CN106788274B - 一种宽带三路合成射频微波功率放大器 - Google Patents

一种宽带三路合成射频微波功率放大器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种宽带三路合成射频微波功率放大器，包括与射频输入端连接的同相分配电路、三路中间转换电路和与射频输出端连接的非平衡传输线变压器；三路中间转换电路中每路中间转换电路并联后分别与同相分配电路和非平衡传输线变压器连接；每路中间转换电路包括依次连接的输入偏置匹配电路、射频微波推挽晶体管、输出馈电匹配电路、平衡传输线变压器和传输线巴伦；每路中间转换电路的输入端通过输入偏置匹配电路并联后与同相分配电路连接；每路中间转换电路的输出端通过传输线巴伦并联后与非平衡传输线变压器连接。该功率放大器可实现合成和负载线的变换，而且电路简洁，最终可实现带宽宽和节省空间的效果，适用于射频和微波低端频率使用。

Description

一种宽带三路合成射频微波功率放大器
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域，更具体地说，涉及一种宽带三路合成射频微波功率放大器。
背景技术
射频功率放大器是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
现有技术中，带宽在倍频程以上的射频微波宽带功率放大器通常使用偶数路合成，例如2路合成或4路合成。对于奇数路合成来说，现有的射频微波宽带功率放大器很少用到，因为奇数路合成通常是用威尔金森方式同相合成，这种方式会使得带宽变窄。然而，在实际运用过程中，射频微波宽带功率放大器使用2路合成的会存在功率不够的问题，而采用4路合成的会存在功率放大器尺寸大而且效率低、成本高的情况。因此，现阶段在宽带奇数路合成功率放大器的技术上，急需研发一种对宽带三路合成功率放大器来解决上述偶数路合成的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种宽带三路合成射频微波功率放大器，该宽带三路合成射频微波功率放大器可实现合成和负载线的变换，而且电路简洁，最终可实现带宽宽和节省空间的效果，适用于射频和微波低端频率使用。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种宽带三路合成射频微波功率放大器，分别与射频输入端和射频输出端连接，其特征在于：包括与射频输入端连接的同相分配电路、三路中间转换电路和与射频输出端连接的非平衡传输线变压器；所述三路中间转换电路中每路中间转换电路并联后分别与同相分配电路和非平衡传输线变压器连接；
所述每路中间转换电路包括依次连接的输入偏置匹配电路、射频微波推挽晶体管、输出馈电匹配电路、平衡传输线变压器和传输线巴伦；每路中间转换电路的输入端通过输入偏置匹配电路并联后与同相分配电路连接；每路中间转换电路的输出端通过传输线巴伦并联后与非平衡传输线变压器连接。
所述三路中间转换电路中每路中间转换电路通过威尔金森分配器分别与同相分配电路和非平衡传输线变压器连接。
每路中间转换电路，所述输入偏置匹配电路由巴伦一、隔直电容以及***电路连接组成。
每路中间转换电路，所述输出馈电匹配电路由扼流电感、旁路电容以及***电路连接组成。本发明的输出馈电匹配电路采用扼流电感(或微带)和旁路电容完成对射频微波推挽晶体管的馈电和直流供电处的射频旁路，通过也可以通过平衡传输线变压器的平衡处馈电。此处的匹配电路通常是电感电容的LC匹配或微带加电容的匹配，不需要时也可以二者都没有。
每路中间转换电路，所述平衡传输线变压器是变换比为1:4的平衡传输线变压器；所述平衡传输线变压器由两个巴伦二连接组成；两个巴伦二通过输入端交叉并联，输出端串联的方式构成平衡传输线变压器。
具体地说，所述巴伦二是传输线阻抗为16～18欧姆的同轴电缆。
每路中间转换电路，所述传输线巴伦是传输线阻抗为35欧姆的同轴电缆。本发明变换比为1:4的平衡传输线变压器可将传输线阻抗为35欧姆的同轴电缆进行阻抗变换，变换为8～9欧姆的负载线阻抗。
所述非平衡传输线变压器是变换比为1:4的非平衡传输线变压器；所述非平衡传输线变压器由两个巴伦三连接组成；两个巴伦三通过输入端并联，输出端串联的方式构成非平衡传输线变压器。
所述巴伦三是传输线阻抗为25欧姆的同轴电缆。本发明变换比为1:4的非平衡传输线变压器可将传输线阻抗为25欧姆的同轴电缆进行阻抗变换，变换为12.5欧姆的负载线阻抗。
所述同轴电缆的长度是同轴电缆工作频率范围的0.01～0.4倍波长。
本发明的宽带三路合成射频微波功率放大器采用超宽带的多个传输线变压器及巴伦(巴伦即平衡-不平衡转换)配合，通过选择特殊的传输线阻抗配置，同时实现合成和负载线变换，电路简洁，因此最终实现的带宽宽和节省空间的功能，十分适用于射频和微波低端频率中应用。
按照射频理论，射频输出功率与负载线成反比。通常的射频功率放大器采用传输线变压器时是用1:4或1:9变换，实现了12.5欧姆或5.5欧姆的负载线。这两种负载线比值是2.25倍，因此输出功率能力有一倍多的差异，在需要中间功率的时候，只好选择5.5欧姆负载线，这时输出功率更大，但是在需要的功率处因为要回退功率使用而效率更低。本发明中宽带三路合成射频微波功率放大器中每路的负载线大约9欧姆正好在上述12.5欧姆与5.5欧姆之间，这增加了负载线的可选择性，在适用时就会效率更高。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：本发明宽带三路合成射频微波功率放大器可实现合成和负载线的变换，而且电路简洁，最终可实现带宽宽和节省空间的效果，适用于射频和微波低端频率使用。
附图说明
图1是本发明宽带三路合成射频微波功率放大器的示意图；
图2是本发明宽带三路合成射频微波功率放大器的电路图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例一
本实施例以100-400M300W的功率放大器为例对下面进行说明。
如图1和图2所示，本发明宽带三路合成射频微波功率放大器，分别与射频输入端和射频输出端连接，其包括与射频输入端连接的三路同相分配电路、三路中间转换电路和与射频输出端连接的非平衡传输线变压器，其中，三路中间转换电路中每路中间转换电路并联后分别与三路同相分配电路和非平衡传输线变压器连接。
其中，每路中间转换电路包括依次连接的输入偏置匹配电路、射频微波推挽晶体管、输出馈电匹配电路、平衡传输线变压器和传输线巴伦；每路中间转换电路的输入端通过输入偏置匹配电路并联后与同相分配电路连接；每路中间转换电路的输出端通过传输线巴伦并联后与非平衡传输线变压器连接。
本发明的每路中间转换电路中，输入偏置匹配电路由巴伦一T2，T6，T14、隔直电容C5和C9，C16和C20，C27和C31以及***电路连接组成。而输出馈电匹配电路由扼流电感L2和L6，L9和L13，L16和L20、旁路电容C4和C10，C15和C21，C26和C32以及***电路连接组成。
本发明每路中间转换电路中，平衡传输线变压器是变换比为1:4的平衡传输线变压器，该平衡传输线变压器由两个巴伦二T11和T12、T21和T22、T31和T32连接组成；两个巴伦二T11和T12、T21和T22、T31和T32通过输入端交叉并联，输出端串联的方式构成平衡传输线变压器。而且，巴伦二T11和T12、T21和T22、T31和T32均是传输线阻抗为17欧姆，长度为8厘米的同轴电缆。
本发明每路中间转换电路中，传输线巴伦T13、T23和T33是传输线阻抗为35欧姆，长度为10厘米的同轴电缆。
本发明的非平衡传输线变压器是变换比为1:4的非平衡传输线变压器，该非平衡传输线变压器由两个巴伦三T41和T42连接组成；两个巴伦三T41和T42通过输入端并联，输出端串联的方式构成非平衡传输线变压器。而巴伦三T41和T42是传输线阻抗为25欧姆，长度为8厘米的同轴电缆。
本发明上述同轴电缆的长度是同轴电缆工作频率范围的0.01～0.4倍波长。如果因工作频率范围宽的原因长度不能满足频率低端或电缆电感量不够，可以加磁芯增加电感量。
实施例二
本实施例与实施例一不同之处仅在于：三路中间转换电路中每路中间转换电路通过威尔金森分配器分别与三路同相分配电路和非平衡传输线变压器连接。
本实施例其它结构与实施例一一致。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种宽带三路合成射频微波功率放大器，分别与射频输入端和射频输出端连接，其特征在于：包括与射频输入端连接的同相分配电路、三路中间转换电路和与射频输出端连接的非平衡传输线变压器；所述三路中间转换电路中每路中间转换电路并联后分别与同相分配电路和非平衡传输线变压器连接；
所述每路中间转换电路包括依次连接的输入偏置匹配电路、射频微波推挽晶体管、输出馈电匹配电路、平衡传输线变压器和传输线巴伦；每路中间转换电路的输入端通过输入偏置匹配电路并联后与同相分配电路连接；每路中间转换电路的输出端通过传输线巴伦并联后与非平衡传输线变压器连接；
每路中间转换电路，所述输入偏置匹配电路由巴伦一、隔直电容以及***电路连接组成；
每路中间转换电路，所述输出馈电匹配电路由扼流电感、旁路电容以及***电路连接组成；
每路中间转换电路，所述平衡传输线变压器是变换比为1:4的平衡传输线变压器；所述平衡传输线变压器由两个巴伦二连接组成；两个巴伦二通过输入端交叉并联，输出端串联的方式构成平衡传输线变压器；
每路中间转换电路，所述传输线巴伦是传输线阻抗为35欧姆的同轴电缆；
所述非平衡传输线变压器是变换比为1:4的非平衡传输线变压器；所述非平衡传输线变压器由两个巴伦三连接组成；两个巴伦三通过输入端并联，输出端串联的方式构成非平衡传输线变压器。
2.根据权利要求1所述的宽带三路合成射频微波功率放大器，其特征在于：所述三路中间转换电路中每路中间转换电路通过威尔金森分配器分别与同相分配电路和非平衡传输线变压器连接。
3.根据权利要求1所述的宽带三路合成射频微波功率放大器，其特征在于：所述巴伦二是传输线阻抗为16～18欧姆的同轴电缆。
4.根据权利要求1所述的宽带三路合成射频微波功率放大器，其特征在于：所述巴伦三是传输线阻抗为25欧姆的同轴电缆。
5.根据权利要求1、3和4中任一项所述的宽带三路合成射频微波功率放大器，其特征在于：所述同轴电缆的长度是同轴电缆工作频率范围的0.01～0.4倍波长。
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