CN219812138U - 一种多波段可重构功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多波段可重构功率放大器，涉及通信技术的技术领域，本实用新型旨在解决提高频谱利用率的问题，本实用新型包括输入端口、输入匹配电路、稳定网络、栅极偏置电路、晶体管、漏极偏置电路、输出匹配电路和输出端口；还包括输出匹配电路内部的可重构开关结构。本实用新型采用变容二极管设计了可重构开关，降低了实际设计匹配电路的难度；提出的可重构结构在干路相同下实现不同频段的匹配，提高了功率放大器整体的可行性；通过控制接入变容二极管的大小，得到不同频点的匹配，最终实现多频信号的输出。本设计为可重构功放提供了一种新的设计思路。

Description

一种多波段可重构功率放大器

技术领域

本实用新型涉及通信技术的技术领域，具体是一种多波段可重构功率放大器。

背景技术

随着无线通信系统的发展，通信系统的频段不断被划分，频谱资源作为无线通信的基础资源变得越来越少，频谱资源的浪费会限制无线通信系统的发展。功率放大器作为通信系统的重要组成成分，为了提高频谱利用率，让功放工作在多标准、多模式的状态更符合未来移动通信的工作要求。

可重构器件的加入，使得功放的匹配结构更加灵活，能适应各种通信系统标准。传统的基于开关模式和谐波调谐模式的功率放大器，只有在饱和状态才能保持高效率工作，在功率回退区间效率呈下降趋势。此外，异项技术、包络跟踪技术、包络消除与恢复技术的提出都会使设计的成本上升，因此，低成本、高灵活行的可重构器件更能适应通信系统的发展。

实用新型内容

为解决上述问题，即解决上述背景技术提出的问题，本实用新型提出了一种多波段可重构功率放大器，包括输入端口、输入匹配电路、稳定网络、栅极偏置电路、晶体管、漏极偏置电路、输出匹配电路和输出端口，所述输入端口、输入匹配电路、稳定网络、栅极偏置电路、晶体管、漏极偏置电路、输出匹配电路和输出端口依次串联相连，所述栅极偏置电路的内部连接有栅极偏置电路输入端口，所述漏极偏置电路的内部连接有漏极偏置电路输入端口；

所述输出匹配电路包括输出匹配电路干路微带线和多个可重构开关结构，所述输出匹配电路干路微带线由干路微带线和串联电容组成，所述可重构开关结构与干路微带线连接，所述漏极偏置电路分别与输出匹配电路干路微带线和晶体管连接，所述可重构开关由二极管电路组成。

本实用新型的进一步设置为：所述输入匹配电路包括干路微带线和串联电容。

本实用新型的进一步设置为：所述输入匹配电路包括输入端口P1、输出端口P2、电容C1、微带线TL1、微带线TL2、微带线TL3、微带线TL4和微带线TL5，所述输入端口P1连接微带线TL1的一端，且微带线TL1另一端连接电容C1输入端，所述电容C1输出端与微带线TL2一端连接，且微带线TL2另一端与微带线TL3一端连接，所述微带线TL3远离微带线TL2的一端与微带线TL4一端连接，所述微带线TL4远离微带线TL3的一端与微带线TL5一端连接，且微带线TL5另一端与输出端口P2连接。

本实用新型的进一步设置为：所述二极管电路由变容二极管、电容、电感、微带线和可重构开关输入端口连接而成，所述变容二极管包括电感L1、L2、电容C2、C3、电阻R1和二极管，所述电容C2分别与电感L1并联、L2串联，所述电容C3与电阻R1和二极管并联，所述电感L2与并联后的C3、R1和二极管串联连接。

本实用新型的进一步设置为：所述稳定网络由RC谐振电路组成。

本实用新型的进一步设置为：包括以下步骤：

S1：将目标信号接入所述的输入端口，并传入宽带输入匹配电路；

S2：将目标信号传入稳定网络；

S3：通过晶体管和偏置电路对信号进行功率放大；

S4：通过控制可重构开关，将放大后的信号通过输出匹配电路；

S5：信号通过输出端口传入信号接收装置。

本实用新型的有益技术效果为：通过将可重构开关接入输出匹配电路，实现了信号在三个不同频段之间切换，解决了系统之间兼容性问题，使得频谱资源利用的更加合理。输入匹配网络采用宽带匹配结构，多条微带线的串联结构可以有效减低输入匹配的品质因数，从而实现宽带匹配的效果，同时可以降低射频信号在输入匹配的损耗。可重构匹配网络在串联支路不变的情况下，改变开关接入电路的容值实现多个频段的匹配，降低了设计多条匹配支路的难度，具有较高的灵活性。通过可重构开关的接入实现功放在不同工作频率的切换，可应用于多个移动通信系统，通过上述内容使得功放易于实现且达到高效率、高灵活性的目的，同时更有利于通信系统的小型化和集成化，具有较好的实用价值。

附图说明

图1为多波段可重构功率放大器的结构示意图；

图2为输入匹配电路的结构示意图；

图3为可重构开关的变容二极管内部电路示意图；

图4为功率放大器流程图。

附图标记1-输入端口，2-输入匹配电路，3-稳定网络，4-栅极偏置电路，5-栅极偏置电路输入端口，6-晶体管，7-漏极偏置电路，8-漏极偏置电路输入端口，9-输出匹配电路，10-输出匹配电路干路微带线，11-可重构开关，12-可重构开关输入端口，13-变容二极管，14-输出端口。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提出了一种多波段可重构功率放大器，如图1所示，包括输入端口1、输入匹配电路2、稳定网络3、栅极偏置电路4、晶体管6、漏极偏置电路7、输出匹配电路9、输出端口14。

本实例中晶体管型号采用功放管CGH40010F。

所述输入匹配电路2、稳定网络3、栅极偏置电路4、晶体管6、漏极偏置电路7、输出匹配电路9依次串联连接。

所述输入匹配电路如图2所示，包括输入端口P1、输出端口P2、电容C1、微带线TL1、TL2、TL3、TL4、TL5，所述输入端口P1用于接收目标信号，连接微带线TL1的一端，微带线TL1另一端连接电容C1输入端，电容C1输出端与微带线TL2一端连接，微带线TL2另一端与微带线TL3一端连接，微带线TL3另一端与微带线TL4一端连接，微带线TL4另一端与微带线TL5一端连接，微带线TL5连接输出端口P2；该电路结构简单，不仅拓展了输入电路的带宽，同时干路微带线易于调节，使整体输入电路能实现2.2GHz到3.8GHz带宽范围内的良好匹配。

所述稳定网络由电阻和电容并联组成。

所述晶体管6、栅极偏置电路4、漏极偏置电路7用于对信号进行功率放大，其中功放管CGH40010F的栅极与栅极偏置电路连接，功放管CGH40010F的漏极与漏极偏置电路连接，功放管CGH40010F的源极与地连接。

所述可重构开关电路11包括微带线、变容二极管开关、电容、电感、开关电源，其中微带线、电感、开关电源串联连接，变容二极管开关的三个端口分别连接微带线、电容和接地，电容另一端接入匹配电路干路。在变容二极管开关内部，如图3所示，包括端口P1、P2、P3、电感L1、电容C2、MTV4090，其中端口P1与电容C2一端连接，端口P3与电感L1一端连接，电容C2另一端与电感L1另一端并联，MTV4090有电感一端与电容C2串联，MTV4090另一端连接端口P2。

所述的输出匹配电路9采用可重构开关结构与串联微带线结构相结合，可以使电路结构简单化，包括六条微带线、一个电容、三个可重构开关，微带线与电容串联连接构成干路电路，干路电路与三个可重构开关并联连接构成输出匹配电路。输出匹配电路在每个频段下通过可重构开关接入电路的容值都不相同，以此来实现多个频段的匹配。

一种多波段可重构功率放大器的控制方法如图4所示，包括以下步骤：

步骤1：将目标信号接入所述的输入端口，并传入宽带输入匹配电路；

步骤2：将目标信号传入稳定网络；

步骤3：通过晶体管和偏置电路对信号进行功率放大；

步骤4：通过控制可重构开关，将放大后的信号通过输出匹配电路；

步骤5：信号通过输出端口传入信号接收装置；

根据步骤1至步骤5，完成对信号的放大和放大信号的频段切换功能。

通过在输出匹配电路中添加可重构开关实现三个频段的切换，可以工作当前主流频段，解决了移动通信系统之间的兼容性问题。所述输入匹配电路采用宽带匹配结构，能够实现2.2GHz到3.8GHz的带宽范围，整体满足了功能要求，同时所述电路干路微带线串联，结构紧凑且参数计算比较简单，降低了设计匹配难度，提高了功放整体的可行性。上述设计为现代多模多频功率放大器提供了一个设计思路，使功放更易于实现且达到高效率的目的，同时有利于通信系统的小型化和集成化，可广泛应用于多频带移动通信发展中。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多波段可重构功率放大器，其特征在于：包括输入端口(1)、输入匹配电路(2)、稳定网络(3)、栅极偏置电路(4)、晶体管(6)、漏极偏置电路(7)、输出匹配电路(9)和输出端口(14)，所述输入端口(1)、输入匹配电路(2)、稳定网络(3)、栅极偏置电路(4)、晶体管(6)、漏极偏置电路(7)、输出匹配电路(9)和输出端口(14)依次串联相连，所述栅极偏置电路(4)的内部连接有栅极偏置电路输入端口(5)，所述漏极偏置电路(7)的内部连接有漏极偏置电路输入端口(8)；

所述输出匹配电路(9)包括输出匹配电路干路微带线(10)和多个可重构开关结构(11)，所述输出匹配电路干路微带线(10)由干路微带线和串联电容组成，所述可重构开关结构(11)与干路微带线连接，所述漏极偏置电路(7)分别与输出匹配电路干路微带线(10)和晶体管(6)连接，所述可重构开关(11)由二极管电路组成。

2.根据权利要求1所述的一种多波段可重构功率放大器，其特征在于：所述输入匹配电路(2)包括干路微带线和串联电容。

3.根据权利要求1所述的一种多波段可重构功率放大器，其特征在于：所述输入匹配电路(2)还包括输入端口P1、输出端口P2、电容C1、微带线TL1、微带线TL2、微带线TL3、微带线TL4和微带线TL5，所述输入端口P1连接微带线TL1的一端，且微带线TL1另一端连接电容C1输入端，所述电容C1输出端与微带线TL2一端连接，且微带线TL2另一端与微带线TL3一端连接，所述微带线TL3远离微带线TL2的一端与微带线TL4一端连接，所述微带线TL4远离微带线TL3的一端与微带线TL5一端连接，且微带线TL5另一端与输出端口P2连接。

4.根据权利要求1所述的一种多波段可重构功率放大器，其特征在于：所述二极管电路由变容二极管(13)、电容、电感、微带线和可重构开关输入端口(12)连接而成，所述变容二极管(13)包括电感L1、L2、电容C2、C3、电阻R1和二极管，所述电容C2分别与电感L1并联、L2串联，所述电容C3与电阻R1和二极管并联，所述电感L2与并联后的C3、R1和二极管串联连接。

5.根据权利要求1所述的一种多波段可重构功率放大器，其特征在于：所述稳定网络(3)由RC谐振电路组成。