本申請(qǐng)涉及放大器電路領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，隨著通信制式和移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，微波射頻系統(tǒng)需要適應(yīng)多頻段、多制式和共存的趨勢(shì)。這意味著單套電路需要在不同頻段上進(jìn)行匹配，以滿足多頻段無線通信系統(tǒng)的需求，從而縮減系統(tǒng)體積和成本，并提高整體性能。然而，傳統(tǒng)的功率放大器(pa)已無法滿足高頻帶上跨度大和高效率的需求。因此，需要設(shè)計(jì)能夠覆蓋多頻帶且具有一定帶寬的無線通信系統(tǒng)，這就要求多頻帶功率放大器的支持。多頻帶功率放大器不僅可以支持多種工作模式，覆蓋多種通信頻帶，還能兼容多種通信標(biāo)準(zhǔn)，有效緩解未來無線通信頻譜資源緊張的問題。實(shí)現(xiàn)多頻帶的方法有多種，可以使用多個(gè)功放管分別實(shí)現(xiàn)單頻帶信號(hào)合成，也可以使用可重構(gòu)部件來實(shí)現(xiàn)多頻帶功放，但這些方法會(huì)增加功放的尺寸，不符合電路小型化的要求。設(shè)計(jì)一個(gè)能夠處理不同頻率信號(hào)的功放電路，這種方法占用電路面積相對(duì)較小，更適合現(xiàn)如今的無線通信系統(tǒng)。因此，研究雙頻及多頻功率放大器，對(duì)于無線通信系統(tǒng)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)，現(xiàn)有的雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)通常需要單獨(dú)的諧波控制網(wǎng)絡(luò)，這增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和成本。因此，開發(fā)一種能夠在不需要單獨(dú)諧波控制網(wǎng)絡(luò)的情況下簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)，對(duì)高效輸出匹配設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2、傳統(tǒng)的雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法包括使用簡(jiǎn)單的雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)(如兩串微帶線匹配任意兩頻率下的實(shí)數(shù)阻抗，或π型結(jié)構(gòu)匹配)和復(fù)雜的雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)(如三串微帶線匹配任意兩頻率下的復(fù)數(shù)阻抗，或t型結(jié)構(gòu)匹配)。此外，現(xiàn)有的雙頻濾波結(jié)構(gòu)、雙面平行帶狀線結(jié)構(gòu)和階梯阻抗變壓器常用于設(shè)計(jì)諧波控制網(wǎng)絡(luò)，以分別管理二次、三次及更高次諧波。這些方法導(dǎo)致功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜，包含單獨(dú)的諧波控制網(wǎng)絡(luò)、基本頻率匹配網(wǎng)絡(luò)及額外的組件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)解決了傳統(tǒng)的雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法導(dǎo)致功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)變得復(fù)雜的問題。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，包括：

3、雙傳輸網(wǎng)絡(luò)，所述雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸入端作為輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端；所述雙傳輸網(wǎng)絡(luò)包括并聯(lián)的微帶線tl01和微帶線tl02；

4、微帶線tl1，一端與所述雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接，另一端接地或開路；

5、微帶線tl2，一端與所述雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接，另一端作為輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端；

6、開路微帶線tl31，與所述微帶線tl2的另一端連接；

7、接地微帶線tl32，與所述微帶線tl2的另一端連接。

8、進(jìn)一步地：所所述微帶線tl01和微帶線tl02用于進(jìn)行基波匹配；

9、所述微帶線tl1用于消除第一個(gè)頻點(diǎn)f1處的電納；

10、所述微帶線tl2用于將轉(zhuǎn)換第二個(gè)頻點(diǎn)f2處的電導(dǎo)；

11、所述開路微帶線tl31和接地微帶線tl32用于對(duì)第二個(gè)頻點(diǎn)f2進(jìn)行電納補(bǔ)償。

12、進(jìn)一步地：所述雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸入端處的特征阻抗為：

13、

14、其中，z01為微帶線tl01的特征阻抗，z02為微帶線tl02的特征阻抗，θ01為微帶線tl01的電長(zhǎng)度，θ02為微帶線tl02的電長(zhǎng)度，f為頻率變量，zin,a為雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸出導(dǎo)納yin,a的倒數(shù)。

15、進(jìn)一步地：所述微帶線tl01和微帶線tl02滿足θ01+θ02＝π。

16、進(jìn)一步地當(dāng)b01<0時(shí)，微帶線tl1為開路微帶線，滿足

17、當(dāng)b01>0時(shí)，微帶線tl1為接地微帶線，滿足

18、其中，z1為微帶線tl1的特征阻抗，θ1為微帶線tl1的電長(zhǎng)度，b01為yin,a的虛部，b11是微帶線tl1在第一個(gè)頻點(diǎn)f1處產(chǎn)生的電納值。

19、進(jìn)一步地：對(duì)于所述微帶線tl2，滿足：

20、

21、其中，k是頻點(diǎn)f2和頻點(diǎn)f1的頻率比，z2為微帶線tl1的特征阻抗，zin,b為yin,b的倒數(shù)，yin,b為微帶線tl2的輸入導(dǎo)納，zin,c為yin,c的倒數(shù)，yin,c為微帶線tl2的輸出導(dǎo)納，θ2為微帶線tl2的電長(zhǎng)度。

22、進(jìn)一步地：對(duì)于所述開路微帶線tl31和接地微帶線tl32，滿足：

23、

24、其中，θ31為微帶線tl31的電長(zhǎng)度，θ32為微帶線tl32的電長(zhǎng)度，b32是微帶線tl32在第二個(gè)頻點(diǎn)f2處產(chǎn)生的電納值。

25、本發(fā)明的有益效果為：

26、1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：通過集成諧波控制到雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)中，減少了對(duì)單獨(dú)諧波控制網(wǎng)絡(luò)的需求，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)復(fù)雜度；

27、2.高效性：所設(shè)計(jì)的雙頻匹配網(wǎng)絡(luò)在雙頻功率放大器兩個(gè)目標(biāo)頻率下均表現(xiàn)出優(yōu)異的帶寬和效率性能，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性；

28、3.精確計(jì)算：通過傳輸線方程和傳輸矩陣的數(shù)學(xué)方法，能夠精確計(jì)算匹配網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性；

29、4.綜合性：該方法不僅適用于雙頻功率放大器的設(shè)計(jì)，還可應(yīng)用于其他需要雙頻匹配和諧波控制的射頻和微波電路設(shè)計(jì)中。

技術(shù)特征：

1.一種應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述微帶線tl01和微帶線tl02用于進(jìn)行基波匹配；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸入端處的特征阻抗為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述微帶線tl01和微帶線tl02滿足θ01+θ02＝π。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，當(dāng)b01<0時(shí)，微帶線tl1為開路微帶線，滿足

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于所述微帶線tl2，滿足：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，對(duì)于所述開路微帶線tl31和接地微帶線tl32，滿足：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于雙頻功率放大器的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，包括：雙傳輸網(wǎng)絡(luò)，雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸入端作為輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端；雙傳輸網(wǎng)絡(luò)包括并聯(lián)的微帶線TL<subgt;01</subgt;和微帶線TL<subgt;02</subgt;；微帶線TL<subgt;1</subgt;，一端與雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接，另一端接地或開路；微帶線TL<subgt;2</subgt;，一端與雙傳輸網(wǎng)絡(luò)的輸出端連接，另一端作為輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端；開路微帶線TL<subgt;31</subgt;，與微帶線TL<subgt;2</subgt;的另一端連接；接地微帶線TL<subgt;32</subgt;，與微帶線TL<subgt;2</subgt;的另一端連接，本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)雙頻匹配和諧波控制的同時(shí)，顯著簡(jiǎn)化了功率放大器的輸出匹配電路設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的效率和性能，為雙頻功率放大器的設(shè)計(jì)提供了一種新穎且高效的方法。

技術(shù)研發(fā)人員：于翠屏,張勁東,劉元安,李浩,黎淑蘭,蘇明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京郵電大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19