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专利号: 2019100622869
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2025-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种自输入控制的负载调制类功率放大器的实现方法,其特征在于:具体包括如下步骤:

步骤一:根据选用的晶体管直流特性扫描曲线,选取漏极偏置电压,栅极偏置电压,使得晶体管位于线性放大状态;此时晶体管的导通角在π到2π之间,符合AB类功率放大器的导通角要求;在此直流偏置的基础上对晶体管进行输入输出匹配电路设计;为了拓展电路的工作带宽,匹配电路采用阶跃阻抗匹配设计;将晶体管的输入输出阻抗皆匹配到标准的负载阻抗50欧姆,根据功率放大电路的拓扑图,选取合适的直流偏置点,设计两个标准的AB类功率放大器,并将输入输出匹配到标准的50欧姆,完成第一功率放大电路D1和第二功率放大电路D2的设计;

步骤二:采用具有宽带特性的正交耦合器作为功率放大器的一部分,实现带宽增强的功率放大器;正交耦合器为3dB定向耦合器,具有高度的对称性;输入端的功率平等地分配给两个输出端,两个输出端有90度的相位差;完成第一正交耦合器、第二正交耦合器和第三正交耦合器的设计;

步骤三:为了实现自输入控制的功率放大器,将第三正交耦合器作为功分器,第三正交耦合器的一个输入端接输入信号,第三正交耦合器的另一输入端通过隔离电阻接地,第三正交耦合器的两个输出端分别接信号控制支路和功率放大电路的输入端,实现输入信号等功率地输出到功率放大模块和信号控制模块;

步骤四:将第一正交耦合器的一个输入端作为功率放大模块的输入端,功率放大模块的输入端接步骤三中第一正交耦合器的一个输出端,第一正交耦合器的另一个输入端通过隔离电阻接地,第一正交耦合器的两个输出端分别与步骤一所述的第一功率放大电路、第二功率放大电路的输入端相连;将第二正交耦合器的两个输入端分别接第一功率放大电路、第二功率放大电路的输出端,第二正交耦合器的一个输出端输出信号给负载,第二正交耦合器的另一输出端作为控制端接入控制信号;完成功率放大模块的设计;

步骤五:第一功率放大电路、第二功率放大电路相应的反射系数表示为:

其中Zb为功率放大器的负载阻抗,α为控制信号

与功率放大电路传输信号的功率比;通过改变α来实现第一功率放大电路D1、第二功率放大电路的负载调制;

步骤六、根据晶体管的直流特性扫描曲线,选取漏极偏置电压,栅极偏置电压,使晶体管提前进入饱和状态;调试一个比步骤一中第一功率放大电路、第二功率放大电路提前饱和的功率放大电路第三功率放大电路,以达到控制信号幅度调整的目的;

步骤七:在第三正交耦合器与步骤六中第三功率放大电路输入端之间插入相位调谐电路达到控制信号相位调整的目的;第三功率放大电路的隔离端通过隔离电阻接地,第三功率放大电路的一个输出端作为信号控制模块的信号输出端输出控制信号,将信号控制电路输出的信号接入到第二正交耦合器的另一输出端;得到一种自输入控制的负载调制类功率放大器。

2.一种自输入控制的负载调制类功率放大器,包括第一正交耦合器、第二正交耦合器、第三正交耦合器、三个功率放大电路和相位调谐电路,其特征在于:所述的第三正交耦合器作为功分器用于将输入信号均分给功率放大模块和信号控制模块;第三正交耦合器的一个输入端接输入信号,第三正交耦合器的另一输入端通过隔离电阻接地;隔离电阻接在正交耦合器隔离端使输入输出信号达到良好的隔离;第三正交耦合器的两个输出端分别接功率放大模块和信号控制模块;

所述的功率放大模块包括第一功率放大电路、第二功率放大电路、第一正交耦合器和第二正交耦合器;第一正交耦合器用于将第三正交耦合器输出给功率放大模块的信号转化成两路正交信号输出;第一正交耦合器的一个输入端接第三正交耦合器的一个输出端,第一正交耦合器的另一输入端通过隔离电阻接地;第一正交耦合器的两个输出端分别接第一功率放大电路、第二功率放大电路的输入端;第一正交耦合器输出的信号通过第一功率放大电路、第二功率放大电路进行功率放大;第一功率放大电路、第二功率放大电路的输出端分别接第二正交耦合器的两个输入端,将两路功率放大电路输出的信号接入第二正交耦合器;第二正交耦合器的一个输出端将输出信号输出给负载;

所述的信号控制模块包括相位调谐器和第三功率放大电路;第三正交耦合器的另一输出端通过相位调谐器接第三功率放大电路的输入端,第三功率放大电路的输出端接第二正交耦合器的另一输出端,作为控制信号进行可重构负载调制;

所述的三个功率放大电路均包括串接的输入匹配电路、功率晶体管、输出匹配电路和直流偏置电路;第三功率放大电路晶体管的导通角大于第一功率放大电路、第二功率放大电路晶体管的导通角;

所述的三个正交耦合器为3dB定向耦合器,具有高度的对称性,任意端口都可作为输入端口,输出端口位于输入端口相反的一侧,而隔离端位于输入端一侧剩下的端口;输入的功率对等地分配给两个输出端口,两个输出端口之间有90度的相移,没有功率耦合到隔离端。

3.如权利要求2所述的一种自输入控制的负载调制类功率放大器,其特征在于:所述的第一正交耦合器、第二正交耦合器和第三正交耦合器结构相同,包括8段微带线,TL1、TL3、TL4、TL5、TL6和TL8微带线的阻抗分别为Z0,电长度为四分之一波长;TL2和TL7微带线的阻抗分别为 电长度为四分之一波长;TL1的一端、TL2的一端与TL4的一端连接;TL3的一端、TL2的另一端与TL5的一端连接;TL6的一端、TL4的另一端与TL7的一端连接;TL8的一端、TL7的另一端与TL5的另一端连接;TL3的另一端、TL8的另一端作为正交耦合器的两个输入端,TL1的另一端、TL6的另一端作为正交耦合器的两个输出端。

4.如权利要求2所述的一种自输入控制的负载调制类功率放大器,其特征在于:所述的控制信号为矢量控制信号。

5.如权利要求2所述的一种自输入控制的负载调制类功率放大器,其特征在于:通过改变控制信号与功率放大电路传输信号的功率比α来实现功率放大电路的负载调制。