一种功率放大器分段匹配电路的制作方法

1.本实用新型涉及功放管匹配技术领域，尤其涉及一种功率放大器分段匹配电路。


背景技术：

2.功放管，是一种电器器材，主要用于传导电流。功放管包括a类功放（又称甲类功放）、b类功放（乙类功放）、ab类功放、c类功放和d类功放（丁类功放）。其中，a类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。 a类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（switching distortion），即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有弊，a类功放放最大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。 a类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音冰凉空灵，这些优点足以补偿它的缺点。a类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，a类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。一部25w的a类功放供电器的能力至少够100瓦ab类功放使用。所以a类机的体积和重量都比ab类大，这让制造成本增加，售价也较贵。一般而言，a类功放的售价约为同等功率ab类功放机的两倍或更多。
3.目前，根据不同的应用频段f1～f2和f3～f4设计产品基本都是分成两端用两个功放管分别进行匹配使用，占用空间大以及成本高。根据不同的应用频段f1～f2和f3～f4设计产品两位一中设计方式就是对功放管进行全频段f1～f4匹配，此方式在两个频段间隔较大时就会存在匹配后功放管输出功率较低和效率降低。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种功率放大器分段匹配电路，以解决如何提高产品空间利用率、提高功放管分段工作时的输出功率和效率以及简化放大电路设计的技术问题。
5.本实用新型的目的是采用以下技术方案实现的：一种功率放大器分段匹配电路，包括功放管，所述功放管的输入端设置有输入匹配电路，所述功放管的输出端设置有输出匹配电路，所述输入匹配电路和输出匹配电路均包括多节匹配，通过输入匹配电路和输出匹配电路的多节匹配提高双段工作频率下功放管的输出功率和效率。
6.进一步的，所述输入匹配电路的电源输入端设置有滤波电容，所述滤波电容通过隔离电阻与输入匹配电路相连接。
7.进一步的，所述输入匹配电路的信号输入端设置有输入端隔直电容。
8.进一步的，所述输出匹配电路的电源输入端设置有隔离电感。
9.进一步的，所述输出匹配电路的信号输出端设置有输出端隔直电容。
10.进一步的，所述输入匹配电路采用微带线对功放管进行匹配，所述输入匹配电路采用六节进行匹配，包括依次连接的输入端一节匹配电路、输入端二节匹配电路、输入端三节匹配电路、输入端四节匹配电路、输入端五节匹配电路和输入端六节匹配电路。
11.进一步的，所述输出匹配电路采用微带线对功放管进行匹配，所述输出匹配电路采用六节进行匹配，包括依次连接的输出端一节匹配电路、输出端二节匹配电路、输出端三节匹配电路、输出端四节匹配电路、输出端五节匹配电路和输出端六节匹配电路。
12.进一步的，所述功放管为宽带功放管。
13.本实用新型的有益效果在于：本实用新型主要为功率放大器的分段匹配，可以根据不同的应用场景作不同的功放管选型以及不同频段的电路匹配，应用灵活；可提高产品空间利用率；可提高功放管分段工作时的输出功率和效率；可简化放大电路设计。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
15.图1为本实用新型原理图；
16.图2为本实用新型实施例一结构示意图；
17.图3为本实用新型实施例一原理图；
18.图4为本实用新型分段匹配输出功率曲线；
19.图5为本实用新型分段匹配输出效率曲线；
20.图中，1-功放管，2-输入匹配电路，3-输出匹配电路，4-输入端一节匹配电路，5-输入端二节匹配电路，6-输入端三节匹配电路，7-输入端四节匹配电路，8-输入端五节匹配电路，9-输入端六节匹配电路，10-输出端一节匹配电路，11-输出端二节匹配电路，12-输出端三节匹配电路，13-输出端四节匹配电路，14-输出端五节匹配电路，15-输出端六节匹配电路，16-输入端隔直电容，17-滤波电容，18-隔离电阻，19-隔离电感，20-输出端隔直电容。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例一：
24.参阅图1至图3，一种功率放大器分段匹配电路，包括功放管1，所述功放管1的输入端设置有输入匹配电路2，所述功放管1的输出端设置有输出匹配电路3，所述输入匹配电路2和输出匹配电路3均包括多节匹配，通过输入匹配电路2和输出匹配电路3的多节匹配提高双段工作频率下功放管1的输出功率和效率。
25.在本实施例当中，所述输入匹配电路2的电源输入端设置有滤波电容17，所述滤波电容17通过隔离电阻18与输入匹配电路2相连接，所述隔离电阻18作为功放管1栅极的馈电电阻，提到功放管1稳定性；所述滤波电容17做去耦作用。
26.在本实施例当中，所述输入匹配电路2的信号输入端设置有输入端隔直电容16，所述输入端隔直电容16用以隔离功放管1栅极直流电压外溢。
27.在本实施例当中，所述输出匹配电路3的电源输入端设置有隔离电感19，所述隔离电感19为漏级馈电电感，能够阻断射频信号回流到电源端。
28.在本实施例当中，所述输出匹配电路3的信号输出端设置有输出端隔直电容20，所述输出端隔直电容20用以隔离功放管1漏极直流电压外溢。
29.在本实施例当中，所述输入匹配电路2采用微带线对功放管1进行匹配，所述输入匹配电路2采用六节进行匹配，包括依次连接的输入端一节匹配电路4、输入端二节匹配电路5、输入端三节匹配电路6、输入端四节匹配电路7、输入端五节匹配电路8和输入端六节匹配电路9。
30.在本实施例当中，所述输出匹配电路3采用微带线对功放管1进行匹配，所述输出匹配电路3采用六节进行匹配，包括依次连接的输出端一节匹配电路10、输出端二节匹配电路11、输出端三节匹配电路12、输出端四节匹配电路13、输出端五节匹配电路14和输出端六节匹配电路15。
31.在本实施例当中，所述功放管1为宽带功放管。
32.本实用新型采用微带线对功放管进行匹配，适用于双段工作频率（1.3ghz～1.5ghz、2.9ghz～3.8ghz）的应用场景，本实用新型选用一个宽带功放管能够覆盖到1.3ghz～1.5ghz、2.9ghz～3.8ghz两段。进一步的，可参阅本实用新型分段匹配输出功率曲线（附图4），可参阅本实用新型分段匹配输出效率曲线（附图5），实际仿真结果中在f1～f2（1.3ghz～1.5ghz）、f3～f4（2.9ghz～3.1ghz）两段分别匹配时相较于1.3ghz～3.1ghz全频段匹配输出功率提高了1.5db，功放管效率提高了10个百分点。
33.本实用新型在匹配时采用多节匹配，每一段的阻抗变化小，匹配节q值越低，由利于宽带匹配及性能（功率、效率）的实现。以功放管1的输出端为例（输入端原理相同）：
34.本实施例当中，功放管1输出端阻抗r0，经输出端一节匹配电路10匹配后后阻抗r1，经输出端二节匹配电路11匹配后阻抗r2，经输出端三节匹配电路12匹配后阻抗r3，经输出端四节匹配电路13匹配后阻抗r4，经输出端五节匹配电路14匹配后阻抗r5，经输出端六节匹配电路15匹配后阻抗r6，其中r6为标准50欧姆。输出端一节匹配电路10 的q值=r1/r0，输出端二节匹配电路11的 q值=r2/r1，输出端三节匹配电路12的q值=r3/r2，输出端四节匹配电路13的q值=r4/r3，输出端五节匹配电路14的q值=r5/r4，输出端六节匹配电路15的q值=r6/r5。q值越低越有利于宽带匹配及性能（功率、效率）的实现，但是也不是绝对，当节数到达一定程度以后效果就不明显了，本实施例当中优选为6节，具体可以根据实际情况进行评估选择。
35.本实用新型主要为功率放大器的分段匹配，可以根据不同的应用场景作不同的功放管选型以及不同频段的电路匹配，应用灵活；可提高产品空间利用率；可提高功放管分段工作时的输出功率和效率；可简化放大电路设计。
36.需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本技术所必须的。
37.此外，术语“连接”、“设置”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“连接”、“设置”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“连接”、“设置”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
38.上述实施例中，描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。