1.宽带混合结构J类功率放大器,其特征在于,包括输入匹配电路、偏置电路、晶体管、混合结构谐波控制电路和输出基波匹配电路;其中,所述的输入匹配电路和晶体管栅极相连,用于匹配到栅极基波阻抗;
所述的偏置电路包括栅极偏置电路和漏极偏置电路,分别和晶体管的栅极和漏极相连,用于设置静态工作点和阻断射频信号流入电源;
所述的混合结构谐波控制电路和晶体管漏极相连,采用微带传输线和阶跃阻抗变换线混合结构,该混合结构用于控制对应频点二次谐波阻抗短路,以实现J类功率放大器的特征;
所述的输出基波匹配电路负载相连,用于将谐波阻抗匹配到负载阻抗,获得最佳的传输效率。
2.根据权利要求1所述的宽带混合结构J类功率放大器,其特征在于,所述的输入匹配电路至少设置隔直电容C1、微带传输线Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z8和RC稳定电路,其中微带传输线Z1和射频源相连接,微带传输线Z1另一端和隔直电容C1相连接,电容C1的另一端和微带传输线Z2相连接,微带传输线Z2另一端和微带传输线Z3相连接,微带传输线Z3另一端和微带传输线Z4、Z5一端相连接,微带传输线Z5另一端和并联RC网络相连接,RC并联网络另一端和微带传输线Z6相连接,微带传输线Z6另一端和栅极偏置电路以及微带传输线Z8相连接,微带传输线Z8连接到晶体管输出端。
3.根据权利要求1所述的宽带混合结构J类功率放大器,其特征在于,所述的栅极偏置电路设置四分之一波长线Z7,稳定电阻R1以及耦合电容C3,漏级偏置电路设置四分之一波长线Z18以及耦合电容C4。
4.根据权利要求1所述的宽带混合结构J类功率放大器,其特征在于,所述的混合结构谐波控制电路至少设置微带传输线Z9、Z10、Z11、Z12、Z17和阶跃阻抗微带线Z13、Z14、Z15、Z16,其中,微带传输线Z9一端和晶体管输出端相连,微带传输线Z9另一端和微带传输线Z10、Z11,Z12相连,微带传输线Z12另一端和阶跃阻抗微带线Z13、Z15、Z17相连,微带传输线Z13另一端和微带传输线Z14相连,微带传输线Z15另一端和微带传输线Z16相连;微带传输线Z17的另一端和偏置电路以及输出基波匹配电路相连。
5.根据权利要求1所述的宽带混合结构J类功率放大器,其特征在于,所述的基波匹配电路至少设置微带传输线Z19、Z20、Z21、Z22、Z23以及电容C5相连;其中Z19和谐波匹配电路相连,另一端和微带传输线Z20相连,微带传输线Z20另一端和微带传输线Z21相连,微带传输线Z21另一端和微带传输线Z22相连,微带传输线Z22另一端和电容C5相连,C5另一端和微带传输线Z23相连,微带传输线Z23另一端连接到负载。
6.宽带混合结构J类功率放大器的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:选取四个频点,分别为f1、f2、f3、f4;
步骤S2:通过选取的频率点获取相应的栅极阻抗ZS、漏极阻抗ZD以及谐波阻抗;
步骤S3:通过获取的栅极阻抗设计输入匹配电路;
步骤S4:设计偏置电路以及静态工作点;
步骤S5:通过步骤S2获取的谐波阻抗设计混合结构谐波控制电路;
步骤S6:通过步骤S2获取的漏级阻抗设计输入基波匹配电路;
其中,所述的S3步骤中,利用公式(1)进行逐级计算,其中ZFI为基波匹配电路逐级计算的特征阻抗,ZIN为射频源阻抗,ZS为晶体管栅极阻抗;
所述的S4步骤中,采用λ/4微带传输线进行设计,利用公式(2)进行计算,Z0为微带线特征阻抗,当Zin=0,Zout=∞;
所述的S5步骤中,利用如下公式(3)-(18)进行设计,其中,选取对应四个频率点,中心频率基波阻抗为ZD,二次谐波阻抗分别为ZD(2f1),ZD(2f2),ZD(2f3),ZD(2f4),ZA(2f1),Z′A(2f1)为不同平面下计算的二次谐波阻抗,ZA,Z′A,ZB,Z′B为不同平面下计算的基波阻抗,Z13-4,Z15-6为对应微带线等效阻抗,θ2f为二次谐波下微带线的电长度;
Z′A=ZA//-jZ10cot(θ10)//-jZ11cot(θ11) (14)Z′B=ZB//Z13-4//Z15-6 (18)
7.根据权利要求6所述的宽带混合结构J类功率放大器的设计方法,其特征在于,所述步骤S6中,利用公式(19)进行计算,其中,ZFO为输出基波匹配电路逐级计算的特征阻抗,ZOUT为负载阻抗,Z′D混合结构谐波控制电路输出基波阻抗;
8.根据权利要求6所述的宽带混合结构J类功率放大器的设计方法,其特征在于,四个谐波频率控制点为f1=1.4GHz,f2=2.0GHz,f3=2.6GHz,f4=3.2GHz。