CN215773054U - 一种平衡式并发双波段功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平衡式并发双波段功率放大器，包括依次连接的输入端口、输入端双波段定向耦合器、输入匹配网络、稳定网络、晶体管、输出匹配网络、输出端双波段定向耦合器、输出端口；还包括：与所述输入匹配网络连接的栅极双频偏置网络、栅极偏置输入端口；连接在所述晶体管和输出匹配网络之间的超宽带漏极偏置网络和漏极偏置输入端口。本实用新型具有提升电路的稳定性、优化匹配特性、减小信号损耗、提升效率等优势，可以兼容多模式、多频段工作的功率放大器，可以降低通信系统的成本，更加利于通信系统的小型化和集成化。本实用新型的功率放大器的设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。

Description

一种平衡式并发双波段功率放大器

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种平衡式并发双波段功率放大器。

背景技术

无线通信技术发展速度快，影响范围广，而功率放大器是无线通信系统中的核心部件之一，影响着系统的整体性能。随着技术的发展，通信标准也日新月异。由于通信标准不一致，导致出现多个系统共存的现象，造成了资源浪费。而传统的宽带结构功率放大器已经无法满足如今的频率跨度和高效率的要求，所以能够进行多标准、多模式工作的功率放大器就显得尤为重要。

实用新型内容

基于以上现有技术的不足，本实用新型所解决的技术问题在于提供一种平衡式并发双波段功率放大器，能够在保持高输出功率的前提下支持多种工作模式，覆盖多个通信频段，从而使得一个通信系统可以兼容多种通信标准，为解决频谱资源匮乏的问题提供了新的思路。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现：本实用新型提供一种平衡式并发双波段功率放大器，包括依次连接的输入端口、输入端双波段定向耦合器、输入匹配网络、稳定网络、晶体管、输出匹配网络、输出端双波段定向耦合器、输出端口；还包括：与所述输入匹配网络连接的栅极双频偏置网络、栅极偏置输入端口；连接在所述晶体管和输出匹配网络之间的超宽带漏极偏置网络和漏极偏置输入端口。

由上，本实用新型的功率放大器能够兼容GSM900和TD-LTE两种不同的通信标准、工作在900MHz和2.6GHz的平衡式并发双波段功率放大器，在拥有较高功率输出能力的基础上，对电路的稳定性、匹配特性、信号损耗、效率等方面进行了优化和改善。

可选的，所述输入匹配网络包括干路微带线和并联枝节；所述干路微带线分别连接所述输入端口、输入端双波段定向耦合器、稳定网络、输出端双波段定向耦合器、晶体管、偏置网络。

进一步的，所述并联枝节包括并联开路枝节和并联短路枝节。

可选的，所述输出匹配网络由T型阻抗变换器和π型阻抗变换器组合而成。

由上，本实用新型的平衡式并发双波段功率放大器通过可重构开关的接入，实现两路并发双波段输出匹配电路的切换。同时两路输出均采用了T型支节结构抑制另一组频率对该路的影响。输入匹配采用宽带匹配结构。该结构各段微带线的参数计算简便，还考虑了晶体管寄生参数的影响。输入输出匹配结构均采用了宽带偏置电路，不仅实现了要求频率下的供电，也保证了要求带宽范围下高频信号的抑制。通过开关的接入和断开实现功放在四个工作频率下的切换，满足了4G/5G通信的要求，有利于通信系统的小型化和集成化。本实用新型设计为现有的可重构功放提供了一种设计思路。

采用上述的平衡式并发双波段功率放大器的设计，包括以下步骤：

步骤1：将待放大的第一频率处的信号接入所述输入端口，并被所述输出端双波段3dB定向耦合器按照等功率分成两路；

步骤2：信号传输进入所述的双波段输入匹配网络与晶体管进行阻抗匹配；

步骤3：经过所述偏置电路和晶体管，将阻抗匹配过的信号进行放大；

步骤4：将放大后的信号通过所述双波段输出匹配网络进行阻抗匹配；

步骤5：信号传输进入所述输出端双波段3dB定向耦合器将两路信号进行功率合成，并将目标频率的信号通过所述输出端口传输入信号接收装置；

步骤6：将待放大的第二频率处的信号接入所述输入端口，无需对电路做任何操作，即可重复完成2-5各步骤。

本实用新型的平衡式并发双波段功率放大器的有益效果如下：

能够兼容GSM900和TD-LTE两种不同的通信标准，采用π型和T型结合的新型双频阻抗变换器，不仅求解简便，还能通过计算实现任意两个频率不同阻抗之间的变换，并且使用双波段3dB定向耦合器对信号进行功率分配与合成。此外，在拥有较高功率输出能力的基础上，平衡式结构具有提升电路的稳定性、优化匹配特性、减小信号损耗、提升效率等优势，同时这样一款可以兼容多模式、多频段工作的功率放大器，可以降低通信系统的成本，更加利于通信系统的小型化和集成化。本实用新型的设计合理，易于实现，具有很好的实用价值。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为平衡式放大器的结构示意图；

图2为平衡式并发双波段功率放大器的电路原理图；

图3为本发明具体实施方式中所述放大器的流程图；

图4为实施方案中双波段定向耦合器的电路原理图；

图5为双波段定向耦合器的仿真结果图，其中，(a)为900MHz处仿真结果图，(b)为2.6GHz处仿真结果图；

图6为900MHz和2.6GHz平衡式并发双波段功率放大器的仿真、实测结果对比图，(a)为900MHz处增益、效率性能曲线图；(b)为900MHz处输出功率曲线图；(c)为2.6GHz处增益、效率性能曲线图；(d)为2.6GHz输出功率曲线图；

图7为平衡式并发双波段功率放大器的实物图。

图中：1、输入端口；2、输入端双波段定向耦合器；3、输入匹配网络；4、稳定网络；5、晶体管；6、栅极双频偏置网络；7、栅极偏置输入端口；8、输出匹配网络；9、超宽带漏极偏置网络；10、漏极偏置输入端口；11、输出端双波段定向耦合器；12、输出端口。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本实用新型的原理，本实用新型的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-7所示，本实用新型提供的平衡式并发双波段功率放大器，包括包括依次连接的输入端口1、输入端双波段定向耦合器2、输入匹配网络3、稳定网络4、晶体管5、输出匹配网络8、超宽带漏极偏置网络9、漏极偏置输入端口10、输出端双波段定向耦合器11、输出端口12。其中，还包括栅极双频偏置网络6、栅极偏置输入端口7、连接在晶体管5和输出匹配网络8之间的超宽带漏极偏置网络9和漏极偏置输入端口10。栅极双频偏置网络6、栅极偏置输入端口7与输入匹配网络3连接。

输入匹配网络3包括干路微带线和并联枝节，干路微带线分别连接输入端口、输入端双波段定向耦合器、稳定网络、输出端双波段定向耦合器、晶体管、偏置网络。并联枝节包括并联开路枝节和并联短路枝节。输出匹配网络8由T型阻抗变换器和π型阻抗变换器组合而成。

输入端口1用于接收目的频段的输入信号。输入端双波段定向耦合器2包括微带线TL1-TL14。输入端口1连接微带线TL1的输入端，微带线TL1的输出端连接十型连接器Cros1，十型连接器Cros1的输出端连接微带线TL8的输入端，微带线TL8的输出端连接十型连接器Cros2，通过十型连接器Cros1和Cros2，连接微带线TL2、TL3、TL10、TL11，组成π型阻抗变换器。通过十型连接器Cros1和Cros2通过微带线TL4和TL12与十型连接器Cros3和Cros4的输入端相连，十型连接器Cros3和Cros4的输出端通过微带线TL6、TL7、TL13、TL14相连组成π型阻抗变换器，微带线TL7和TL14接地。

输入匹配网络3由第一支路匹配网络和第二支路匹配网络构成。第一支路匹配网络包括微带线TL15-TL27。微带线TL15的输入端接输入端双波段定向耦合器2输出的信号，微带线TL15输出端连接T型连接器Tee2，T型连接器Tee2输出端连接微带线TL19的输入端，微带线TL19的输出端连接T型连接器Tee1的输入端，T型连接器Tee1的输出端连接开路微带线TL17和短路微带线TL18。T型连接器Tee2的二号输出端口连接微带线TL23的输入端，微带线TL23的输出端连接T型连接器Tee6的输入端，T型连接器Tee6的一号输出端连接微带线TL25的输入端，微带线TL25的输出段连接T型连接器Tee5，T型连接器Tee5的输出端分别连接开路微带线TL26和短路微带线TL27，T型连接器Tee6的二号输出端连接十型连接器Cros5，十型连接器Cros5的输出端分别连接开路微带线TL33、短路微带线TL31以及微带线TL35。第二支路匹配网络包括微带线TL16-TL36，构成以第一支路匹配网络相同的结构。

晶体管5、栅极双频偏置网络6、超宽带漏极偏置网络9起到信号放大的作用。栅极双频偏置网络6由四分之波长微带线和高低电容滤波网构成。超宽带漏极偏置网络9由四分之波长微带线和T型微带枝节TL56构成。

输出匹配网络8由第一支路匹配网络和第二支路匹配网络构成。第一支路匹配网络包括微带线TL63、TL64、TL67、TL68、TL69、TL73、TL75、TL76、TL77。十型连接器Cros7的输入端接被放大后的信号，十型连接器Cros7的输出端连接开路微带线TL63和短路微带线TL64，十型连接器Cros7输出端连接T型连接器Tee23，T型连接器Tee23输出端连接微带线TL67的输入端，微带线TL67的输出端连接T型连接器Tee24的输入端，T型连接器Tee24的输出端连接开路微带线TL68和短路微带线TL69。T型连接器Tee2的二号输出端口连接微带线TL73的输入端，微带线TL73的输出端连接T型连接器Tee27的输入端，T型连接器Tee27的一号输出端连接微带线TL75的输入端，微带线TL75的输出段连接T型连接器Tee28，T型连接器Tee28的输出端分别连接开路微带线TL76和短路微带线TL77。第二支路匹配网络包括微带线TL65、TL66、TL70、TL71、TL72、TL74、TL78、TL79、TL80，构成以第一支路匹配网络相同的结构。

输出端双波段定向耦合器11包括微带线TL81-TL96。微带线TL81、TL82的输入端连接两路放大信号，微带线TL81的输出端连接十型连接器Cros9，十型连接器Cros1的输出端连接微带线TL88的输入端，微带线TL88的输出端连接十型连接器Cros11，通过十型连接器Cros9和Cros11，连接微带线TL84、TL85、TL90、TL91，组成π型阻抗变换器。通过十型连接器Cros9和Cros11通过微带线TL83和TL92与十型连接器Cros10和Cros12的输入端相连，十型连接器Cros10和Cros12的输出端通过微带线TL86、TL87、TL93、TL94相连组成π型阻抗变换器，微带线TL87和TL94接地，十型连接器Cros10和Cros12的输出端分别连接微带线TL95和TL96的输入端，微带线TL96连接输出端口，起到将两路信号进行功率合成并输出的作用。

晶体管5与输入偏置电路、输入匹配电路、输入端双波段定向耦合器依次串联连接。晶体管5与输出偏置电路、输出匹配电路、输入端双波段定向耦合器、依次串联连接。

采用上述的平衡式并发双波段功率放大器的设计，包括以下步骤：

步骤1：将待放大的信号接入所述输入端口并传入所述输入端双波段定向耦合器对信号进行等功率分配，形成第一支路信号和第二支路信号；

步骤2：将功率分配后的信号输入所述匹配网络；

步骤3：通过输入匹配网络、晶体管和偏置电路，将转换后的信号进行放大；

步骤4：将放大后的信号利用输出匹配网络进行双波段阻抗匹配；

步骤5：将两支路信号输入输出端双波段定向耦合器进行功率合成；

步骤6：利用输出网络对目标频率信号进行输出。

以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种平衡式并发双波段功率放大器，其特征在于，包括依次连接的输入端口(1)、输入端双波段定向耦合器(2)、输入匹配网络(3)、稳定网络(4)、晶体管(5)、输出匹配网络(8)、输出端双波段定向耦合器(11)、输出端口(12)；

还包括：

与所述输入匹配网络(3)连接的栅极双频偏置网络(6)、栅极偏置输入端口(7)；

连接在所述晶体管(5)和输出匹配网络(8)之间的超宽带漏极偏置网络(9)和漏极偏置输入端口(10)。

2.如权利要求1所述的平衡式并发双波段功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括干路微带线和并联枝节；

所述干路微带线分别连接所述输入端口、输入端双波段定向耦合器、稳定网络、输出端双波段定向耦合器、晶体管、偏置网络。

3.如权利要求2所述的平衡式并发双波段功率放大器，其特征在于，所述并联枝节包括并联开路枝节和并联短路枝节。

4.如权利要求1所述的平衡式并发双波段功率放大器，其特征在于，所述输出匹配网络(8)由T型阻抗变换器和π型阻抗变换器组合而成。

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