脉冲模式的功率放大器及其控制方法与流程

本技术涉及功率放大器，尤其涉及一种脉冲模式的功率放大器及其控制方法。

背景技术：

1、氮化镓功率放大器(power amplifier，pa)在近些年得到了飞速的发展和研究，脉冲模式的氮化镓功率放大器(gan pa)是一种高性能微波器件，通常被用于需要高峰值功率和快速开关特性的应用场合。相较于连续波模式，脉冲模式的gan pa具有以下几个重要意义：

2、一、高功率：在脉冲模式下，gan pa可以提供很高的峰值功率，这使得其在无线通信、雷达、卫星通信等领域中发挥着重要作用。

3、二、快速开关：脉冲模式下的gan pa具有快速开关特性，因此，可以在很短的时间内完成高功率输出。这对于一些需要频繁调整幅度或关闭天线的通信系统非常重要。

4、三、高效率：在脉冲模式下，gan pa的工作时间非常短，因此，其工作周期中的能量损耗也相应减少，从而提高了整体的能量转换效率。

5、四、抗电压应力：在脉冲模式下，gan pa的电流和电压变化非常快，因此，可以更好地承受高压和闪烁应力，从而延长了器件的寿命。

6、总之，脉冲模式的氮化镓功率放大器是一种具有高功率、快速开关和高效率等优点的微波器件，广泛应用于需要高性能和耐久性的领域。

7、然而，如果没有正确使用脉冲模式的gan pa时，可能会导致器件损坏并且会影响器件的性能。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种脉冲模式的功率放大器及其控制方法，能够在一定程度上解决脉冲模式的功率放大器上电时容易导致器件损坏的问题。

2、本技术的一个方面提供一种脉冲模式的功率放大器。所述功率放大器包括功率开关模块、直流偏置电压模块、漏极直流平衡电压模块、源极直流平衡电压模块及电源输入处理模块。所述功率开关模块包括功率开关器件，所述功率开关器件具有栅极、漏极及源极。所述直流偏置电压模块连接至所述功率开关器件的所述栅极。所述漏极直流平衡电压模块连接至所述功率开关器件的所述漏极，所述漏极还用于接收脉冲信号。所述源极直流平衡电压模块连接至所述功率开关器件的所述源极，所述源极还用于接收射频信号。所述电源输入处理模块用于接收电源的输入并对所述电源进行处理，所述电源输入处理模块包括用于控制所述直流偏置电压模块开启的所述第一开关、用于控制所述漏极直流平衡电压模块开启的第二开关、及用于控制所述源极直流平衡电压模块开启的第三开关，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关按照预定的时序闭合或关断。

3、进一步地，在所述第一开关闭合之后，所述第二开关和所述第三开关闭合。

4、进一步地，在所述第二开关闭合之后，所述第三开关闭合。

5、进一步地，所述功率放大器还包括脉冲信号产生模块。所述脉冲信号产生模块连接至所述功率开关器件的所述漏极，用于向所述漏极提供所述脉冲信号。

6、进一步地，所述脉冲信号产生模块包括用于检测所述漏极直流平衡电压模块是否开启的第一检测模块、及用于所述源极直流平衡电压模块是否开启的第二检测模块，其中，在所述第一检测模块检测到所述漏极直流平衡电压模块及所述第二检测模块检测到所述源极直流平衡电压模块均开启时，所述脉冲信号产生模块用于向所述漏极提供所述脉冲信号。

7、进一步地，所述功率放大器还包括射频输入信号处理模块。所述射频输入信号处理模块连接至所述功率开关器件的所述源极，用于接收射频信号并对所述射频信号进行处理，并将处理后的射频信号提供至所述源极。

8、进一步地，所述射频输入信号处理模块包括用于检测所述脉冲信号产生模块是否发送所述脉冲信号的第三检测模块，其中，在所述第三检测模块检测到所述脉冲信号产生模块发送所述脉冲信号后，所述射频输入信号处理模块用于向所述源极提供所述射频信号。

9、进一步地，所述射频输入信号处理模块还用于在提供所述射频信号的同时产生同步信号至所述脉冲信号产生模块，所述脉冲信号产生模块用于基于所述同步信号来产生所述脉冲信号以使得所述脉冲信号与所述射频信号同步。

10、进一步地，所述功率放大器还包括输出信号处理模块。所述输出信号处理模块连接至所述功率开关器件的所述源极，用于对输出信号进行处理。

11、进一步地，所述源极直流平衡电压模块包括用于检测所述源极的电流值的第一电流检测电路及用于控制所述源极直流平衡电压模块向所述源极供电的第一过流保护开关，其中，在所述第一电流检测电路检测到所述源极的电流值超过预设电流阈值时，则所述第一过流保护开关断开，用于切断所述源极直流平衡电压模块的供电以进行过流保护；和/或所述漏极直流平衡电压模块包括用于检测所述漏极的电流值的第二电流检测电路及用于控制所述漏极直流平衡电压模块向所述漏极供电的第二过流保护开关，其中，在所述第二电流检测电路检测到所述漏极的电流值超过预设电流阈值时，则所述第二过流保护开关断开，用于切断所述漏极直流平衡电压模块的供电以进行过流保护。

12、进一步地，所述源极直流平衡电压模块还包括用于记录所述第一过流保护开关断开的延时时间的第一延时器，在所述第一延时器记录的延时时间到达之后，则控制所述第一过流保护开关自动闭合；和/或所述漏极直流平衡电压模块还包括用于记录所述第二过流保护开关断开的延时时间的第二延时器，在所述第二延时器记录的延时时间到达之后，则控制所述第二过流保护开关自动闭合。

13、进一步地，所述功率开关模块还包括与所述功率开关器件的所述栅极连接的栅极匹配电路、与所述功率开关器件的所述源极连接的源极匹配电路及与所述功率开关器件的所述漏极连接的漏极匹配电路。

14、进一步地，所述功率开关器件包括一个或多个高电子迁移率晶体管。

15、本技术一个或多个实施例的脉冲模式的功率放大器可以具有至少以下的有益技术效果：

16、(1)与传统的脉冲模式的pa相比，本技术的脉冲模式的pa在各信号源的上电顺序方面做了严格的要求，避免了一定的器件损耗，优化了整体的性能；

17、(2)与传统的脉冲模式的pa相比，本技术的脉冲模式的pa在漏极及源极做了过流保护处理，避免了如同时上电时栅极来不及反应导致器件损坏等情况，确保了栅极施加足够的偏置电压后，功率放大器才能正常工作；

18、(3)与传统的脉冲模式的pa相比，本技术的脉冲模式的pa在脉冲信号发生部分可取决于具体的设计需求和应用场景选择与输入的射频信号进行同步等操作；

19、(4)与传统的脉冲模式的pa相比，本技术的脉冲模式的pa可采用高度集成的方式，优化了系统的整体性能，能够在高频信号下实现更高效的信号传输和功率输出，同时减少了外部输入信号，避免了外界干扰。

20、本技术的另一个方面提供一种如上所述的脉冲模式的功率放大器的控制方法。所述控制方法包括：控制所述第一开关闭合以开启所述直流偏置电压模块；以及在所述直流偏置电压模块开启之后，分别控制所述第二开关和所述第三开关闭合以分别开启所述漏极直流平衡电压模块和所述源极直流平衡电压模块。

21、进一步地，所述分别控制所述第二开关和所述第三开关闭合以分别开启所述漏极直流平衡电压模块和所述源极直流平衡电压模块包括：控制所述第二开关闭合以开启所述漏极直流平衡电压模块；及在所述漏极直流平衡电压模块开启之后，控制所述第三开关闭合以开启所述源极直流平衡电压模块。

22、进一步地，所述控制方法还包括：检测所述漏极直流平衡电压模块和所述源极直流平衡电压模块是否开启；及在检测到所述漏极直流平衡电压模块和所述源极直流平衡电压模块均开启时，向所述漏极提供所述脉冲信号。

23、进一步地，所述控制方法还包括：检测是否提供所述脉冲信号；及在提供所述脉冲信号之后，向所述源极提供所述射频信号。

24、进一步地，所述控制方法还包括：提供所述射频信号的同步信号，其中，基于所述同步信号来产生所述脉冲信号。

25、进一步地，所述控制方法还包括：检测所述源极的电流值，并在检测到所述源极的电流值超过预设电流阈值时，则控制切断所述源极直流平衡电压模块对所述源极的供电以进行过流保护；和/或检测所述漏极的电流值，并在检测到所述漏极的电流值超过预设电流阈值时，则控制切断所述漏极直流平衡电压模块对所述漏极的供电以进行过流保护。

26、进一步地，所述控制方法还包括：记录切断所述源极直流平衡电压模块供电的延时时间，并在切断所述源极直流平衡电压模块供电的延时时间到达之后，自动恢复所述源极直流平衡电压模块对所述源极的供电；和/或记录切断所述漏极直流平衡电压模块供电的延时时间，并在切断所述漏极直流平衡电压模块供电的延时时间到达之后，自动恢复所述漏极直流平衡电压模块对所述漏极的供电。

27、本技术实施例的脉冲模式的功率放大器的控制方法通过调整各信号源的上电顺序，避免了一定的器件损耗以及某些不确定因素，优化了整体的性能。