CN217770037U - 匹配电路及功率放大电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种匹配电路及功率放大电路，包括：依次串接于功率放大器的第一匹配结构、第二匹配结构、以及第三匹配结构；其中，第一匹配结构包括：第一电感L1、与第一电感L1并联的第一电容C1、以及与第一电容C1串联的第一可变电容VC1，第一可变电容VC1一端与第一电容C1连接，另一端接地；第二匹配结构包括：第二电感L2、与第二电感L2并联的第二电容C2、以及与第二电容C2串联的第二可变电容VC2，第二可变电容VC2一端与第二电容C2连接，另一端接地；第三匹配结构包括：第三电感L3、与第三电感L3并联的第三电容C3、以及与第三电容C3串联的第三可变电容VC3，第三可变电容VC3一端与第三电容C3连接，另一端接地；第三电感L3还串联一隔直电容C6。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种匹配电路及功率放大电路。
背景技术
随着射频无线通信的快速发展和普及，无线通信系统标准对移动通信终端收发机的性能要求越来越高。功率放大器(PA)作为无线手持终端中最关键的部件之一，其性能直接影响移动通信终端的通信质量和通话时间。目前现有功率放大器的输出匹配带宽有限，一种PA只能匹配一种匹配电路，限制了PA的性能。
如图1所示，以传统的2G功率放大器输出匹配电路为例，L1 C1 L2 C2 L3 C3组成PA输出三段LC匹配结构，C4为隔直电容，L4 L5 L6分别与C1 C2 C4组成串联谐振到地网络对谐波进行滤波。传统的2G PA工作频段是824MHz-915MHz和1710MHz-1910MHz。因为频率相差较远，一般情况下需设置两套PA设计加两套输出匹配电路。
实用新型内容
针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种匹配电路及功率放大电路。
为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型的实施例提供了一种匹配电路，用于功率放大器的输出匹配，包括：依次串接于所述功率放大器的第一匹配结构、第二匹配结构、以及第三匹配结构；
其中，所述第一匹配结构包括：第一电感L1、与所述第一电感L1并联的第一电容C1、以及与所述第一电容C1串联的第一可变电容VC1，所述第一可变电容VC1一端与所述第一电容C1连接，另一端接地；
所述第二匹配结构包括：第二电感L2、与所述第二电感L2并联的第二电容C2、以及与所述第二电容C2串联的第二可变电容VC2，所述第二可变电容VC2一端与所述第二电容C2连接，另一端接地；
所述第三匹配结构包括：第三电感L3、与所述第三电感L3并联的第三电容C3、以及与所述第三电容C3串联的第三可变电容VC3，所述第三可变电容VC3一端与所述第三电容C3连接，另一端接地；
所述第三电感L3还串联一隔直电容C6，并通过所述隔直电容C6的输出端输出。
优选的，所述第一可变电容VC1通过一第一反向偏置电压V1进行电容大小调整；
所述第二可变电容VC2通过一第二反向偏置电压V2进行电容大小调整；
所述第三可变电容VC3通过一第三反向偏置电压V3进行电容大小调整。
优选的，所述第一可变电容VC1通过串联一第四电感L4接入地；
所述第二可变电容VC2通过串联一第五电感L5接入地；
所述第三可变电容VC3通过串联一第六电感L6接入地。
优选的，所述匹配电路还包括第四匹配结构，所述第四匹配结构包括：串联于所述第三电感L3的第四电容C4、与所述第四电容C4串联的第四可变电容VC4、以及与所述第四电容C4、第四可变电容VC4并联的第七电感L7，所述第四可变电容VC4的第一端与所述第四电容C4连接，另一端接地。
优选的，所述第四可变电容VC4通过一第四反向偏置电压V4进行电容大小调整。
优选的，所述匹配电路还包括第五匹配结构，所述第五匹配结构包括：串联于所述第四可变电容VC4的第五可变电容VC5、以及与所述第五可变电容VC5串联的第八电感L8，所述第八电感L8一端连接所述第五可变电容，另一端接地。
优选的，所述第五可变电容VC5通过一第五反向偏置电压V5进行电容大小调整。
优选的，所述隔直电容C6的输出端还串联一第九电感L9。
第二方面，本实用新型提供了一种功率放大器，包括：功率放大器以及与所述功率放大器的输出端连接的匹配电路，其中，所述匹配电路为上述任一所述的匹配电路。
与相关技术相比，本实用新型的功率放大器的匹配电路，通过改变各个匹配结构的可调电阻电容，从而实现阻抗的改变，将电路阻抗调节至适用于更广范围的频率。同时，在改变了阻抗的同时，还改变了电路的谐振滤波频率，谐振从以前的低频谐波抑制，转变到了高频谐波抑制。
附图说明
下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型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为现有放大器及其匹配电路的原理图；
图2为本实用新型实施例的匹配电路原理图；
图3a为适合于低频的阻抗匹配仿真结果；
图3b为本实用新型实施例阻抗匹配仿真结果；
图4a为低频仿真时的电路对低频谐波抑制的仿真结果；
图4b为本实用新型实施例谐波抑制的仿真结果。
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。
在此记载的具体实施方式/实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。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，都在本实用新型的保护范围之内。
如图1所示为本实用新型提供一种功率放大电路，包括：功率放大器10(PA)和匹配电路20，匹配电路20用于功率放大器10的输出匹配。
匹配电路20包括：依次串接于所述功率放大器10的第一匹配结构21、第二匹配结构22、以及第三匹配结构23。
其中，所述第一匹配结构包括：第一电感L1、与所述第一电感L1并联的第一电容C1、以及与所述第一电容C1串联的第一可变电容VC1，所述第一可变电容VC1一端与所述第一电容C1连接，另一端接地；所述第二匹配结构包括：第二电感L2、与所述第二电感L2并联的第二电容C2、以及与所述第二电容C2串联的第二可变电容VC2，所述第二可变电容VC2一端与所述第二电容C2连接，另一端接地；所述第三匹配结构包括：第三电感L3、与所述第三电感L3并联的第三电容C3、以及与所述第三电容C3串联的第三可变电容VC3，所述第三可变电容VC3一端与所述第三电容C3连接，另一端接地；所述第三电感L3还串联一隔直电容C6，并通过所述隔直电容C6的输出端输出。
本实施例中，所述第一可变电容VC1通过第一反向偏置电压V1进行电容大小调整；所述第二可变电容VC2通过第二反向偏置电压V2进行电容大小调整；所述第三可变电容VC3通过第三反向偏置电压V3进行电容大小调整。
在本实施例中，所述第一可变电容VC1通过串联一第四电感L4接入地；所述第二可变电容VC2通过串联一第五电感L5接入地；所述第三可变电容VC3通过串联一第六电感L6接入地。
在本实施例中，所述匹配电路还包括第四匹配结构24，所述第四匹配结构包括：串联于所述第三电感L3的第四电容C4、与所述第四电容C4串联的第四可变电容VC4、以及与所述第四电容C4、第四可变电容VC4并联的第七电感L7，所述第四可变电容VC4的第一端与所述第四电容C4连接，另一端接地。所述第四可变电容VC4通过一第四反向偏置电压V4进行电容大小调整。
在本实施例中，所述匹配电路还包括第五匹配结构25，所述第五匹配结构包括：串联于所述第四可变电容VC4的第五可变电容VC5、以及与所述第五可变电容VC5串联的第八电感L8，所述第八电感L8一端连接所述第五可变电容，另一端接地。所述第五可变电容VC5通过一第五反向偏置电压V5进行电容大小调整。
在本实施例中，所述隔直电容C6的输出端还串联一第九电感L9，起到滤除谐波的作用。
在本实施例中，可以通过调节第一反向偏置电压V1、第二反向偏置电压V2、第三反向偏置电压V3、第四反向偏置电压V4和第五反向偏置电压V5的电压去改变第一可变电容VC1、第二可变电容VC2、第三可变电容VC3、第四可变电容VC4、第五可变电容VC5电容的大小。
以第一匹配结构为例，第一电容C1和第一可变电容VC1串联，因此二者等效电容大小C＝C1*VC1/(C1+VC1)＝VC1/(1+VC1/C1)，从公式我们可以看出来，C1如果趋于无穷大，那么电容的大小就取决于VC1电容的大小。其余匹配结构也以此类推。
基于以上，以手机2G PA的阻抗为例。2G PA工作频段是824MHz-915MHz和1.71GHz-1.91GHz，其低频和高频的匹配阻抗分别为2.5ohm附近和3.5ohm附近是比较合适的值。如图3a所示为适合于低频的阻抗匹配仿真结果，图3b所示，通过调整V1 V2 V3 V4 V5的电压大小，调整VC1 VC2 VC3 VC4 VC5的电容大小，其余电感共用不变，其1.71GHz-1.91GHz的阻抗为3.7-3.5ohm，此阻抗适用于1.71-1.91GHz PA频段的阻抗。因此只需要调整各反向偏置电压即可得到对应频段需要的阻抗匹配。
如图4a所示为低频仿真时的电路对低频谐波抑制的仿真图，对于低频产生的谐波，阻抗匹配电路有较好的抑制效果，谐波抑制整体均保持在50dB以上。并且二阶三阶谐波抑制达到了60dB以上的抑制效果。图4b是保持电路中电感不变，改变V1 V2 V3 V4 V5电压，去改变VC1 VC2 VC3 VC4 VC5电容，从而进行阻抗改变，将电路阻抗调节至适用于1.71GHz-1.91GHz的频率。可以发现原来由于电容的改变，不仅改变了阻抗，还改变了电路的谐振滤波频率。在工作频段的2阶3阶均有谐振滤波。谐振从以前的低频谐波抑制，转变到了高频谐波抑制，图中看出高频的谐波抑制均保持60dB以上的抑制效果。
因此本专利不仅可以方便阻抗匹配调节，同时也是满足不同频率的谐波抑制，具有调阻抗调谐的双重作用。
与相关技术相比，本实用新型的功率放大器的匹配电路，通过改变各个匹配结构的可调电阻电容，从而实现阻抗的改变，将电路阻抗调节至适用于更广范围的频率。同时，在改变了阻抗的同时，还改变了电路的谐振滤波频率，谐振从以前的低频谐波抑制，转变到了高频谐波抑制。
需要指出的是，本实用新型采用的相关电容、电感、电阻及电路模块均为本领域常用的电路模块和元器件，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。
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实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。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 (9)
1.一种匹配电路，用于功率放大器的输出匹配，其特征在于，包括：依次串接于所述功率放大器的第一匹配结构、第二匹配结构、以及第三匹配结构；
其中，所述第一匹配结构包括：第一电感L1、与所述第一电感L1并联的第一电容C1、以及与所述第一电容C1串联的第一可变电容VC1，所述第一可变电容VC1一端与所述第一电容C1连接，另一端接地；
所述第二匹配结构包括：第二电感L2、与所述第二电感L2并联的第二电容C2、以及与所述第二电容C2串联的第二可变电容VC2，所述第二可变电容VC2一端与所述第二电容C2连接，另一端接地；
所述第三匹配结构包括：第三电感L3、与所述第三电感L3并联的第三电容C3、以及与所述第三电容C3串联的第三可变电容VC3，所述第三可变电容VC3一端与所述第三电容C3连接，另一端接地；
所述第三电感L3还串联一隔直电容C6，并通过所述隔直电容C6的输出端输出。
2.根据权利要求1所述的匹配电路，其特征在于，所述第一可变电容VC1通过一第一反向偏置电压V1进行电容大小调整；
所述第二可变电容VC2通过一第二反向偏置电压V2进行电容大小调整；
所述第三可变电容VC3通过一第三反向偏置电压V3进行电容大小调整。
3.根据权利要求2所述的匹配电路，其特征在于，所述第一可变电容VC1通过串联一第四电感L4接入地；
所述第二可变电容VC2通过串联一第五电感L5接入地；
所述第三可变电容VC3通过串联一第六电感L6接入地。
4.根据权利要求1所述的匹配电路，其特征在于，所述匹配电路还包括第四匹配结构，所述第四匹配结构包括：串联于所述第三电感L3的第四电容C4、与所述第四电容C4串联的第四可变电容VC4、以及与所述第四电容C4、第四可变电容VC4并联的第七电感L7，所述第四可变电容VC4的第一端与所述第四电容C4连接，另一端接地。
5.根据权利要求4所述的匹配电路，其特征在于，所述第四可变电容VC4通过一第四反向偏置电压V4进行电容大小调整。
6.根据权利要求4所述的匹配电路，其特征在于，所述匹配电路还包括第五匹配结构，所述第五匹配结构包括：串联于所述第四可变电容VC4的第五可变电容VC5、以及与所述第五可变电容VC5串联的第八电感L8，所述第八电感L8一端连接所述第五可变电容，另一端接地。
7.根据权利要求6所述的匹配电路，其特征在于，所述第五可变电容VC5通过一第五反向偏置电压V5进行电容大小调整。
8.根据权利要求1所述的匹配电路，其特征在于，所述隔直电容C6的输出端还串联一第九电感L9。
9.一种功率放大电路，其特征在于，包括：功率放大器以及与所述功率放大器的输出端连接的匹配电路，其中，所述匹配电路为权利要求1-8任一所述的匹配电路。
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