CN208782780U - 功率放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种功率放大电路，与信号输入端连接的推动级放大器、与所述推动级放大器输出端连接的末级放大器；所述推动级放大器用于实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至所述末级放大器；所述末级放大器用于对经阻抗匹配处理后的所述信号进行功率放大，使得输出功率达到预设的额定功率。上述功率放大电路，包括推动级放大电路和末级放大电路，利用推动级放大电路实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至末级放大器，并利用末级放大器接收经过阻抗匹配处理后的信号，并对该信号进行功率放大，使得功率放大电路的输出功率可达到预设额定功率，实现了大功率的匹配输出，保证了输出功率和效率。

Description

功率放大电路

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种功率放大电路。

背景技术

随着无线通信技术的发展，为保证无线通信设备中传输的无线电信号强度和通信质量，出现了射频放大电路，利用射频放大电路，将信号放大之后，再将信号发送出去，保证信号的强度和通信质量。

传统的射频功率放大电路，通常采用多级放大器级联的方式来实现射频功率的放大，各级之间需要使用匹配电路实现阻抗匹配，而由于现有的实现阻抗匹配方法，大多是将前级的输出和后级的输入的阻抗值设置为固定值，无法满足不同频率下的输出功率需求，而效率是指功率放大器输出到负载上的功率与功率放大器消耗的总功率的比值，在功率放大器的输出功率达不到预设要求时，由于负载阻抗不变，会导致功率放大器的效率较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对射频功率放大器效率较低的问题，提供一种功率放大电路。

一种功率放大电路，包括：与信号输入端连接的推动级放大器、与所述推动级放大器输出端连接的末级放大器；

所述推动级放大器用于实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至所述末级放大器；

所述末级放大器用于对经阻抗匹配处理后的所述信号进行功率放大，使得输出功率达到预设的额定功率。

在其中一个实施例中，所述推动级放大器包括第一输入匹配电路和与所述第一输入匹配电路输出端连接的缓冲放大器；

所述第一输入匹配电路包括：第一电容、第二电容和第一电感；

所述第一电容的第一端与信号输入端连接；所述第一电感的第一端与所述第一电容的第二端以及第二电容的第一端连接；所述第二电容的第二端接地；所述第一电感的第二端与所述缓冲放大器的输入端连接。

在其中一个实施例中，所述推动级放大器还包括与所述缓冲放大器输出端连接的第一输出匹配电路；

所述第一输出匹配电路包括：第二电感、第三电感、第三电容和第四电容；

所述第二电感的第一端与所述缓冲放大器输出端连接，第二端与所述第三电容的第一端、第四电容的第一端连接；所述第四电容的第二端与所述第三电感的第一端连接；所述第三电容的第二端接地；所述第三电感的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述推动级放大器还包括与所述第一输入匹配电路输入端连接的衰减器，用于实现对输入功率的衰减；

所述衰减器包括：第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第二电阻第一端与所述第一电阻的第一端连接；所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接；所述第一电阻和所述第二电阻的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述推动级放大器还包括所述第一输出匹配电路输出端连接的隔直电容，用于实现第一输出匹配电路的输出隔直。

在其中一个实施例中，所述推动级放大器还包括：

与所述缓冲放大器输入端连接的偏压电路，用于为所述缓冲放大器提供直流偏压；

与所述偏压电路输入端连接的第一滤波电路，用于对所述直流偏压进行交流纹波滤波；以及

与所述缓冲放大器输入端连接的反馈电路，用于实现所述缓冲放大器的交流反馈。

在其中一个实施例中，所述末级放大器包括第二输入匹配电路和与所述第二输入匹配电路输出端连接的射频功率放大器；

所述第一输入匹配电路包括：第四电感、第五电感、第五电容和第六电容；

所述第四电感的第一端与所述第六电容的第一端连接；所述第五电感的第一端与所述第四电感的第二端、供压电路输出端连接；所述第五电感的第二端与射频功率放大器输入端连接；

所述第五电容的第一端和所述第六电容的第一端与所述推动级放大器的输出端连接；所述第五电容的第二端接地；所述第六电容的第二端接地。

在其中一个实施例中，所述末级放大器还包括第二输出匹配电路；

所述第二输出匹配电路包括：第六电感、第七电感、第八电感、第七电容、第八电容以及第九电容；

所述第六电感的第一端与所述射频功率放大器的输出端以及所述第七电容的第一端连接；所述第七电容的第二端接地；所述第六电感的第二端与所述第七电感的第一端以及所述第八电容的第一端连接；所述第八电容的第二端接地；所述第七电感的第二端与所述第九电容的第一端连接；所述第九电容的第二端接地；所述第八电感的第一端与所述第九电容的第一端连接；所述第八电感的第二端连接信号输出端。

在其中一个实施例中，所述末级放大器还包括：

与所述第二输入匹配电路输入端连接的供压电路，用于向所述射频功率放大器提供直流静电工作点电压；

与所述供压电路输入端连接的第二滤波电路，用于对所述供压电路提供的直流静电工作点电压实行交流滤波。

在其中一个实施例中，所述射频功率放大器采用射频放大管，用于实现射频功率放大。

上述功率放大电路，包括推动级放大电路和末级放大电路，利用推动级放大电路实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至末级放大器，并利用末级放大器接收经过阻抗匹配处理后的信号，并对该信号进行功率放大，使得功率放大电路的输出功率可达到预设额定功率，实现了大功率的匹配输出，保证了输出功率和效率。

附图说明

图1为一个实施例中功率放大电路的结构框图；

图2为一个实施例中推动级放大器的电路示意图；

图3为一个实施例中末级放大器的电路示意图；

图4为一个实施例中功率放大电路的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种功率放大电路，包括与信号输入端连接的推动级放大器10以及与推动级放大器10输出端连接的末级放大器30。

推动级放大器10用于实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至末级放大器30，末级放大器30用于放大经阻抗匹配处理后的信号，使得输出功率达到预设的额定功率。

其中，阻抗匹配表示信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同，或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同，分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态，简称为阻抗匹配。选频是指对某一段频率或单一频率的信号具有突出的放大作用，而对其他频率的信号具有较强抑制作用。

进一步地，输入阻抗是指一个电路的输入端的等效阻抗，可以理解为在输入端加上电压源U，测量输入端电流I，输入阻抗Rin就等于U/I，而输出阻抗则是一个电路输出端的等效阻抗。故，阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的组合方式。

上述功率放大电路，包括推动级放大电路和末级放大电路，利用推动级放大电路实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至末级放大器，并利用末级放大器接收经过阻抗匹配处理后的信号，并对该信号进行功率放大，使得功率放大电路的输出功率可达到预设额定功率，实现了大功率的匹配输出，保证了输出功率和效率。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种推动级放大器，包括第一输入匹配电路202和与第一输入匹配电路204的输出端连接的缓冲放大器204，以及与缓冲放大器204输出端连接的第一输出匹配电路206。

具体地，第一输入匹配电路202可自前级放大器或信号源区获取最大激励功率，用于实现缓冲放大器204的输入阻抗匹配和选频，缓冲放大器204用于实现信号的放大，第一输出匹配电路206可保证缓冲放大器204的输出功率有效地加到负载上，用于实现缓冲放大器204的输出阻抗匹配。

其中，第一输入匹配电路202包括：第一电容C1、第二电容C2和第一电感L10。第一电容C1的第一端与信号输入端连接，第一电感L10的第一端与第一电容C1的第二端以及第二电容C2的第二端连接，第二电容C2的第二端接地，第一电感L0的第二端与缓冲放大器204的输入端连接。

其中，第一输出匹配电路206包括：第二电感L12、第三电感L13、第三电容C6和第四电容C29。第二电感L12的第一端与缓冲放大器304输出端连接，第二端与第三电容C6的第一端、第四电容C29的第一端连接，第四电容C29的第二端与第三电感L13的第一端连接，第三电容C6的第二端接地，第三电感L13的第二端接地。

在本实施例中，为实现较大的输出功率，选择与信号源内阻匹配的电阻，第一输入匹配电路202用于实现缓冲放大器204的输入阻抗匹配，并将符合预设要求的频率段的信号挑选出来，传输至缓冲放大器204。第一输出匹配电路206用于实现缓冲放大器204的输出阻抗匹配，获得较大的输出功率。

上述推动级放大器，包括第一输入匹配电路、与第一输入匹配电路输出端连接的缓冲放大器、以及与缓冲放大器输出端连接的第一输出匹配电路，可利用第一输入电路实现信号的输入阻抗匹配和选频，可抑制工作频率范围外的其他频率，完成选频作用，以及利用第一输出匹配电路实现信号的输出阻抗匹配，保证缓冲放大器的输出功率有效地加载至负载，从而结合缓冲放大器实现信号的输入/输出阻抗匹配和信号放大。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种推动级放大器，还包括：

与第一输入匹配电路输入端连接的衰减器208，用于实现对输入功率的衰减。

具体地，衰减器208是一种提供衰减的电子元器件，主要用途是：调整电路中信号的大小；在比较法测量电路中，可用来直读被测网络的衰减值；改善阻抗匹配，若某些电路要求有一个比较稳定的负载阻抗时，则可在此电路与实际负载阻抗之间插入一个衰减器，能够缓冲阻抗的变化。在本实施例中，衰减器208用于实现输入功率的衰减，改善阻抗匹配，加强第一输入匹配电路202对于缓冲放大器204的阻抗匹配作用。

其中，衰减器208包括：第一电阻R3、第二电阻R1和第三电阻R4。第二电阻R1的第一端与第一电阻R3的第一端连接，第二电阻R1的第二端与第三电阻R4的第一端连接，第一电阻R3和第二电阻R1的第二端接地。

具体地，通过设定电阻R3两端电压为Ui，电阻R4两端电压为Uo，可得到衰减器208的衰减量是：A＝20log(Uo/Ui)，根据衰减器208可实现输入功率的衰减，改善输入信号的电平，加强第一输入匹配电路202对于缓冲放大器204的阻抗匹配作用。

与第一输出匹配电路206输出端连接的隔直电容C22，用于实现第一输出匹配电路206的输出隔直。

与缓冲放大器204输入端连接的偏压电路210，用于为缓冲放大器204提供直流偏压。

具体地，偏压电路210用于保证缓冲放大器204的静态工作点处于正常放大区域。直流偏置电压指指晶体管放大电路中使晶体管处于放大状态时，基极与射极之间，集电极与基极之间应该设置的电压。静态工作点是指三极管放大电路中，交流输入信号为零时，电路处于直流工作状态。

其中，偏压电路210，包括：电阻R2、电阻R5和电阻R7，其中，电阻R2的第一端与电感L10的第二端连接；电阻R2的第二端与电阻R5的第一端连接；电阻R5的第二端接地；电阻R7的第一端与电阻R5的第一端连接；电阻R7的第二端与电源连接。

与偏压电路210输入端连接的第一滤波电路212，用于对直流偏压进行交流纹波滤波。

具体地，第一滤波电路212与偏压电路210连接，用于对直流偏置电压进行交流纹波滤波，可滤去整流输出电压中的交流纹波，获得直流稳定电压。

其中，第一滤波电路212，包括：电容C4、电容C7和电容C8，其中，电容C4的第一端接地；电容C4的第二端与电阻R7的第一端连接；电容C7的第一端和电容C8的第一端与电阻R7连接；电容C7的第二端以及电容C8的第二端接地。

以及与缓冲放大器204输入端连接的反馈电路214，用于实现缓冲放大器204的交流反馈，保证缓冲放大器204正常稳定放大。

其中，反馈电路214，包括：电阻R6、电容C5，其中电阻R6的第一端与缓冲放大器204的输入端连接；电阻R6的第二端与电容C5的第一端连接；电容C5的第二端与电感L12的第一端连接。

上述推动级放大器，还包括实现输入功率衰减的衰减器、用于为缓冲放大器提供直流偏压的偏压电路、用于对直流偏压进行交流纹波滤波的第一滤波电路和用于实现缓冲放大器的交流反馈的反馈电路。保证了缓冲放大器处于正常稳定放大状态，同时保证了缓冲放大器的静态工作点处于正常放大区域。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种末级放大器，包括第二输入匹配电路302、与第二输入匹配电路302输出端连接的射频功率放大器304，以及与射频功率放大器304输出端连接的第二输出匹配电路306。

具体地，第二输入匹配电路302可自前级放大器或信号源区获取最大激励功率，用于实现射频功率放大器304的输入阻抗匹配，并将符合预设要求的频率段的信号挑选出来。射频功率放大器304用于对电路中的交流信号进行功率放大，以达到符合工作条件的额定功率。第二输出匹配电路306，可保证缓冲放大器204的输出功率有效地加到负载上，用于实现射频功率放大器304的输出阻抗匹配，获得较大的输出功率。

其中，第二输入匹配电路302包括：第四电感L14、第五电感L15、第五电容C11和第六电容C12。

第四电感L14的第一端与第六电容C12的第一端连接，第五电感L15的第一端与第四电感L14的第二端、供压电路输出端连接，第五电感L15的第二端与射频功率放大器304输入端连接，第五电容C11的第一端和第六电容C12的第一端与推动级放大器的输出端连接，第五电容C11的第二端接地，第六电容C12的第二端接地。

其中，第二输出匹配电路306包括：第六电感L16、第七电感L2、第八电感L3、第七电容C16、第八电容C17以及第九电容C18。

第六电感L16的第一端与射频功率放大器304的输出端以及第七电容C16的第一端连接，第七电容C16的第二端接地，第六电感L16的第二端与第七电感L2的第一端以及第八电容C17的第一端连接，第八电容C17的第二端接地，第七电感L2的第二端与第九电容C18的第一端连接，第九电容C18的第二端接地，第八电感L3的第一端与第九电容C18的第一端连接，第八电感L3的第二端连接信号输出端。

其中，在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要使用射频功率放大器304将功率放大，获得足够的射频功率，将线号辐射出去。在本实施例中，为实现较大的输出功率，选择与信号源内阻匹配的电阻，第二输入匹配电路302用于实现射频功率放大器304的输入阻抗匹配，并将符合预设要求的频率段的信号挑选出来，传输至射频功率放大器304。第二输出匹配电路306用于实现射频功率放大器304的输出阻抗匹配，获得较大的输出功率。

上述末级放大器，包括第二输入匹配电路、与第二输入匹配电路输出端连接的射频功率放大器、与射频功率放大器输出端连接的第二输出匹配电路，通过利用第二输入匹配电路实现信号的阻抗匹配和选频，可抑制工作频率范围外的其他频率，完成选频作用，利用第二输出阻抗匹配实现信号的输出阻抗匹配，保证缓冲放大器的输出功率有效地加载至负载，实现信号前后级输入输出阻抗匹配后，利用射频功率放大器对信号进行功率放大，使得功率放大电路的输出功率可达到预设额定功率，实现了大功率的匹配输出，保证了输出功率和效率。

在其中一个实施例中，如图3所示，提供了一种末级放大器，还包括与第二输入匹配电路302输入端连接的供压电路308，用于向射频功率放大器304提供直流静电工作点电压。

其中，供压电路308，包括：电阻R9、电阻R10和电阻R11，其中，电阻R9的第一端与电感L15的第一端连接；电阻R9的第二端与电阻R11的第一端、电阻R10的第一端连接；电阻R11的第二端接地；电阻R10的第二端与电源连接。

与供压电路308输入端连接的第二滤波电路310，用于对供压电路308提供的直流静电工作点电压实行交流滤波。

其中，第二滤波电路310包括：电容C14和电容C15，其中，电热锅C14的第一端与电阻R9的第二端连接；电容C14的第二端接地；电容C15的第一端与电阻R10的第二端连接；电容C15的第二端接地。

上述末级放大器，还包括与第二输入匹配电路输入端连接的供压电路以及与供压电路连接的第二滤波电路。为射频功率放大器提供了去除了交流纹波的正常工作直流偏置电压，处于正常稳定放大状态，提高功率放大的效率。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种功率放大电路，包括：

第一输入匹配电路402、与第一输入匹配电路输出端连接的缓冲放大器404、与缓冲放大器404输出端连接的第一输出匹配电路406、与第一输入匹配电路402输入端连接的衰减器408、与缓冲放大器404第一端连接的偏压电路410、与偏压电路410输入端连接的第一滤波电路412、以及与缓冲放大器404第一端连接的反馈电路414；第二输入匹配电路416、与第二输入匹配电路416输出端连接的射频功率放大器418、与射频功率放大器418输出端连接的第二输出匹配电路420、与第二输入匹配电路420输入端连接的供压电路422以及与供压电路422连接的第二滤波电路424。

其中，第一输出匹配电路406输出端与第二输入匹配电路416输入端连接，第二输出匹配电路416输出端与信号输出端连接。

上述功率放大电路保证了缓冲放大器处于正常稳定放大状态以及缓冲放大器的静态工作点处于正常放大区域，并且为射频功率放大器提供了去除了交流纹波的正常工作直流偏置电压，利用推动级放大电路实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至末级放大器，并利用末级放大器接收经过阻抗匹配处理后的信号，并对该信号进行功率放大，使得功率放大电路的输出功率可达到预设额定功率，实现了大功率的匹配输出，保证了输出功率和效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种功率放大电路，其特征在于，包括：与信号输入端连接的推动级放大器、与所述推动级放大器的输出端连接的末级放大器；

所述推动级放大器用于实现信号的输入/输出阻抗匹配，并将处理后的信号输出至所述末级放大器；

所述末级放大器用于对经阻抗匹配处理后的所述信号进行功率放大，使得输出功率达到预设的额定功率。

2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述推动级放大器包括第一输入匹配电路和与所述第一输入匹配电路输出端连接的缓冲放大器；

所述第一输入匹配电路包括：第一电容、第二电容和第一电感；

所述第一电容的第一端与信号输入端连接；所述第一电感的第一端与所述第一电容的第二端以及第二电容的第一端连接；所述第二电容的第二端接地；所述第一电感的第二端与所述缓冲放大器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于，所述推动级放大器还包括与所述缓冲放大器输出端连接的第一输出匹配电路；

所述第一输出匹配电路包括：第二电感、第三电感、第三电容和第四电容；

所述第二电感的第一端与所述缓冲放大器输出端连接，第二端与所述第三电容的第一端、第四电容的第一端连接；所述第四电容的第二端与所述第三电感的第一端连接；所述第三电容的第二端接地；所述第三电感的第二端接地。

4.根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于，所述推动级放大器还包括与所述第一输入匹配电路输入端连接的衰减器，用于实现对输入功率的衰减；

所述衰减器包括：第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第二电阻第一端与所述第一电阻的第一端连接；所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接；所述第一电阻和所述第二电阻的第二端接地。

5.根据权利要求3所述的功率放大电路，其特征在于，所述推动级放大器还包括与所述第一输出匹配电路输出端连接的隔直电容，用于实现第一输出匹配电路的输出隔直。

6.根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于，所述推动级放大器还包括：

与所述缓冲放大器输入端连接的偏压电路，用于为所述缓冲放大器提供直流偏压；

与所述偏压电路输入端连接的第一滤波电路，用于对所述直流偏压进行交流纹波滤波；以及

与所述缓冲放大器输入端连接的反馈电路，用于实现所述缓冲放大器的交流反馈。

7.根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于，所述末级放大器包括第二输入匹配电路和与所述第二输入匹配电路输出端连接的射频功率放大器；

所述第一输入匹配电路包括：第四电感、第五电感、第五电容和第六电容；

所述第四电感的第一端与所述第六电容的第一端连接；所述第五电感的第一端与所述第四电感的第二端、供压电路输出端连接；所述第五电感的第二端与射频功率放大器输入端连接；

所述第五电容的第一端和所述第六电容的第一端与所述推动级放大器的输出端连接；所述第五电容的第二端接地；所述第六电容的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的功率放大电路，其特征在于，所述末级放大器还包括第二输出匹配电路；所述第二输出匹配电路包括：第六电感、第七电感、第八电感、第七电容、第八电容以及第九电容；

所述第六电感的第一端与所述射频功率放大器的输出端以及所述第七电容的第一端连接；所述第七电容的第二端接地；所述第六电感的第二端与所述第七电感的第一端以及所述第八电容的第一端连接；所述第八电容的第二端接地；所述第七电感的第二端与所述第九电容的第一端连接；所述第九电容的第二端接地；所述第八电感的第一端与所述第九电容的第一端连接；所述第八电感的第二端连接信号输出端。

9.根据权利要求7所述的功率放大电路，其特征在于，所述末级放大器还包括：

与所述第二输入匹配电路输入端连接的供压电路，用于向所述射频功率放大器提供直流静电工作点电压；

与所述供压电路输入端连接的第二滤波电路，用于对所述供压电路提供的直流静电工作点电压实行交流滤波。

10.根据权利要求7所述的功率放大电路，其特征在于，所述射频功率放大器采用射频放大管，用于实现射频功率放大。