一种具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路的制作方法

本发明涉及电气技术领域，特别是涉及的一种具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路。

背景技术：

近年来，通信技术的发展愈加迅速，通信的应用也越来越多样化，因此人们对通信的需求快速增加，尤其是移动通信。在移动通信的地位日益提升的当下，人们对频谱资源的利用提出越来越高的要求。因此，这为射频系统提出了新的挑战。射频系统可以实现一个电子设备，通过射频信号与另一电子设备和/或网络进行数据的无线传送。

而功率放大器是射频系统中重要的能量转化和功率输出器件，一般作为放大系统的末端，直接连接负载，将直流能量转化为射频能量。功率放大器作为功率输出器件，它的输出功率直接影响了无线信号的传输距离和质量。功率放大器作为大功率器件，它的功耗和效率也直接影响了射频系统整体的功耗和效率。

射频系统中的多频带射频系统可以获得多路不同频率的单频信号，以下以获得两路不同频率的单频信号的双频带射频系统为例进行说明，一般双频带射频系统包括：双频功率放大器和分频器，通过双频功率放大器和分频器的结合，可以获得两路不同频率的单频信号。具体如下：

双频功率放大器包括：一个输入端及一个输出端，所述双频功率放大器的一个输入端与双频功率放大器的一个输出端，通过匹配电路，实现输入信号与输出信号的阻抗匹配，双频功率放大器的一个输出端连接于分频器上；通常由不同的天线来发射不同频带的信号，作为输入信号；双频功率放大器的一个输入端，接收输入信号，将不同频带的信号放大到目标量值，比如强度，生成一路放大的双频信号，双频功率放大器的一个输出端输出该一路放大的双频信号；将该一路放大的双频信号传输给分频器，分频器将一路放大的双频信号分离成为两路不同频率的单频信号。

双频功率放大器的输入信号，需要经过匹配电路进行匹配，输出一路放大的双频信号，再经过分频器得到两路不同频率的单频信号，由于匹配电路和分频器本身结构复杂，并且分频器作为独立与双频功率放大器的器件，分频器本身结构复杂，使得双频功率放大器和分频器占用的电路面积较大。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路，用以解决现有技术中获得多路不同频率的单频信号多频带射频系统，占用的电路面积较大问题。具体技术方案如下：

本发明实施例提供一种具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路，包括：

基板；

设置在所述基板顶层上的功率放大器电路，其中，

所述功率放大器电路包括：一个输入端口、两个以上输出端口，分别连接于所述输入端口与所述输出端口之间的输入匹配网络，稳定网络、供电网络、晶体管及与所述输出端口数量相同的输出匹配网络；一个输出匹配网络以及与所述一个输出匹配网络连接的输出端口，构成一条支路，支路的数量与所述输出端口数量相同；

每条支路的输出匹配网络包括：支路分叉口分出的一个支路端口、设置于支路端口与输出端口之间的一邻频开路网络以及一谐波调谐和匹配网络；所述邻频开路网络包括：与除本条支路外的其他支路数量相同的传输线和开路支节；

所述邻频开路网络用于传输本条支路的射频信号，并反射其他支路的预设射频信号，所述邻频开路网络中开路支节的长度为所述其他支路的预设射频信号的四分之一波长的数值；

所述谐波调谐和匹配网络，用于调节所述本条支路的射频信号的谐波阻抗，并将本条支路的输出端口的阻抗匹配至所述晶体管所需的最优阻抗，得到调节后的射频信号；

每条支路的输出端口，用于输出一路所述调节后的射频信号，作为一路单频信号。

进一步的，所述具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路还包括：第三电容以及第一电容；

所述第三电容一端连接于所述晶体管的漏极焊盘，所述第三电容另一端连接于所述支路分叉口；

所述第一电容连接在所述输入匹配网络与所述输入端口之间，所述第一电容的一端与所述输入端口连接。

进一步的，在所述两个以上输出端口为两个输出端口的情况下，所述邻频开路网络中的传输线为第六传输线，所述邻频开路网络中的开路支节为第四开路支节，

所述第六传输线一端和所述支路分叉口中的一个支路端口连接，所述第六传输线另一端连接于所述第四开路支节的另一端与所述谐波调谐和匹配网络中的第七传输线一端的连接处，所述第四开路支节一端开路，所述第四开路支节另一端连接于所述第六传输线的另一端与所述谐波调谐和匹配网络中的第七传输线一端的连接处。

进一步的，所述谐波调谐和匹配网络包括：传输线和开路支节，所述谐波调谐和匹配网络中传输线和所述谐波调谐和匹配网络中开路支节成对出现，且数量相同，1≤所述谐波调谐和匹配网络中传输线和所述谐波调谐和匹配网络中开路支节的数量≤3。

进一步的，所述谐波调谐和匹配网络中传输线包括一段第七传输线及所述谐波调谐和匹配网络中开路支节包括一个第五开路支节，其中

所述第七传输线一端连接于所述第六传输线和所述第四开路支节的连接处，所述第七传输线另一端连接于第五开路支节的另一端和所述本条支路的一个输出端口中传输线一端的连接处，所述第五开路支节的一端开路，所述第五开路支节的另一端连接于所述第七传输线另一端和所述本条支路的一个输出端口中传输线一端的连接处。

进一步的，所述输出端口包括第九传输线和本条支路的一个输出端口，所述第九传输线一端连接于所述谐波调谐和匹配网络中最后一段传输线的另一端连接于与所述谐波调谐和匹配网络中最后一个开路支节的另一端，所述第九传输线另一端连接于所述本条支路的一个输出端口。

进一步的，所述输入匹配网络包括：三段传输线和三条开路支节，其中，所述输入匹配网络中三段传输线分别为第一传输线，第二传输线，第三传输线，所述输入匹配网络中三条开路支节分别为第一开路支节、第二开路支节，第三开路支节，其中，

所述第一开路支节一端开路，所述第一开路支节的另一端连接于与所述第一电容的另一端和所述第一传输线的一端的连接处；

所述第一传输线的一端连接于第一电容的另一端和第一开路支节的另一端的连接处，所述第一传输线的另一端连接于与所述第二开路支节的另一端和第二传输线的另一端的连接处，所述第二开路支节一端开路，所述第二开路支节的另一端连接于所述第一传输线的另一端和所述第二传输线的另一端的连接处；

所述第二传输线的一端连接于第二开路支节和第一传输线的连接处，所述第二传输线的另一端连接于第三开路支节的另一端和所述第三传输线的一端的连接处，所述第三开路支节的一端开路，所述第三开路支节的另一端连接于所述第二传输线的另一端和所述第三传输线的一端的连接处。

进一步的，所述稳定网络连接于所述输入匹配网络与所述晶体管源极之间，所述稳定网络包括：第二电容和第一电阻，其中，

所述第二电容和所述第一电阻并联的一端，与所述第三传输线的另一端连接，所述第二电容和所述第一电阻并联的另一端，与所述晶体管的栅极焊盘连接。

进一步的，所述供电网络包括：输入供电网络和输出供电网络；其中，

所述输入供电网络包括：第四传输线和第一电感，其中，

所述第一电感的一端连接于第二电容和所述第一电阻并联的另一端，与所述晶体管的栅极焊盘的连接处，所述第一电感的另一端与第四传输线的一端连接，所述第四传输线的另一端与直流电源连接；

所述输出供电网络包括：第五传输线和第二电感，其中，所述第二电感的一端连接于所述晶体管的漏极焊盘，所述第二电感的另一端与第五传输线的一端连接，所述第五传输线的另一端与直流电源连接。

进一步的，所述输入供电网络还包括：第二电阻，所述第二电阻连接于所述第四传输线的另一端与直流电源之间。

本发明实施例有益效果：

本发明实施例提供的一种具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路，通过在功率放大器电路的输出匹配网络中增加邻频开路网络，邻频开路网络中的开路支路的长度为其他支路的预设射频信号的四分之一波长，并且邻频开路网络用于反射其他支路的预设射频信号的能量，使得其他支路的预设射频信号不能往本条支路传输了，相当于开路，只保留本条支路的射频信号。在功率放大器电路中增加的实现分频功能的邻频开路网络，属于功率放大器本身的器件，相较于现有技术分频电路和双频功率放大器的分离电路而言，电路结构简单，功率放大器电路属于小型化电路；另外，功率放大器电路本身通过多个输出端输出多路不同频率的单频信号，处理每条支路的单频信号的输出匹配网络的复杂度低于现有技术中处理一路多频信号的输出匹配网络，简化电路；还有，通过将功率放大器电路印制在基板，集成电路，也能够减小功率放大器电路的面积，因此本发明实施例中的具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路相较于现有技术，占有的电路面积较小。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例的具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路的电路基本原理图；

图2为本发明实施例的电路原理图；

图3为本发明实施例的电路平面结构图；

图4为本发明实施例中输入匹配网络的输入阻抗曲线的仿真结果示意图；

图5为本发明实施例中输出匹配网络的s参数曲线的仿真结果示意图；

图6为本发明实施例中具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路在中心频率为3.5ghz的s参数的仿真结果示意图；

图7为本发明实施例中具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路在中心频率为5ghz下的s参数的仿真结果示意图；

图8为本发明实施例中具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路在中心频率为3.5ghz下的增益、输出功率和效率随输入功率变化的仿真结果示意图；

图9为本发明实施例中具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路在中心频率为5ghz下的增益、输出功率和效率随输入功率变化的仿真结果示意图；

图10为本发明实施例中具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路在中心频率为3.5ghz，输入信号强度为29dbm时的增益、输出功率和效率随频率变化的仿真结果示意图；

图11为本发明实施例中具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路在中心频率为5ghz，输入信号强度为29dbm时的增益、输出功率和效率随频率变化的仿真结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，为了方便理解本发明实施例，在此先介绍一下本发明实施例中下文的使用术语“第一电容”、“第二电容”、“第三电容”、“第一电阻”、“第二电阻”、“第一电感”、“第二电感”、“第一传输线”至“第十三传输线”、“第一开路支节”至“第九开路支节”、“第一输出端口”及“第二输出端口”等。

本发明实施例中的“第一电容”的“第一”、“第二电容”的“第二”、“第三电容”的“第三”是用来区分此处的三个电容，在此并不做顺序上的限定。本发明实施例中的三个电容可以统称为电容。本发明实施例中的电容的电容量不超过10pf。

同理，“第一电阻”的“第一”、“第二电阻”的“第二”也是用来区分两个电阻，在此并不做顺序上的限定。“第一电感”的“第一”、“第二电感”的“第二”也是用来区分两个电感，在此并不做顺序上的限定。“第一传输线”的“第一”至“第十三传输线”的“第十三”也是用来区分十三个传输线，在此并不做顺序上的限定。“第一开路支节”的“第一”至“第九开路支节”的“第九”也是用来区分九条开路支节，在此并不做顺序上的限定。“第一输出端口”的“第一”及“第二输出端口”的“第二”也是用来区分两个端口，在此并不做顺序上的限定。

上述传输线和开路支节可以是50欧姆的传输线，传输线是从性质上取名，而开路支节时从功能上取名。

下面继续对本发明实施例提供的具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路进行介绍。

针对现有技术获得多路不同频率的单频信号多频带射频系统，占用的电路面积较大的问题，本发明实施例提供一种具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路，通过在功率放大器电路的输出匹配网络中增加邻频开路网络，邻频开路网络中的开路支路的长度为其他支路的预设射频信号的四分之一波长，并且邻频开路网络用于反射其他支路的预设射频信号的能量，使得其他支路的预设射频信号不能往本条支路传输了，相当于开路，只保留本条支路的射频信号。在功率放大器电路中增加的实现分频功能的邻频开路网络，属于功率放大器本身的器件，相较于现有技术分频电路和双频功率放大器的分离电路而言，电路结构简单，功率放大器电路属于小型化电路；另外，功率放大器电路本身通过多个输出端输出多路不同频率的单频信号，处理每条支路的单频信号的输出匹配网络的复杂度低于现有技术中处理一路多频信号的输出匹配网络，简化电路；还有，通过将功率放大器电路印制在基板，集成电路，也能够减小功率放大器电路的面积，因此本发明实施例中的具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路相较于现有技术，占有的电路面积较小。

参见图1和图2所示，本发明实施例所提供的具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路，可以包括如下内容：

基板；

设置在所述基板顶层上的功率放大器电路，其中，

所述功率放大器电路包括：一个输入端口、两个以上输出端口，分别连接于所述输入端口与所述输出端口之间的输入匹配网络6，稳定网络22、供电网络、晶体管15及与所述输出端口数量相同的输出匹配网络；一个输出匹配网络以及与所述一个输出匹配网络连接的输出端口，构成一条支路，所述支路的数量与所述输出端口数量相同；其中，供电网络包括：输入供电网络231和输出供电网络232；

每条支路的输出匹配网络包括：支路分叉口分出的一个支路端口、设置于支路端口与输出端口之间的一邻频开路网络251以及一谐波调谐和匹配网络252；所述邻频开路网络包括：与除本条支路外的其他支路数量相同的传输线和与除本条支路外的其他支路数量相同的开路支节；

所述邻频开路网络用于传输本条支路的射频信号，并反射其他支路的预设射频信号，所述邻频开路网络中开路支节的长度为所述其他支路的预设射频信号的四分之一波长的数值；

所述谐波调谐和匹配网络，用于调节所述本条支路的射频信号的谐波阻抗，并将本条支路的输出端口的阻抗匹配至所述晶体管所需的最优阻抗，得到调节后的射频信号；

每条支路的输出端口，用于输出一路所述调节后的射频信号，作为一路单频信号。

需要说明的是，上述邻频开路网络可以连接于支路端口上以及上述谐波调谐和匹配网络可以连接于邻频开路网络与一个输出端口之间，以得到每条支路的单频信号。本发明实施例中晶体管不做限定，可以采用基于氮化镓(galliumnitrid，简称gan)的高电子迁移率晶体管(highelectronmobilitytransistor，简称hemt)，该晶体管型号cgh40010f。本条传输支路的相邻支路可以是指除本条支路以外的支路。

在本发明实施例中，通过在功率放大器电路的输出匹配网络中增加邻频开路网络，邻频开路网络中的开路支路的长度为其他支路的预设射频信号的四分之一波长，并且邻频开路网络用于反射其他支路的预设射频信号的能量，使得其他支路的预设射频信号不能往本条支路传输了，相当于开路，只保留本条支路的射频信号。在功率放大器电路中增加的实现分频功能的邻频开路网络，属于功率放大器本身的器件，相较于现有技术分频电路和双频功率放大器的分离电路而言，电路结构简单，功率放大器电路属于小型化电路；另外，功率放大器电路本身通过多个输出端输出多路不同频率的单频信号，处理每条支路的单频信号的输出匹配网络的复杂度低于现有技术中处理一路多频信号的输出匹配网络，简化电路；还有，通过将功率放大器电路印制在基板，集成电路，也能够减小功率放大器电路的面积，因此本发明实施例中的具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路相较于现有技术，占有的电路面积较小。

需要说明的是，上述基板可以为用于设置功率放大器电路的介质板，当然此基板的层数不做限定。为了简化电路，方便实现，可以基板可以采用单层介质板，这样利用单层介质板的设计方法来实现，方法成熟，设计思路简单。有些情况下，可以将具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路集成应用在其他系统中，基板可以采用多层介质板，具体根据实际情况而定。此基板可以但不限于采用罗杰斯ro4350b，其介电常数为3.66，厚度0.762mm，介质损耗为0.0035，端口宽度w1为1.6mm，长度任意。在本发明实施例中长度为5mm。

本发明上述单层介质板顶层可以为设置具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路，上述单层介质板的底层为金属接地面，中间有切割方孔供晶体管连接散热片，底层与顶层使用金属过孔连接。

为了方便说明，结合图1，先从具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路的整体结构上进行说明。

从本发明实施例的整体来看具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路是一个多端口器件，其中，一个输入端口，两个以上输出端口。所述顶层功放电路包括：输入匹配网络，稳定网络、晶体管、供电网络、输出与输出端口数量相同的输出匹配网络。这样对于每条支路都会存在一个输出匹配网络，进而得到每条支路上的一路单频信号。

上述输出端口是用于输出目标频率的单频信号，也就是本条支路的射频信号，其中，目标频段可以是根据用户需求进行设置。当然，上述输出端口的数量与所需目标频率的数量相同，用户可以根据所需目标频率的数量进行设置。上述其他支路的预设射频信号可以是根据用户需求进行设置，是指除本条支路的射频信号以外的其他射频信号。

为了方便理解说明，上述输入匹配网络可以但不限于包括：三条开路支节和三段传输线。所述输出匹配网络可以但不限于包括两个以上条开路支节，所述供电网络可以但不限于包括一段传输线和一个电感，其中，此处的电感为高感值电感，该高感值的数值范围是10nh以上，可选的高感值为18nh。稳定网络可以但不限于包括一个电容和一个电阻。这样两个以上端口分频输出功能的两个以上频功率放大器电路具有良好增益，较高效率，较大输出功率的两个以上频功率放大器，在两个目标频段内都具有良好的表现。具体说明如下：

为了创造出两个以上支路的目标频率下的最佳输入阻抗，输入匹配网络可以用于达到两个以上频段下的最佳输入阻抗，具有多种实现方式。在一种可能的实现方式中，所述输入匹配网络包括：三段传输线和三条开路支节，其中，所述输入匹配网络中三段传输线分别为第一传输线，第二传输线，第三传输线，所述输入匹配网络中三条开路支节分别为第一开路支节、第二开路支节，第三开路支节，输入匹配网络用于达到两个以上频段下的最佳输入阻抗，其中，第一开路支节一端开路，第一开路支节的另一端连接于与第一电容的另一端和第一传输线的一端的连接处；

第一传输线的一端连接于第一电容的另一端和第一开路支节的另一端的连接处，第一传输线的另一端连接于与第二开路支节的另一端和第二传输线的另一端的连接处，第二开路支节一端开路，第二开路支节的另一端连接于第一传输线的另一端和第二传输线的另一端的连接处；

第二传输线的一端连接于第二开路支节和第一传输线的连接处，第二传输线的另一端连接于第三开路支节的另一端和第三传输线的一端的连接处，第三开路支节的一端开路，第三开路支节的另一端连接于第二传输线的另一端和第三传输线的一端的连接处；第二传输线和第一传输线之间具有过渡带；

第三传输线的另一端与稳定网络连接；第三传输线和第二传输线之间具有过渡带。

为了用以使具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路稳定，不产生自激，稳定网络可以用于稳定功率放大器电路，不产生自激，具有多种可能的实现方式。在一种可能的实现方式中，稳定网络连接于输入匹配网络与晶体管源极之间，稳定网络包括：第二电容和第一电阻，其中，

第二电容和第一电阻并联的一端，与第三传输线的另一端连接，第二电容和第一电阻并联的另一端，与晶体管的栅极焊盘连接。

为了创造出直流短路，交流开路的条件，在不影响电路的情况下提供直流偏置，供电网络可以用于给晶体管的栅极和漏极供电，具有多种可能的实现方式，在一种可能的实现方式中，供电网络包括：输入供电网络和输出供电网络；输入供电网络的一端与直流电源连接，输入供电网络的另一端与晶体管的栅极焊盘连接，输出供电网络的一端与直流电源连接，输出供电网络的另一端和晶体管的漏极焊盘连接；

输入供电网络包括：第四传输线和用于直流短路，交流开路，在不影响电路的情况下提供直流偏置的第一电感，其中，

第一电感的一端连接于第二电容和第一电阻并联的另一端，与晶体管的栅极焊盘的连接处，第一电感的另一端与第四传输线的一端连接，第四传输线的另一端与直流电源连接；

输出供电网络包括：第五传输线和第二电感，其中，第二电感的一端连接于晶体管的漏极焊盘，第二电感的另一端与第五传输线的一端连接，第五传输线的另一端与直流电源连接。

为了增强低频稳定性，在又一种可能的实现方式中，输入供电网络还包括：所述输入供电网络还包括：用于增强低频稳定性的第二电阻，所述第二电阻连接于所述第四传输线的另一端与直流电源之间。

为了对输入信号的隔直，在一种可能的实现方式中，所述具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路还包括：用于对输入信号的隔直的第一电容；

为了对输出信号的隔直，在一种可能的实现方式中，所述具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路还包括：用于对输出信号的隔直d第三电容；

所述第三电容一端连接于所述晶体管的漏极焊盘，所述第三电容另一端连接于所述支路分叉口；其中，晶体管的源极接地，晶体管的栅极焊盘与稳定网络和供电网络中的输入供电网络连接，晶体管的漏极焊盘分别与供电网络中输出供电网络和第三电容的一端连接，输出供电网络位于晶体管的漏极焊盘与第三电容的一端之间；

所述第一电容连接在所述输入匹配网络与所述输入端口之间，所述第一电容的一端与所述输入端口连接。每个支路端口一一对应与一条支路的输出匹配网络连接。

对于上述两个以上支路端口的数量，与上述输出端口的数量一致。这样可以通过第三电容输出端隔直，然后分出两个以上支路端口。

基于上述两个以上支路端口，为了两个以上输出端口输出一路所需的单频信号，对应于两个以上支路端口中每个支路端口的每条支路需要保留单频信号，对于两个以上支路端口，每个支路端口连接一个邻频开路网络，其包括：与除本条支路外的其他支路数量相同的传输线和开路支节。在所述两个以上输出端口为两个输出端口的情况下，所述邻频开路网络中的传输线为第六传输线，所述邻频开路网络中的开路支节为第四开路支节，

所述第六传输线一端和所述支路分叉口中的一个支路端口连接，所述第六传输线另一端连接于所述第四开路支节的另一端与所述谐波调谐和匹配网络中的第七传输线一端的连接处，所述第四开路支节一端开路，所述第四开路支节另一端连接于所述第六传输线的另一端与所述谐波调谐和匹配网络中的第七传输线一端的连接处。这样邻频开路网络用以创造对另一个频率的开路条件，防止该支路对另一个频率产生影响。

为了实现多分频输出功能的谐波调整，谐波调谐和匹配网络的开路支节用于创造二次三次谐波的开路短路条件，谐波调谐和匹配网络的传输线用于将谐波的开路短路条件传输至晶体管的漏极平面，并且调节阻抗匹配，可以采用多种实现方式实现，在一种可能的实现方式中，所述谐波调谐和匹配网络包括：传输线和开路支节，所述谐波调谐和匹配网络中传输线和所述谐波调谐和匹配网络中开路支节成对出现，且数量相同，1≤所述谐波调谐和匹配网络中传输线和所述谐波调谐和匹配网络中开路支节的数量≤3。谐波调谐和匹配网络中传输线和所述谐波调谐和匹配网络中开路支节的数量为1个时，可以实现谐波调谐和匹配网络的效果，为了能够加强谐波调谐和匹配网络的效果，谐波调谐和匹配网络中传输线和所述谐波调谐和匹配网络中开路支节的数量可以为3个。谐波调谐和匹配网络中传输线的数量和所述谐波调谐和匹配网络中开路支节的数量可以均可以根据用户需要进行调整。

当上述谐波调谐和匹配网络包括：一段传输线及一段开路支节时，在一种可能的实现方式中，所述谐波调谐和匹配网络中传输线包括一段第七传输线及所述谐波调谐和匹配网络中开路支节包括一个第五开路支节，其中具体连接方式说明如下：

所述第七传输线一端连接于所述第六传输线和所述第四开路支节的连接处，所述第七传输线另一端连接于第五开路支节的另一端和所述本条支路的一个输出端口中传输线一端的连接处，所述第五开路支节的一端开路，所述第五开路支节的另一端连接于所述第七传输线另一端和所述本条支路的一个输出端口中传输线一端的连接处。这样谐波调谐和匹配网络用以调节谐波阻抗，以达到更高的效率，匹配网络将输出端口的50ω阻抗匹配至晶体管所需的最优阻抗。谐波调谐网络可以与输入匹配融合，由一个网络同时完成谐波调谐和输入匹配两种功能。

在上述可能的一种实现方式中，上述本条支路的谐波调谐和匹配网络包括了一段传输线和一条开路支节，为了更好地实现谐波调整，可以根据实际情况增加枝节，比如，本条支路的谐波调谐和匹配网络包括：两段传输线和两条开路支节，因此在又一种可能的实现方式中，本条支路的谐波调谐和匹配网络包括：第七传输线、第五开路支节、第八传输线及第六开路支节，其中，

第七传输线一端连接于第六传输线和第四开路支节的连接处，第七传输线另一端连接于第五开路支节的另一端和第八传输线一端的连接处，第五开路支节的一端，第五开路支节的另一端连接于第七传输线另一端和第八传输线一端的连接处；

第八传输线另一端连接于与第六开路支节的另一端和本条支路的一个输出端口中的第九传输线一端的连接处，第六开路支节一端开路，第六开路支节另一端连接于第八传输线的另一端和第九传输线的一端的连接处。

同理，在再一种可能的实现方式中，本条支路的谐波调谐和匹配网络可以包括但不限于：三段传输线和三条开路支节，在上述又一种可能的实现方式中的基础上，增加一段传输线和开路支节，增加的方式与上述本条支路的谐波调谐和匹配网络对应的又一种可能的实现方式相较于一种可能的实现方式相同，在此不做详细说明。

为了不影响多个输出端口之间的对称性，因此本发明实施例提供一种可能的实现方式，所述输出端口包括第九传输线和本条支路的一个输出端口，所述第九传输线一端连接于所述谐波调谐和匹配网络中最后一段传输线的另一端连接于与所述谐波调谐和匹配网络中最后一个开路支节的另一端，所述第九传输线另一端连接于所述本条支路的一个输出端口。第九传输线为输出端口连接所用线特征阻抗为50ω，长度任意，对输出网络的指标影响较小。最后一段传输线和最后一个开路支节分别是指所述谐波调谐和匹配网络中靠近输出端口的一段传输线和一个开路支节。

相较于传统的多频系统通常需要多路功率放大器，制作成本较高，容易造成资源的浪费，并且多路功率放大器即使减少了晶体管数量，仍旧需要分频器分频后传输至不同频段天线输出。而在本发明实施例的可能的实现方式中，具有多端口分频输出功能的共时多频功率放大器电路将多端口分频输出功能和输出匹配网络融合，使电路结构得到了大幅度的简化，更加便于制作，同时，对通信系统的小型化，集成化，也产生了巨大作用。

为了能够减少输入端口与输出端口的占用面积，上述输入端口以及上述输出端口可以但不限于为超小型sma连接头。述输入端口以及上述输出端口的特征阻抗均为50ω。

为了方便说明，以下以上述输出端口的数量为2进行说明。在述输出端口的数量为2的情况下，上述两个目标频率分别为3.5ghz和5ghz，这样可以应用于目前5g通信系统在sub6g频段下的主要工作频段，进而完成广泛应用于当下的5g系统。

为了得到上述两个目标频率，参见图2和图3所示，所述功率放大器电路包括：一个输入端口、两个输出端口，连接于所述输入端口与所述输出端口之间的输入匹配网络，稳定网络、供电网络、晶体管15及两个输出匹配网络，其中，两个输出匹配网络包括：支路分叉口分出的一个支路端口，第一支路7的输出匹配网络和所述第二支路8的输出匹配网络，两个输出端口包括：第一支路的输出端口2和第二支路的输出端口3，图3中的第一支路的输出端口2和第二支路的输出端口3，对应于图2中的第一支路的输出端口2和第二支路的输出端口3。将此功率放大器电路设置于基板顶层上得到的电路可以称为具有双端口分频输出功能的双频功率放大器电路。此具有双端口分频输出功能的双频功率放大器电路，在功率放大内融合进分频输出功能的同时，具有结构简单、效率较高、增益平坦、带宽较宽等特点。

基于上述具有双端口分频输出功能的双频功率放大器电路，上述输入匹配网络可以使用三条开路支节的双频匹配结构，包括三条开路支节和三段传输线。所述输出匹配网络包括两条开路支节，所述供电网络包括一段传输线和一个电感，其中，此处的电感为高感值电感，该高感值的数值范围是10nh以上，可选的高感值为18nh。稳定网络包括一个电容和一个电阻。这样双端口分频输出功能的双频功率放大器电路具有良好增益，较高效率，较大输出功率的双频功率放大器，在两个目标频段内都具有良好的表现。相较于传统双频功率放大器，在输出匹配网络融入了邻频开路网络，相当于在双频放大的同时加入了分频功能，做到了双频放大的同时分频输出。参见图2和图3所示，基于上述具有双端口分频输出功能的双频功率放大器电路的具体连接方式说明如下：

两个以上输出端口的数量可以为2，具有双端口分频输出功能的双频功率放大器电路包括：连接在输入匹配网络与输入端口之间的第一电容9。图3中的第一电容9对应为图2中的电容c1，容值为20pf，图3中的输入端口1对应为图2中输入端口1。

输入匹配网络包括第一开路支节tl1、第一传输线tl2、第二开路支节tl3、第二传输线tl4、第三开路支节tl5及第三传输线tl6，第二传输线tl4和第一传输线tl2之间具有过渡带；

第三传输线tl6的另一端与稳定网络连接；第三传输线tl6和第二传输线tl4之间具有过渡带。

稳定网络包括第二电容10及第一电阻11，图3中第二电容10对应为图2中的电容c2，容值为5pf，图3中第一电阻11对应为图2中的电阻r1，阻值为50ω。

输入供电网络包括第四传输线tl7和第一电感13、第二电阻r2，第一电感13可以防止交流能量泄露。图3中的第一电感13对应于图2中的电感l1，感值为18nh。

对于第四传输线tl7的另一端与直流电源连接，上述为了方便完成供电，第四传输线tl7的另一端对应的端口与可以通过直流电(directcurrent，简称dc)供电座子连接电源，提供晶体管所需的直流偏置，图3中第四传输线tl7的另一端对应的端口4，对应为图2中的第四传输线tl7的另一端对应的端口4。

输出供电网络包括第五传输线tl8和第二电感14。图3中的第二电感14对应于图2中的电感l2，感值为18nh。

对于第五传输线tl8的另一端与直流电源连接，上述为了方便完成供电，第五传输线tl8的另一端对应的端口与可以通过dc供电座子连接电源，提供晶体管所需的直流偏置，图3中第五传输线tl8的另一端对应的端口5，对应为图2中的第五传输线tl8的另一端对应的端口5。

所述具有双端口分频输出功能的共时双频功率放大器电路还包括：第三电容12，图3中第三电容12对应于图2中的电容c3，容值为20pf。这样第一支路端口与第一支路的输出匹配网络连接，第二支路端口与第二支路的输出匹配网络连接；也就是，在支路分叉口分出两个支路端口的情况下，两个支路端口分别与第一支路的输出匹配网络和第二支路的输出匹配网络连接。

基于上述两个支路端口，输出匹配网络为两个输出匹配网络，两个输出匹配网络分别为第一支路的输出匹配网络及第二支路的输出匹配网络；

第一支路的输出匹配网络包括：支路分叉口分出第一支路端口，与第一支路端口连接的第一支路的邻频开路网络，连接于第一支路的邻频开路网络与第一支路的输出端口之间的第一支路的谐波调谐和匹配网络，其中，支路分叉口分出两个支路端口，即两个支路端口分别为第一支路端口及第二支路端口；每个支路端口一一对应与一条支路的输出匹配网络连接。具体说明如下：

第一支路的邻频开路网络中的传输支路为第六传输线tl19，本条支路的邻频开路网络中的开路支路为一个第四开路支节tl11，邻频开路网络包括第六传输线tl19和一个第四开路支节tl11，其中，

第六传输线tl19一端和支路分叉口中的一个支路端口连接，第六传输线tl19另一端连接于第四开路支节tl11的另一端与本条支路的谐波调谐和匹配网络中的第七传输线tl13一端的连接处，第四开路支节tl11一端开路，第四开路支节tl11另一端连接于第六传输线tl19的另一端与本条支路的谐波调谐和匹配网络中的第七传输线tl13一端的连接处。

第一支路的谐波调谐和匹配网络包括：第七传输线tl13、第五开路支节tl15、第八传输线tl17及第六开路支节tl23，其中谐波调谐和匹配网络的开路支节用于创造二次三次谐波的开路短路条件，谐波调谐和匹配网络的传输线用于将谐波的开路短路条件传输至晶体管的漏极平面，并且调节阻抗匹配。具体连接方式说明如下：

第七传输线tl13一端连接于第六传输线tl19和第四开路支节tl11的连接处，第七传输线tl13另一端连接于第五开路支节tl15的另一端和第八传输线tl17一端的连接处，第五开路支节tl15的一端，第五开路支节tl15的另一端连接于第七传输线tl13另一端和第八传输线tl17一端的连接处；

第八传输线tl17另一端连接于与第六开路支节tl23的另一端和本条支路的一个输出端口中的第九传输线tl21一端的连接处，第六开路支节tl23一端开路，第六开路支节tl23另一端连接于第八传输线tl17的另一端和第九传输线tl21的一端的连接处。

第二支路的输出匹配网络包括：支路分叉口分出第二支路端口，与第二支路端口连接的第二支路的邻频开路网络，连接于第二支路的邻频开路网络与第二支路的输出端口之间的第二支路的谐波调谐和匹配网络。具体说明如下：

第二支路的邻频开路网络中的传输支路为第十传输线tl10，本条支路的邻频开路网络中的开路支路为一个第七开路支节tl12，邻频开路网络包括第十传输线tl10和一个第七开路支节tl12，其中，

第十传输线tl10一端和支路分叉口中的一个支路端口连接，第十传输线tl10另一端连接于第七开路支节tl12的另一端与本条支路的谐波调谐和匹配网络中的第七传输线tl13一端的连接处，第七开路支节tl12一端开路，第七开路支节tl12另一端连接于第十传输线tl10的另一端与本条支路的谐波调谐和匹配网络中的第七传输线tl13一端的连接处。

第二支路的谐波调谐和匹配网络包括：第十一传输线tl14、第八开路支节tl16、第十二传输线tl18及第九开路支节tl20，其中谐波调谐和匹配网络的开路支节用于创造二次三次谐波的开路短路条件，谐波调谐和匹配网络的传输线用于将谐波的开路短路条件传输至晶体管的漏极平面，并且调节阻抗匹配。具体连接方式说明如下：

第十一传输线tl14一端连接于第十传输线tl10和第七开路支节tl12的连接处，第十一传输线tl14另一端连接于第八开路支节tl16的另一端和第十二传输线tl18一端的连接处，第八开路支节tl16的一端，第八开路支节tl16的另一端连接于第十一传输线tl14另一端和第十二传输线tl18一端的连接处；

第十二传输线tl18另一端连接于与第九开路支节tl20的另一端和本条支路的一个输出端口中的第九传输线tl21一端的连接处，第九开路支节tl20一端开路，第九开路支节tl20另一端连接于第十二传输线tl18的另一端和第九传输线tl21的一端的连接处。

第一支路的输出端口包括第九传输线tl21和本条支路的一个输出端口，第九传输线tl21一端连接于第八传输线tl17另一端连接于与第六开路支节tl23的另一端，第九传输线tl21另一端连接于本条支路的一个输出端口。

第九传输线tl21为输出端口连接所用线特征阻抗为50ω，长度任意，对输出网络的指标影响较小。

第二支路的输出端口包括第十三传输线tl22和本条支路的一个输出端口，第十三传输线tl22一端连接于第八传输线tl17另一端连接于与第六开路支节tl23的另一端，第十三传输线tl22另一端连接于本条支路的一个输出端口。

第十三传输线tl22为输出端口连接所用线特征阻抗为50ω，长度任意，对输出网络的指标影响较小。

第一支路中第六开路支节tl23与第六传输线tl19相同，其余部件和第二支路相同。本发明实施例输出网络的单个支路对另一个支路的工作频率具有极高的反射系数，可以实现对邻频的抑制效果，同时对本支路的工作频率能实现良好匹配。第一支路和第二支路组成融合输出网络之后，即可实现双频匹配的同时分频输出的功能，完成多功能的同时，在两个频段均有良好的表现。并且输入信号只会在经过多频功率放大器电路产生的损耗相较于经过放大器损耗后再经分频器再次损耗，得到的两路不同频率的单频信号损耗较小。

从图2原理图到图3的版图的转化中，各个微带线和开路支节的连接方式为：不同宽度的微带线之间，采用宽度为0.2mm到1mm不等，两头宽度为所连接的两段微带线宽度的梯形过渡带微带线进行耦合，以达到微带线宽度的平滑过渡。微带线和开路支节之间，采用一段长度为开路支节宽度，宽度为微带线宽度的微带线进行耦合，以达到完全连接的效果。

电容，电感，电阻等无源器件，均采用表面贴装器件，规格为0603，具体而言长度为1.6mm，宽度为0.8mm。无源器件和微带线焊盘之间采用焊锡进行焊接耦合。晶体管同样为表面贴装器件，采用螺丝与散热器压合，与电路之间的耦合方式也为焊锡焊接。

图3中各段传输线的长宽标识编号与图2中的传输线编号对应。具体说明如下：

图3中位于输入端口后的输入匹配网络是由三段传输线和三条开路支节组成。第一开路支节线宽w1为0.4mm，线长l1为19mm。第一传输线线宽w2为3.8mm，线长l2为6mm。第二开路支节线宽w3为5mm，线长l3为20mm。第二传输线线宽w4为1.5mm，线长l4为11.5mm，第二传输线和第一传输线之间有宽度为1mm的过渡带。第三开路支节线宽w5为5mm，线长l5为18mm。第三传输线线宽w6为0.3mm，线长l6为11.5mm，第三传输线和第二传输线之间有宽度为0.2mm的过渡带。

图4为本发明实施例中输入匹配网络的输入阻抗曲线的仿真结果示意图。黑色曲线为输入匹配网络与晶体管连接端口的输入阻抗曲线，两侧两个多曲线同心圆簇为晶体管在3.5ghz和5ghz下进行源牵引仿真得出的等效率圆。在3.5ghz和5ghz频率下，输入匹配网络的阻抗均能落在等效率曲线的最佳效率圆内。本发明实施例的输入匹配网络为具有双端口分频输出功能的共时双频功率放大器电路提供了良好的输入双频匹配，在两个目标频段内都能精准匹配，且有较宽的带宽。

图3中位于第三电容后的输出匹配网络包括两个支路，其中横向的第一支路为3.5ghz输出支路，连接第一支路的输出端口。

第一支路由三段传输线和三条开路支节组成。第六传输线线宽w9为1.6mm，线长l9为8.8mm。第四开路支节线宽w11为0.4mm，线长l11为8.8mm。第七传输线线宽w13为1.4mm，线长l13为7.2mm，第七传输线和第六传输线之间有0.1mm宽度过渡带。第五开路支节线宽w15为2mm，线长l15为7.4mm。第八传输线线宽w17为3.2mm，线长l17为1.0mm，第八传输线和第七传输线、输出端口之间均有0.2mm宽度过渡带。第六开路支节线宽w19为1.0mm，线长l19为4.9mm。

第二支路根据仿真效果，基于原理图去掉了一段传输线和一条开路支节，由两段传输线和两条开路支节组成。第十传输线线宽w10为1.4mm，线长l10为12.8mm。第七开路支节线宽w12为1.6mm，线长l12为12.3mm。第十一传输线线宽w14为3.0mm，线长l14为1.0mm，第十一传输线和第十传输线、输出端口之间均有0.2mm宽度过渡带。第八开路支节线宽w16为1.4mm，线长l16为3.0mm。

第一支路的输出端口，第二支路的输入端口均有宽度为wp，用于连接端口的微带线，长度任意，大于3mm。

如图5所示为本发明实施例实施例中输出匹配网络的匹配情况。在工作频率为3.5ghz的第一支路，频率5ghz下，s21低于-60dbm。工作频率为5ghz的第二支路，频率3.5ghz下，s21低于-30dbm。本发明实施例的两个支路组成了融合输出网络，每个支路完成目标频率的匹配同时还对另一个频率等效开路，两个支路组成网络后，实现了双端口分频输出的功能。

如图6所示为本发明实施例实施例的小信号增益，输入输出端口的回波损耗参数；其中如图6所示为第一支路的输出端口在中心频率为3.5ghz的各项参数，如图7所示为第二支路的输出端口在中心频率为5ghz的各项参数。在3.5ghz频率下，具有双端口分频输出功能的共时双频功率放大器电路的小信号增益可以达到14.5db，增益在10db以上的频率范围为3.37ghz到3.63ghz，带宽达到0.26ghz。3.5ghz输入输出端口回波损耗均小于-10db。在5ghz频率下，具有双端口分频输出功能的共时双频功率放大器电路的小信号增益可以达到12.0db，增益在10db以上的频率范围为4.94ghz到5.05ghz，带宽达到0.12ghz。5ghz输入输出端口回波损耗均小于-10db。本发明实施例具有良好的小信号性能。

本发明实施例增益、输出功率和效率随输入功率变化的仿真结果如图8所示；图8为第一支路的输出端口在频率为3.5ghz的各项参数，图9为第二支路的输出端口在频率为5ghz的各项参数。在3.5ghz频率下，-3db增益压缩点为输入功率26.7dbm，此时的输出功率可达38.4dbm，效率达到55％。在输入功率29.4dbm时，效率达到最高点，为56.8％，此时输出功率为39.3dbm。在5ghz频率下，-3db增益压缩点为输入功率30.1dbm，此时的输出功率可达39.2dbm，效率达到47.4％。在输入功率30.8dbm时，效率达到最高点，为47.7％，此时输出功率为39.4dbm。本发明实施例在中心频率的大信号下，具有良好的输出功率和效率。

如图10所示为本发明实施例实施例在29dbm输入下增益、输出功率和效率随频率变化的仿真结果；其中图10为第一支路的输出端口在中心频率为3.5ghz的各项参数，图11为第二支路的输出端口在中心频率为5ghz的各项参数。在3.5ghz下，具有双端口分频输出功能的共时双频功率放大器电路最高效率为56.5％，输出功率为39.1dbm，增益为10.1db。效率在40％以上频率范围为3.36ghz到3.66ghz，带宽达到了0.3ghz。在5ghz下，具有双端口分频输出功能的共时双频功率放大器电路最高效率为45.8％，输出功率为38.7dbm，增益为9.7db。效率在40％以上频率范围为4.95ghz到5.06ghz，带宽达到了0.11ghz。本发明实施例在两个频段内的大信号下，均有良好的功率效率表现和较宽的带宽。

整个电路的尺寸大小分别为47.6mm×87.2mm，具有小型化和集成化特点，非常利于进行器件封装。同时节约了后续分频器所占空间，可直接将信号输送至天线进行传输。使用融合网络组建的具有双端口分频输出功能的共时双频功率放大器电路性能良好，将在整个系统的小型化上取得显著效果。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。