WO2019051660A1

WO2019051660A1 - 一种提高射频功率放大器效率的射频电源

Info

Publication number: WO2019051660A1
Application number: PCT/CN2017/101524
Authority: WO
Inventors: 崔晨; 李勇滔; 孙小孟; 李楠; 赵丽莉; 夏洋
Original assignee: 北京泰龙电子技术有限公司
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2019-03-21

Abstract

一种提高射频功率放大器（3）效率的射频电源，涉及半导体工艺设备技术领域，所述射频电源包括：通过射频信号发生器（1）获得射频信号；所述射频信号通过前端驱动器（2）发射给射频功率放大器（3），将所述射频信号放大后输出；通过谐波网络（4）接收所述射频功率放大器（3）输出的所述射频信号，对谐波进行抑制；通过匹配网络（5）接收所述谐波网络（4）输出的所述射频信号后，将所述射频信号输出；通过射频功率检测器（6）接收所述射频信号，对所述射频信号进行检测后，将所述射频信号输出，通过供电线路（7）分别向上述模块输送电流。解决了现有技术中射频功率放大器（3）的效率低下，易出现谐波分量干扰的技术问题，达到了大幅提高射频功率放大器（3）的效率，降低谐波失真的技术效果。

Description

一种提高射频功率放大器效率的射频电源

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备技术领域，特别涉及一种提高射频功率放大器效率的射频电源。

背景技术

射频电源是用于产生射频功率信号的射频电源，属于半导体工艺设备的核心部件，所有产生等离子体进行材料处理的设备都需要射频电源提供能量。

射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

现有技术中的射频功率放大器的效率不高，而且容易出现谐波分量的干扰的技术问题

发明内容

本发明通过提供一种提高射频功率放大器效率的射频电源，解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，达到了大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

一种提高射频功率放大器效率的射频电源，所述射频电源包括：射频信号发生器，所述射频信号发生器发射射频信号；前端驱动器，所述前端驱动器的输入端与所述射频信号发生器的输出端连接，接收所述射频信号发生器发射的射频信号；射频功率放大器，所述射频功率放大器的输入端与所述前端驱动器的输出端连接，接收所述前端驱动器发射的射频信号，将所述信号放大后输出；谐波网络，所述谐波网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对所述射频信号的谐波进行抑制；匹配网络，所述匹配网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号后，将所述射频信号输出；射频功率检测器，所述射频功率检测器的输入端与所述匹配网络的输出端与连接，接收所述匹配网络输出的所述射频信号，对所述射频信号进行检测后，将所述射频信号输出；供电线路，所述供电线路分别与所述射频信号发生器、所述前端驱动器、所述射频功率放大器、所述谐波网络、所述匹配网络，所述射频功率检测器连接，分别向所述射频信号发生器、所述前端驱动器、所述射频功率放大器、所述谐波网络、所述匹配网络，所述射频功率检测器输送电流。

优选的，所述谐波网络还包括：二次谐波低阻网络，所述二次谐波低阻网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，所述二次谐波低阻网络的输出端接地，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对所述射频信号的二次谐波进行抑制；

优选的，所述谐波网络还包括：高次谐波低阻网络，所述高次谐波低阻网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，所述高次谐波低阻网络的输出端接地，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对所述射频信号的高次谐波进行抑制；

优选的，所述谐波网络还包括：所述二次谐波低阻网络与所述高次谐波低阻网络并联连接到所述射频功率放大器的输出端，形成三次谐波高阻网络，对所述射频信号的三次谐波进行抑制。

优选的，所述二次谐波低阻网络还包括：第一电阻，所述第一电阻的输入端与所述二次谐波低阻网络的输出端串联连接；第一电容，所述第一电容的输入端与所述第一电阻的输出端串联连接，诉讼湖第一电容的输出端接地；其中，所述第一电阻与所述第一电容形成串联谐振网络，降低所述二次谐波的输出阻抗。

优选的，所述高次谐波低阻网络还包括：第二电容，所述第二电容与所述高次谐波低阻网络并联接地，降低所述高次谐波的输出阻抗。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1.本发明提供的一种提高射频功率放大器效率的射频电源，通过射频信号发生器获得射频信号；所述射频信号通过前端驱动器发射给射频功率放大器，将所述射频信号放大后输出；通过谐波网络接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对谐波进行抑制；通过匹配网络接收所述谐波网络输出的所述射频信号后，将所述射频信号输出；通过射频功率检测器接收所述射频信号，对所述射频信号进行检测后，将所述射频信号输出，通过供电线路分别向上述模块输送电流。解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，达到了大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

2.本发明通过二次谐波低阻网络与高次谐波低阻网络并联连接到射频功率放大器的输出端，形成三次谐波高阻网络。解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，达到能够抑制二次谐波、三次谐波以及高次谐波，大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

3.本发明中二次谐波低阻网络包括第一电阻、第一电容，高次谐波低阻网络包括第二电容，解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，进一步达到了大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种提高射频功率放大器效率的射频电源的结构示意图。

附图标号说明：射频信号发生器1，前端驱动器2，射频功率放大器3，谐波网络4，二次谐波低阻网络41，高次谐波低阻网络42，匹配网络5，射频功率检测器6，供电线路7。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种提高射频功率放大器效率的射频电源，所述射频电源包括：通过射频信号发生器获得射频信号；所述射频信号通过前端驱动器发射给射频功率放大器，将所述射频信号放大后输出；通过谐波网络接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对谐波进行抑制；通过匹配网络接收所述谐波网络输出的所述射频信号后，将所述射频信号输出；通过射频功率检测器接收所述射频信号，对所述射频信号进行检测后，将所述射频信号输出，通过供电线路分别向上述模块输送电流。解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，达到了大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

图1为本发明提供的一种提高射频功率放大器效率的射频电源的结构示意图。如图1所示，所述射频电源包括：

射频信号发生器1，所述射频信号发生器1发射射频信号。

具体而言，射频信号是经过调制的，拥有一定发射频率的电波，而射频信号发生器1是信号发生器的一种。信号发生器按信号源有很多种分类方法，其中一种方法可分为混和信号源和逻辑信号源两种。其中混和信号源主要输出模拟波形；逻辑信号源输出数字码形。混和信号源又可分为函数信号发生器和任意波形/函数发生器，其中函数信号发生器输出标准波形，如正弦波、方波等，任意波/函数发生器输出用户自定义的任意波形；逻辑信号发生器又可分为脉冲信号发生器和码型发生器，其中脉冲信号发生器驱动较小个数的方波或脉冲波输出，码型发生器生成许多通道的数字码型。如泰克生产的AFG3000系列就包括函数信号发生器、任意波形/函数信号发生器、脉冲信号发生器的功能。另外，信号源还可以按照输出信号的类型分类，如射频信号发生器、扫描信号发生器、频率合成器、噪声信号发生器、脉冲信号发生器等等。信号源也可以按照使用频段分类，不同频段的信号源对应不同应用领域。

前端驱动器21，所述前端驱动器21的输入端与所述射频信号发生器1的输出端连接，接收所述射频信号发生器1发射的射频信号。

具体而言，所述前端驱动器21用于将所述射频信号发生器1发出的信号，使其能够保证在发送给射频功率放大器22时，所述信号不被衰减，与所述射频信号发生器1发出时保持一致。

射频功率放大器22，所述射频功率放大器22的输入端与所述前端驱动器 21的输出端连接，接收所述前端驱动器发射的射频信号，将所述信号放大后输出。

具体而言，射频功率放大器22是各种无线发射机的重要组成部分。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，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器22。

谐波网络4，所述谐波网络4的输入端与所述射频功率放大器3的输出端连接，接收所述射频功率放大器3输出的所述射频信号，对所述射频信号的谐波进行抑制。

进一步的，所述谐波网络4具体包括：二次谐波低阻网络41，所述二次谐波低阻网络41的输入端与所述射频功率放大器3的输出端连接，所述二次谐波低阻网络41的输出端接地，接收所述射频功率放大器3输出的所述射频信号，对所述射频信号的二次谐波进行抑制；高次谐波低阻网络42，所述高次谐波低阻网络42的输入端与所述射频功率放大器3的输出端连接，所述高次谐波低阻网络42的输出端接地，接收所述射频功率放大器3输出的所述射频信号，对所述射频信号的高次谐波进行抑制；其中，所述二次谐波低阻网络41与所述高次谐波低阻网络42并联连接到所述射频功率放大器3的输出端，形成三次谐波高阻网络，对所述射频信号的三次谐波进行抑制。

具体而言，所述射频功率放大器3输出的射频信号会产生不同频率的谐波分量，所述谐波分量包括二次谐波，高次谐波，三次谐波等，不同频率的谐波会对所述射频信号产生干扰，为了降低所述谐波分量，所述射频功率放大器输出端设置所述谐波网络4，所述谐波网络4包括，所述二次谐波低阻网络41，通过降低所述输出匹配网络的二次谐波阻抗，从而抑制所述射频功率放大器产生的二次谐波，所述高次谐波网络42，通过降低所述输出匹配网络的高次谐波阻抗，从而抑制所述射频功率放大器产生的高次谐波，所述三次谐波高祖网络是所述二次谐波低阻网络与所述高次谐波低阻网络并联连接到所述射频功率放大器的输出端构成的，使得所述三次谐波阻抗增高，从而抑制所述射频功率放大器产生的三次谐波，从而达到大幅度的提高射频功率放大器3的效率，降低射频功率放大器3的谐波失真的技术效果。

进一步的，所述二次谐波低阻网络41还包括：第一电阻，所述第一电阻的输入端与所述二次谐波低阻网络的输出端串联连接；第一电容，所述第一电容的输入端与所述第一电阻的输出端串联连接，所述第一电容的输出端接地，其中，所述第一电阻与所述第一电容形成串联谐振网络，降低所述二次谐波的输出阻抗。

具体而言，所述二次谐波低阻网络41具体为：所述二次谐波低阻网络41通过所述第一电容与所述第一电阻串联接地，形成LC串联谐振网络，所述LC串联谐振网络就是在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗与感抗相等时电路中的电压与电流的相位相同，电路呈现纯电阻性。当电路发生串联谐振时，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。谐振频率在二次谐波，使得射频功率放大器3的输出匹配网络在二次谐波的输出阻抗达到最低值。

进一步的，所述高次谐波低阻网络42还包括：第二电容，所述第二电容与所述高次谐波低阻网络并联接地，，降低所述高次谐波的输出阻抗。

具体而言，所述高次谐波低阻网络42通过所述第二电容直接并联接地，所述第二电容用于消除所述射频功率放大器输出的高次谐波，使得所述射频功率放大器3的输出匹配网络在高次谐波的输出阻抗达到最低值。

匹配网络5，所述匹配网络5的输入端与所述射频功率放大器3的输出端连接，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号后，将所述射频信号输出。

射频功率检测器6，所述射频功率检测器6的输入端与所述匹配网络5的输出端与连接，接收所述匹配网络5输出的所述射频信号，对所述射频信号进行检测后，将所述射频信号输出。

具体而言，为了确保所述射频功率放大器3输出信号的效率得到明显提高，以及所述射频功率放大器3输出的谐波得到有效抑制，所述射频功率检测器3接收所述匹配网络5发送的信号，对所述信号进行检测，再将所述信号输出。

供电线路7，所述供电线路7分别与所述射频信号发生器1、所述前端驱动器2、所述射频功率放大器3、所述谐波网络4、所述匹配网络5，所述射频功率检测器6连接，分别向所述射频信号发生器、所述前端驱动器、所述射频功率放大器、所述谐波网络、所述匹配网络，所述射频功率检测器输送电流。

总而言之，本发明在射频功率放大器3的输出端加入二次谐波低阻网络41和高次谐波低阻网络42，使得射频功率放大器3输出匹配网络5的二次谐波与高次谐波阻抗很低，而三次谐波阻抗很高，射频功率放大器3输出端电压被整形为方波，输出端电流被整形为半波，因此无论在二次谐波或三次谐波或高次谐波时，频点均无谐波功率产生，从而达到提高了射频功率放大器3的效率，并且有效的抑制了二次谐波、三次谐波以及高次谐波，降低了射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

1.本发明提供的一种提高射频功率放大器效率的射频电源，所述射频电源包括：射频信号发生器，所述射频信号发生器发射射频信号；前端驱动器，所述前端驱动器的输入端与所述射频信号发生器的输出端连接；射频功率放大器，所述射频功率放大器的输入端与所述前端驱动器的输出端连接；谐波网络，所述谐波网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接；匹配网络，所述匹配网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接；射频功率检测器，所述射频功率检测器的输入端与所述匹配网络的输出端与连接；供电线路，所述供电线路分别与所述射频信号发生器、所述前端驱动器、所述射频功率放大器、所述谐波网络、所述射频功率检测器连接。解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，达到了大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

2.本发明通过：二次谐波低阻网络，所述二次谐波低阻网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，所述二次谐波低阻网络的输出端接地；高次谐波低阻网络，所述高次谐波低阻网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，所述高次谐波低阻网络的输出端接地；其中，所述二次谐波低阻网络与所述高次谐波低阻网络并联连接到所述射频功率放大器的输出端，形成三次谐波高阻网络。解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，达到能够抑制二次谐波、三次谐波以及高次谐波，大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

3.本发明通过所述二次谐波低阻网络还包括：第一电阻，所述第一电阻的输入端与所述二次谐波低阻网络的输出端串联连接；第一电容，所述第一电容的输入端与所述第一电阻的输出端串联连接，所述第一电容的输出端接地，所述高次谐波低阻网络包括：第二电容，所述第二电容与所述高次谐波低阻网络并联接地，解决了现有技术中射频功率放大器的效率低下，容易出现谐波分量的干扰的技术问题，进一步达到了大幅度的提高射频功率放大器的效率，降低射频功率放大器的谐波失真的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

一种提高射频功率放大器效率的射频电源，其特征在于，所述射频电源包括：

射频信号发生器，所述射频信号发生器发射射频信号；

前端驱动器，所述前端驱动器的输入端与所述射频信号发生器的输出端连接，接收所述射频信号发生器发射的射频信号；

射频功率放大器，所述射频功率放大器的输入端与所述前端驱动器的输出端连接，接收所述前端驱动器发射的射频信号，接收所述前端驱动器发射的射频信号，将所述信号放大后输出；

谐波网络，所述谐波网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对所述射频信号的谐波进行抑制；

匹配网络，所述匹配网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号后，将所述射频信号输出；

射频功率检测器，所述射频功率检测器的输入端与所述匹配网络的输出端与连接，接收所述匹配网络输出的所述射频信号，对所述射频信号进行检测后，将所述射频信号输出；

供电线路，所述供电线路分别与所述射频信号发生器、所述前端驱动器、所述射频功率放大器、所述谐波网络、所述匹配网络，所述射频功率检测器连接，分别向所述射频信号发生器、所述前端驱动器、所述射频功率放大器、所述谐波网络、所述匹配网络，所述射频功率检测器输送电流。
如权利要求1所述的射频电源，其特征在于，所述谐波网络还包括：

二次谐波低阻网络，所述二次谐波低阻网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，所述二次谐波低阻网络的输出端接地，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对所述射频信号的二次谐波进行抑制。
如权利要求1所述的射频电源，其特征在于，所述谐波网络还包括：

高次谐波低阻网络，所述高次谐波低阻网络的输入端与所述射频功率放大器的输出端连接，所述高次谐波低阻网络的输出端接地，接收所述射频功率放大器输出的所述射频信号，对所述射频信号的高次谐波进行抑制。
如权利要求1所述的射频电源，其特征在于，所述谐波网络还包括：所述二次谐波低阻网络与所述高次谐波低阻网络并联连接到所述射频功率放大器的输出端，形成三次谐波高阻网络，对所述射频信号的三次谐波进行抑制。
如权利要求2所述的射频电源，其特征在于，所述二次谐波低阻网络还包括：

第一电阻，所述第一电阻的输入端与所述二次谐波低阻网络的输出端串联连接；

第一电容，所述第一电容的输入端与所述第一电阻的输出端串联连接，诉讼湖第一电容的输出端接地；

其中，所述第一电阻与所述第一电容形成串联谐振网络，降低所述二次谐波的输出阻抗。
如权利要求2所述的射频电源，其特征在于，所述高次谐波低阻网络还包括：

第二电容，所述第二电容与所述高次谐波低阻网络并联接地，降低所述高次谐波的输出阻抗。