CN209627326U - 一种高效射频功率放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高效射频功率放大器电路，包括晶体管，晶体管的源极接地，晶体管的栅极连接有输入匹配电路，晶体管的漏极连接有输出匹配电路；输入匹配电路连接有栅极偏置电路和RC电路，输出匹配电路连接有漏极偏置电路；输入匹配电路包括晶体管输入端焊盘、输入端开路微带线、输入端隔直电容C21；晶体管输入端焊盘通过RC电路分别连接输入端开路微带线、输入端隔直电容C21；晶体管输入端焊盘连接晶体管栅极；输出匹配电路包括晶体管输出端焊盘，晶体管输出端焊盘一路通过串联微带线连接输出端隔直电容C31、另一路连接输出端开路微带线。本实用新型结构合理，能够减小直流信号对输入输出信号的干扰，保证工作的稳定性，输出效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信装置领域，具体是一种高效射频功率放大器电路。
背景技术
功率放大器是无线通信系统中一个重要的核心部件，它位于发射机的末端，它的主要作用是将射频信号的功率提高到足以通过空气介质有效传输到接收机的水平，功率放大器在雷达、无线通信、导航、卫星通信、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用，是现代无线通信的关键设备。其性能直接影响到信号的传输距离和传输质量。同时功放在整个系统中的耗能占据了绝大部分，如果一味的追求输出功率不考虑效率，则会大幅度增加整个系统的能耗，不仅浪费了大量的电能，还提高了通信设备的工作成本，更主要的是对散热装置和电源技术提出更高的要求，甚至影响到整个系统的稳定性。因此，对于功率放大器的研究和设计有着重要的意义。
功率放大器的基本结构主要由四部分组成：输入匹配、输出匹配、偏置网络、晶体管。对于单级放大器，输入匹配电路的功能是实现对输入阻抗与输入信号源内阻实现阻抗匹配，已达到增益最大。偏置电路的功能是保证选用的晶体管工作在特定的工作点。工作点的确定是为了保证功放具有最大的输出功率，并保证晶体管工作在线性区。输出匹配电路功能是实现输出功率最大化。
在射频电路中，功率放大器的设计主要需要考虑电路的匹配、稳定性和线性度等问题，并在此条件下尽量达到最大功率输出。同时实现高效率、高输出以及高线性度仍是射频功率放大器的主要挑战。
实用新型内容
为解决上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种高效射频功率放大器电路，本实用新型设置输入端隔直电容C21和输出端隔直电容C31用于阻碍直流偏置端的直流信号流通，能够很大程度上避免直流信号对输入输出信号的干扰，设置RC网络配合电阻R7维持放大器在工作频段内的稳定性。
为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种高效射频功率放大器电路，包括晶体管，所述晶体管的源极接地，所述晶体管的栅极连接有输入匹配电路，所述晶体管的漏极连接有输出匹配电路；所述输入匹配电路连接有栅极偏置电路和RC电路，所述输出匹配电路连接有漏极偏置电路；
所述输入匹配电路包括晶体管输入端焊盘、输入端开路微带线、输入端隔直电容C21；所述晶体管输入端焊盘通过RC电路分别连接输入端开路微带线、输入端隔直电容C21；所述晶体管输入端焊盘连接晶体管栅极；
所述输出匹配电路包括晶体管输出端焊盘，所述晶体管输出端焊盘一路通过串联微带线连接输出端隔直电容C31、另一路连接输出端开路微带线；所述晶体管输出端焊盘连接晶体管漏极。
通过采用上述技术方案，本实用新型在输入匹配电路上设置输入端隔直电容C21、在输出匹配电路上设置输出端隔直电容C31，阻碍了直流偏置端的直流信号流通，能够在很大程度上避免直流信号对输入、输出信号的干扰。晶体管的输入端处连接的RC电路组成RC网络，保持本实用新型在工作频带内具有较好的稳定性，避免在某些频点处产生震荡，从而影响功放的性能。在栅极电源处、漏极电源处还分别连接有栅极偏置电路和漏极偏置电路，两个偏置电路用于实现阻抗变换，将偏置电路的低阻抗变换为高阻抗，以起到高频隔离的作用。
优选的，所述RC电路包括并联的电阻R61、电容C61；所述电阻R61的正极连接晶体管输入端焊盘，所述电阻R61的负极连接输入端隔直电容C21。
优选的，所述栅极偏置电路包括旁路电容C41、旁路电容C42、去偶电容C43；所述旁路电容C41、旁路电容C42、去偶电容C43并联后负极接地，正极通过四分之一波长微带线一连接栅极电压端。
优选的，所述栅极偏置电路通过电阻R7连接RC电路的负极。
通过采用上述技术方案，本实用新型在栅极偏置端串联电阻R7，用于协助RC网络来维持放大器在工作频段内的稳定性。
优选的，所述漏极偏置电路包括旁路电容C51、旁路电容C52、去偶电容C53；所述旁路电容C51、旁路电容C52、去偶电容C53并联后负极接地，正极通过四分之一波长微带线二连接漏极电压端。
优选的，所述漏极偏置电路和晶体管输出端焊盘相连。
优选的，所述输入端隔直电容C21连接输入传输线；所述输出端隔直电容C31连接输出传输线。
综上所述，本实用新型取得了以下技术效果：
本实用新型设置输入端隔直电容C21和输出端隔直电容C31用于阻碍直流偏置端的直流信号流通，能够很大程度上避免直流信号对输入输出信号的干扰，设置RC网络配合电阻R7维持放大器在工作频段内的稳定性。设置两个偏置电路用于实现阻抗变换，将偏置电路的低阻抗变换为高阻抗，以起到高频隔离的作用，达到高效率的输出。
附图说明
图1是本实用新型电路原理图；
图中，1、晶体管，2、输入匹配电路，201、晶体管输入端焊盘，202、输入端开路微带线，3、输出匹配电路，301、晶体管输出端焊盘，302、输出端开路微带线，303、串联微带线，4、栅极偏置电路，401、四分之一波长微带线一，5、漏极偏置电路，501、四分之一波长微带线二，6、RC电路，7、输入传输线，8、输出传输线，9、栅极电压端，10、漏极电压端。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：
本实用新型是基于CREE公司射频晶体管CGH40010设计的AB类射频功率放大器。依据给定的CGH40010管芯的数据手册，选取栅极电压端9为-2.7V，漏极电压端10为28V作为静态工作点。
如图1所示，一种高效射频功率放大器电路，包括晶体管1，晶体管1的源极接地，晶体管1的栅极连接有输入匹配电路2，晶体管1的漏极连接有输出匹配电路3；输入匹配电路2连接有栅极偏置电路4和RC电路6，输出匹配电路3连接有漏极偏置电路5；
输入匹配电路2包括晶体管输入端焊盘201、输入端开路微带线202、输入端隔直电容C21；晶体管输入端焊盘201通过RC电路6分别连接输入端开路微带线202、输入端隔直电容C21；晶体管输入端焊盘201连接晶体管1栅极；
输出匹配电路3包括晶体管输出端焊盘301，晶体管输出端焊盘301一路通过串联微带线303连接输出端隔直电容C31、另一路连接输出端开路微带线302；晶体管输出端焊盘301连接晶体管1漏极。
本实用新型在输入匹配电路2上设置输入端隔直电容C21、在输出匹配电路3上设置输出端隔直电容C31，阻碍了直流偏置端的直流信号流通，能够在很大程度上避免直流信号对输入、输出信号的干扰。晶体管1的输入端处连接的RC电路组成RC网络，保持本实用新型在工作频带内具有较好的稳定性，避免在某些频点处产生震荡，从而影响功放的性能。在栅极电源处、漏极电源处还分别连接有栅极偏置电路4和漏极偏置电路5，两个偏置电路用于实现阻抗变换，将偏置电路的低阻抗变换为高阻抗，以起到高频隔离的作用。
RC电路6包括并联的电阻R61、电容C61；电阻R61的正极连接晶体管输入端焊盘201，电阻R61的负极连接输入端隔直电容C21。
栅极偏置电路4包括旁路电容C41、旁路电容C42、去偶电容C43；旁路电容C41、旁路电容C42、去偶电容C43并联后负极接地，正极通过四分之一波长微带线一401连接栅极电压端9。
栅极偏置电路4通过电阻R7连接RC电路6的负极。本实用新型在栅极偏置端串联电阻R7，用于协助RC网络来维持放大器在工作频段内的稳定性。
漏极偏置电路5包括旁路电容C51、旁路电容C52、去偶电容C53；旁路电容C51、旁路电容C52、去偶电容C53并联后负极接地，正极通过四分之一波长微带线二501连接漏极电压端10。
漏极偏置电路5和晶体管输出端焊盘301相连。
输入端隔直电容C21连接输入传输线7；输出端隔直电容C31连接输出传输线8。
本实用新型设置输入端隔直电容C21和输出端隔直电容C31用于阻碍直流偏置端的直流信号流通，能够很大程度上避免直流信号对输入输出信号的干扰，设置RC网络配合电阻R7维持放大器在工作频段内的稳定性。设置两个偏置电路用于实现阻抗变换，将偏置电路的低阻抗变换为高阻抗，以起到高频隔离的作用。本实用新型设置隔直电容、RC网络、偏置电路，保证了工作的稳定，提高了输出效率。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种高效射频功率放大器电路，包括晶体管(1)，其特征在于：所述晶体管(1)的源极接地，所述晶体管(1)的栅极连接有输入匹配电路(2)，所述晶体管(1)的漏极连接有输出匹配电路(3)；所述输入匹配电路(2)连接有栅极偏置电路(4)和RC电路(6)，所述输出匹配电路(3)连接有漏极偏置电路(5)；
所述输入匹配电路(2)包括晶体管输入端焊盘(201)、输入端开路微带线(202)、输入端隔直电容C21；所述晶体管输入端焊盘(201)通过RC电路(6)分别连接输入端开路微带线(202)、输入端隔直电容C21；所述晶体管输入端焊盘(201)连接晶体管(1)栅极；
所述输出匹配电路(3)包括晶体管输出端焊盘(301)，所述晶体管输出端焊盘(301)一路通过串联微带线(303)连接输出端隔直电容C31、另一路连接输出端开路微带线(302)；所述晶体管输出端焊盘(301)连接晶体管(1)漏极。
2.根据权利要求1所述的一种高效射频功率放大器电路，其特征在于：所述RC电路(6)包括并联的电阻R61、电容C61；所述电阻R61的一端连接晶体管输入端焊盘(201)，所述电阻R61的另一端连接输入端隔直电容C21。
3.根据权利要求1所述的一种高效射频功率放大器电路，其特征在于：所述栅极偏置电路(4)包括旁路电容C41、旁路电容C42、去偶电容C43；所述旁路电容C41、旁路电容C42、去偶电容C43并联后负极接地，正极通过四分之一波长微带线一(401)连接栅极电压端(9)。
4.根据权利要求3所述的一种高效射频功率放大器电路，其特征在于：所述栅极偏置电路(4)通过电阻R7连接RC电路(6)的负极。
5.根据权利要求1所述的一种高效射频功率放大器电路，其特征在于：所述漏极偏置电路(5)包括旁路电容C51、旁路电容C52、去偶电容C53；所述旁路电容C51、旁路电容C52、去偶电容C53并联后负极接地，正极通过四分之一波长微带线二(501)连接漏极电压端(10)。
6.根据权利要求5所述的一种高效射频功率放大器电路，其特征在于：所述漏极偏置电路(5)和晶体管输出端焊盘(301)相连。
7.根据权利要求1所述的一种高效射频功率放大器电路，其特征在于：所述输入端隔直电容C21连接输入传输线(7)；所述输出端隔直电容C31连接输出传输线(8)。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111510087A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-07 | 北京邮电大学 | 一种具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路 |
| CN114725668A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-07-08 | 宁波大学 | 一种有源集成的cpw馈电的宽带圆极化天线 |
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