级联超宽带射频功率放大器

本发明属于射频微波通信。

背景技术：

1、级联式宽带放大电路是最基本也是最常见的电路结构，它是由前端驱动级与后端输出级构成，有时也会在二者之间引入缓冲级，起到隔离的作用。最后一级的功率管输入为大信号，需要利用驱动级将微弱信号变成大信号。如果采用高功率的晶体管输入小信号进行放大，很难最大程度利用晶体管的动态范围。这是一种对管芯资源的浪费，电路成本会被极大的提高，效果也大打折扣。

2、另一方面，为了获得足够的作用距离且具有较长的待机时间，单个收发系统需要支持多种功能，这就对收发系统中各个模块的带宽提出要求。作为发射机的关键电路，针对超宽带功放的研究具有重大的意义。对于射频发射机整机而言，保证输出功率与整机效率的前提下提高其工作带宽已成为了各大机构的研究热点。

3、因此，如何在不减小射频功率放大器功率增益的情况下，同时兼顾最大程度利用晶体管的动态范围、及提高射频功率放大器的带宽亟需解决。

技术实现思路

1、本发明目的是为了解决现有在不减小射频功率放大器功率增益的情况下，同时兼顾最大程度利用晶体管的动态范围、及提高射频功率放大器的带宽问题，提供了一种级联超宽带射频功率放大器。

2、级联超宽带射频功率放大器，包括带宽驱动级电路和输出级电路；

3、带宽驱动级电路包括输入匹配电路、带宽调节电路、级联式级间匹配电路和输出匹配电路；

4、输入匹配电路，用于对接收的射频信号进行阻抗匹配后，发送至带宽调节电路；

5、带宽调节电路，用于结合从级联式级间匹配电路反馈回的反馈信号，对其所接收的阻抗匹配后射频信号进行宽带调节，生成宽带调节后信号；

6、级联式级间匹配电路，用于对宽带调节后信号进行增益补偿，生成补偿后信号；

7、输出匹配电路，用于对补偿后信号进行阻抗匹配后，发送至输出级电路；

8、输出级电路对输出匹配电路输出的阻抗匹配后信号进行负载侧阻抗匹配。

9、优选的是，输入匹配电路包括矩形微带线tl1至tl4、电容c1、电阻r1、电感l1、t型微带线tee1、扇形微带线stub1；

10、矩形微带线tl1的一端作为输入匹配电路的信号输入端，还作为放大器的输入端接收射频信号；

11、矩形微带线tl1的另一端与电容c1的一端连接，电容c1的另一端与矩形微带线tl2的一端连接，矩形微带线tl2的另一端与t型微带线tee1的1号端连接，t型微带线tee1的3号端与扇形微带线stub1连接，t型微带线tee1的2号端与矩形微带线tl3的一端连接；

12、矩形微带线tl3的另一端同时与电阻r1的一端和电感l1的一端连接，电感l1的另一端与电源v_dc1的正极连接，电源v_dc1的负极接电源地；

13、电阻r1的另一端与矩形微带线tl4的一端连接，矩形微带线tl4的另一端作为输入匹配电路的信号输出端输出阻抗匹配后射频信号。

14、优选的是，带宽调节电路包括电阻r2、电阻r3、电容c2、电容c3、电感l2、矩形微带线tl5和t型微带线tee2；

15、t型微带线tee2的1号端作为带宽调节电路的阻抗匹配后射频信号输入端；

16、t型微带线tee2的3号端与电容c2的一端连接，电容c2的另一端与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端与矩形微带线tl5的一端连接，矩形微带线tl5的另一端接电源地；

17、t型微带线tee2的2号端与电感l2的一端连接后，作为带宽调节电路的宽带调节后信号输出端；

18、电感l2的另一端与电容c3的一端连接，电容c3的另一端与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端作为带宽调节电路的反馈信号输入端。

19、优选的是，级联式级间匹配电路包括电感l3至l7、电阻r4、电容c4、电容c5、矩形微带线tl6至tl10、晶体管q1和q2；

20、矩形微带线tl6的一端作为级联式级间匹配电路的宽带调节后信号输入端；

21、矩形微带线tl6的另一端与晶体管q1的栅极连接，晶体管q1的源极与电感l3的一端连接，电感l3的另一端接电源地；

22、晶体管q1的漏极同时与电感l5的一端和矩形微带线tl7的一端连接，矩形微带线tl7的另一端同时与电阻r4的一端和电容c4的一端连接后，作为级联式级间匹配电路的反馈信号输出端；

23、电阻r4的另一端同时与电容c4的另一端和矩形微带线tl8的一端连接，矩形微带线tl8的另一端与电容c5的一端连接，电容c5的另一端与矩形微带线tl9的一端连接，矩形微带线tl9的另一端同时与晶体管q2的栅极和电感l7的一端连接，电感l7的另一端与电源v_dc2的正极连接，电源v_dc2的负极接电源地；

24、晶体管q2的源极与电感l4的一端连接，电感l4的另一端接电源地；

25、晶体管q2的漏极同时与电感l6的一端和矩形微带线tl10的一端连接，矩形微带线tl10的另一端作为级联式级间匹配电路的补偿后信号输出端；

26、电感l6的另一端同时与电感l5的另一端和电源v_dc3的正极连接，电源v_dc3的负极接电源地。

27、优选的是，晶体管q1和q2的最大功率为10w。

28、优选的是，输出匹配电路包括电容c6和c7、矩形微带线tl11至tl16、t型微带线tee3和tee4；

29、电容c6的一端作为输出匹配电路的补偿后信号输入端；

30、电容c6的另一端与矩形微带线tl11的一端连接，矩形微带线tl11的另一端与t型微带线tee3的1号端连接，t型微带线tee3的3号端与矩形微带线tl13的一端连接，矩形微带线tl13的另一端接电源地；

31、t型微带线tee3的2号端与矩形微带线tl12的一端连接，矩形微带线tl12的另一端与电容c7的一端连接，电容c7的另一端与矩形微带线tl14的一端连接，矩形微带线tl14的另一端与t型微带线tee4的1号端连接，t型微带线tee4的3号端与矩形微带线tl15的一端连接，矩形微带线tl15的另一端接电源地；t型微带线tee4的2号端与矩形微带线tl16的一端连接，矩形微带线tl16的另一端作为输出匹配电路的输出端。

32、优选的是，输出级电路包括电阻r5至r7、电容c8至c16、接地共面波导cpwg1至cpwg8、晶体管q3；

33、接地共面波导cpwg1的一端作为输出级电路的信号输入端，接收输出匹配电路输出的阻抗匹配后信号；

34、接地共面波导cpwg1的另一端与电阻r5的一端连接，电阻r5的另一端与接地共面波导cpwg2的一端连接，接地共面波导cpwg2的另一端同时与电阻r6的一端和电容c8的一端连接，电阻r6的另一端接电源地；

35、电容c8的另一端同时与接地共面波导cpwg3的一端和电容c9的一端连接，电容c9的另一端接电源地；

36、接地共面波导cpwg3的另一端同时与电阻r7的一端和晶体管q3的栅极连接，电阻r7的另一端同时与电容c11的一端、电容c10的一端和电源v_dc4的正极连接，电容c11的另一端、电容c10的另一端和电源v_dc4的负极均接电源地；

37、晶体管q3的源极接电源地；

38、晶体管q3的漏极同时与接地共面波导cpwg8的一端和接地共面波导cpwg4的一端同时连接；

39、接地共面波导cpwg8的另一端同时与电容c12的一端和电源v_dc5的正极连接，电容c12的另一端和电源v_dc5的负极均接电源地；

40、接地共面波导cpwg4的另一端同时与电容c13的一端和接地共面波导cpwg5的一端连接，接地共面波导cpwg5的另一端同时与电容c14的一端和接地共面波导cpwg6的一端连接，接地共面波导cpwg6的另一端同时与电容c15的一端和接地共面波导cpwg7的一端连接，接地共面波导cpwg7的另一端与电容c16的一端连接，电容c16的另一端作为输出级电路的输出端，还作为放大器的放大信号输出端；

41、电容c13至电容c15的另一端均接电源地。

42、优选的是，晶体管q3的最大功率为35w。

43、本发明带来的有益效果：

44、本发明所述级联超宽带射频功率放大器可对其接收的250mhz-2000mhz频段内的待放大射频信号进行功率放大。

45、本文采用负反馈宽带匹配技术实现驱动级电路设计，采用电抗/电阻网络实现输出级电路设计。通过采用机械稳定结构的元件，避免了高频杂散的问题。本发明提供一种提高晶体管的动态范围利用率、又能保证功率增益的方法，以及实现这种方法所采用的级联功率放大器，在不减小射频功率放大器功率增益的情况下，既最大程度利用晶体管的动态范围，又显著提高了射频功率放大器的带宽。

46、本发明采用负反馈宽带匹配技术实现驱动级电路设计，并采用电抗/电阻网络实现输出级电路设计。从设计难度，体积成本等角度来看，都具有一定的优势。本发明的研究成果将为宽带放大器进行宽带匹配提供理论研究基础，同时对此类放大器的加工、测试提供参考方案，对提高单兵背负电台的输出功率与整机效率具有重要的意义。