梯阻抗谐振器的一边，第一阶梯阻抗谐振器的另一通过第二缝隙与第二阶梯阻抗谐振器的一边耦合，第二阶梯阻抗谐振器的另一边通过第三缝隙与第二端口耦合。
2.根据权利要求1所述的滤波功率放大器，其特征在于，还包括散热铝板及上层铝盖。
3.根据权利要求1所述的滤波功率放大器，其特征在于，所述介质基板的下表面设置地板，所述地板由导体铜构成。
4.根据权利要求1所述的滤波功率放大器，其特征在于，所述第一阶梯阻抗谐振器与第二阶梯阻抗谐振器均为λg/2的阶梯阻抗谐振器，λg为该滤波功率放大器匹配网络的中心频率的波长。
5.根据权利要求1所述的滤波功率放大器，其特征在于，微带线均为50欧姆微带线。
6.根据权利要求1所述的滤波功率放大器，其特征在于，所述第一缝隙的宽度为0.3mm,第二缝隙的宽度为1.2mm，第三缝隙的宽度为0.7mm。
7.根据权利要求1所述的滤波功率放大器，其特征在于，所述第一微带馈电线的宽度小于第二微带馈电线的宽度。
8.根据权利要求4所述的滤波功率放大器，其特征在于，阶梯阻抗谐振器的两边宽度不同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820486599.8U CN208015692U (zh) | 2018-04-08 | 2018-04-08 | 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820486599.8U CN208015692U (zh) | 2018-04-08 | 2018-04-08 | 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208015692U true CN208015692U (zh) | 2018-10-26 |
Family
ID=63892395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820486599.8U Expired - Fee Related CN208015692U (zh) | 2018-04-08 | 2018-04-08 | 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208015692U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108449056A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-08-24 | 华南理工大学 | 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 |
| CN109474247A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-15 | 电子科技大学 | 一种滤波集成的双通带功率放大器 |
| CN112787605A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 四川天巡半导体科技有限责任公司 | 一种基于一体化内匹配电路的功率器件及其加工方法 |
-
2018
- 2018-04-08 CN CN201820486599.8U patent/CN208015692U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108449056A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-08-24 | 华南理工大学 | 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 |
| CN109474247A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-15 | 电子科技大学 | 一种滤波集成的双通带功率放大器 |
| CN112787605A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 四川天巡半导体科技有限责任公司 | 一种基于一体化内匹配电路的功率器件及其加工方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208015692U (zh) | 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 | |
| CN102480272B (zh) | 射频放大器 | |
| CN104617896B (zh) | 一种宽带高效率的连续逆f类功率放大器及其设计方法 | |
| Leong et al. | A derivation of a class of 3-port baluns from symmetrical 4-port networks | |
| CN109167582B (zh) | 基于频率选择性耦合的宽带带通滤波功率放大器 | |
| CN105811895B (zh) | 基于谐波终端优化高效率k波段mmic功率放大器 | |
| WO2018019311A1 (zh) | 耐功率太赫兹二倍频非平衡式电路 | |
| CN109327191A (zh) | 四路多尔蒂放大器及移动通信基站 | |
| CN103490732A (zh) | 放大器电路 | |
| CN110474142B (zh) | 一种端接频变复数阻抗的双频威尔金森功分器 | |
| CN106357222A (zh) | Doherty功放电路 | |
| CN106982038A (zh) | 一种高效率滤波功率放大器 | |
| JPH0794974A (ja) | 高効率増幅回路 | |
| CN109713419A (zh) | 一种具有宽阻带和高隔离度的滤波功分器 | |
| CN108449056A (zh) | 一种sir型悬置线滤波器的滤波功率放大器 | |
| CN107275740A (zh) | 一种具有传输零特性的双频功分器 | |
| CN108667436A (zh) | 一种低损耗功率放大器的功率合成网络 | |
| CN104716913B (zh) | 负载调制功率放大器 | |
| CN110729281A (zh) | 一种宽带大功率GaN预匹配功率管 | |
| CN108123196A (zh) | 基于竖直双面平行带线的宽带滤波集成立体巴伦 | |
| CN106533372A (zh) | 一种分段外匹配式小型化功率放大器 | |
| CN210273981U (zh) | 一种高效率高选择性双频滤波功率放大器 | |
| CN108736847A (zh) | 基于精确谐振回路控制的高效率逆d类堆叠功率放大器 | |
| CN105322892B (zh) | 一种基于薄膜体声波谐振器谐波调谐放大器 | |
| CN207518551U (zh) | 一种高效率滤波功率放大器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181026 |