本發(fā)明涉及射頻通信領(lǐng)域，尤其涉及一種四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)及其調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、隨著無線通信、智能感知等系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民日常生活和軍工建設(shè)領(lǐng)域。現(xiàn)代通信技術(shù)的大容量、多載波、多電平、寬頻帶、較高的峰均比和需面向復(fù)雜工作環(huán)境、頻譜資源緊張等特點(diǎn)，對(duì)射頻功率放大器的功率回退時(shí)的效率、多工作頻段等性能提出了較高的要求。

2、當(dāng)前主要采用負(fù)載調(diào)制技術(shù)提升功率回退時(shí)的效率問題，常見的負(fù)載調(diào)制電路結(jié)構(gòu)有doherty架構(gòu)、out-phasing架構(gòu)，但依然存在調(diào)制效果不理想、負(fù)載敏感性高、不能適用多工作頻段功能等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)及其調(diào)控方法。本發(fā)明提出的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器由90°lange耦合器、可重構(gòu)平衡式功率放大器、控制信號(hào)功率放大器構(gòu)成，其利用負(fù)載調(diào)制平衡放大器(loadmodulated?balanced?amplifier，lmba)和可重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，通過控制信號(hào)的幅度和相位，使得功率放大器具有高線性度，在輸出功率回退時(shí)仍保持高效率性能，并能滿足不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)多功能化，顯著提高了其集成度。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其包括：

3、設(shè)置于輸入端口和輸出端口的90°lange耦合器、一對(duì)可重構(gòu)平衡式功率放大器、一個(gè)控制信號(hào)功率放大器；一對(duì)可重構(gòu)平衡式功率放大器輸入端和輸出端連接于輸入端口的90°lange耦合器和輸出端口的90°lange耦合器對(duì)應(yīng)連接的直通端和耦合端之間；輸入端口的90°lange耦合器的隔離端連接歐姆電阻后接地，輸出端口的90°lange耦合器的隔離端連接于控制信號(hào)功率放大器輸出端。

4、優(yōu)選的，輸入端口的90°lange耦合器的輸入端接收射頻信號(hào)，輸出端口的90°lange耦合器的輸出端輸出射頻信號(hào)。

5、優(yōu)選的，每路可重構(gòu)平衡式功率放大器均包括：依次連接的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、可重構(gòu)級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、預(yù)匹配網(wǎng)絡(luò)以及輸入、輸出級(jí)對(duì)應(yīng)的偏置網(wǎng)絡(luò)。

6、優(yōu)選的，可重構(gòu)級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)包括兩級(jí)可重構(gòu)橋式開關(guān)電容結(jié)構(gòu)和連接于兩級(jí)可重構(gòu)橋式開關(guān)電容結(jié)構(gòu)之間的電感l(wèi)4；

7、前級(jí)的可重構(gòu)橋式開關(guān)電容結(jié)構(gòu)的等效電路包括：依次連接的電容c6和開關(guān)s1、依次連接的電容c8和開關(guān)s2，電容c6和開關(guān)s1所在鏈路與電容c8和開關(guān)s2所在鏈路并聯(lián)；兩鏈路之間還連接有電容c7；

8、后級(jí)的可重構(gòu)橋式開關(guān)電容結(jié)構(gòu)的等效電路包括：電容c10和與電容c10并聯(lián)的依次連接的開關(guān)s3和電容c9。

9、優(yōu)選的，開關(guān)s1的工作狀態(tài)通過其柵極接收的控制信號(hào)v1控制，開關(guān)s2的工作狀態(tài)通過其柵極接收的控制信號(hào)v2控制，開關(guān)s3的工作狀態(tài)通過其柵極接收的控制信號(hào)v1控制。

10、優(yōu)選的，輸入匹配網(wǎng)絡(luò)采用寬帶匹配完成輸入端的阻抗匹配。

11、優(yōu)選的，控制信號(hào)功率放大器包括依次連接的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，以及輸入級(jí)、輸出級(jí)對(duì)應(yīng)的偏置網(wǎng)絡(luò)。

12、本發(fā)明還提供了一種調(diào)控方法，用于調(diào)控四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器mmic，具體調(diào)控步驟包括：

13、調(diào)整可重構(gòu)平衡式功率放大器或可重構(gòu)主功率放大器對(duì)應(yīng)的等效電路中開關(guān)s1、開關(guān)s2、開關(guān)s3的工作狀態(tài)；

14、調(diào)控控制信號(hào)功率放大器的幅度和相位，控制開關(guān)s1、開關(guān)s2、開關(guān)s3工作在四個(gè)不同的頻段。

15、優(yōu)選的，若開關(guān)s1、開關(guān)s2和開關(guān)s3均處于短路，輸入相應(yīng)的控制信號(hào)調(diào)控控制信號(hào)功率放大器的幅度和相位，則四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器mmic工作在第一頻段；

16、若開關(guān)s1處于開路、開關(guān)s2處于短路、開關(guān)s3處于開路，輸入相應(yīng)的控制信號(hào)調(diào)控控制信號(hào)功率放大器的幅度和相位，則四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器mmic工作在第二頻段；

17、若開關(guān)s1處于短路、開關(guān)s2處于開路、開關(guān)s3處于短路，輸入相應(yīng)的控制信號(hào)調(diào)控控制信號(hào)功率放大器的幅度和相位，則四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器mmic工作在第三頻段；

18、若開關(guān)s1、開關(guān)s2、開關(guān)s3均處于開路，輸入相應(yīng)的控制信號(hào)調(diào)控控制信號(hào)功率放大器的幅度和相位，則四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器mmic工作在第四頻段。

19、本發(fā)明提供的一種四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)及其調(diào)控方法，其有益效果在于：

20、1、利用有源負(fù)載調(diào)制技術(shù)lmba架構(gòu)，通過控制信號(hào)功率放大器的幅度控制和相位控制，使lmba在飽和與回退狀態(tài)下都能實(shí)現(xiàn)較好的阻抗匹配，從而實(shí)現(xiàn)輸出功率回退時(shí)效率的提升，具有高線性度及多種功率模式下高效率性能。

21、2、在平衡式功率大器的級(jí)間添加了可重構(gòu)匹配網(wǎng)絡(luò)，通過兩個(gè)獨(dú)立的控制信號(hào)v1和控制信號(hào)v2調(diào)整開關(guān)s1、開關(guān)s2、開關(guān)s3工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)頻段下工作的功能。通過可重構(gòu)開關(guān)技術(shù)將單個(gè)寬帶離散化為多個(gè)窄帶，結(jié)合兩級(jí)功放提高了lmba的增益以及前級(jí)功放效率。

22、3、在平衡式功率大器的輸出網(wǎng)絡(luò)添加了預(yù)匹配結(jié)構(gòu)，使其在較大功率輸出條件下更接近最佳負(fù)載阻抗點(diǎn)，并通過設(shè)定負(fù)載調(diào)制的功率比在合理區(qū)間，使得高頻較大功率輸出條件下的負(fù)載調(diào)制效果更加容易實(shí)現(xiàn)。

23、4、利用lmba技術(shù)與可重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，將90°lange耦合器、兩級(jí)可重構(gòu)平衡式功率大器、兩級(jí)控制信號(hào)功率放大器集成一體，具有多功能化。

24、5、利用90°lange耦合器進(jìn)行功率分配與合成，反射信號(hào)會(huì)在輸入與輸出端口完全抵消，實(shí)現(xiàn)輸入和輸出在較寬頻段范圍內(nèi)具有良好的反射系數(shù)，同時(shí)具有很好的負(fù)載不敏感性。

技術(shù)特征：

1.一種四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸入端口的90°lange耦合器的輸入端接收射頻信號(hào)，輸出端口的90°lange耦合器的輸出端輸出射頻信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其特征在于，每路可重構(gòu)平衡式功率放大器均包括：依次連接的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、可重構(gòu)級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、預(yù)匹配網(wǎng)絡(luò)以及輸入、輸出級(jí)對(duì)應(yīng)的偏置網(wǎng)絡(luò)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開關(guān)s1的工作狀態(tài)通過其柵極接收的控制信號(hào)v1控制，所述開關(guān)s2的工作狀態(tài)通過其柵極接收的控制信號(hào)v2控制，所述開關(guān)s3的工作狀態(tài)通過其柵極接收的控制信號(hào)v1控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)采用寬帶匹配完成輸入端的阻抗匹配。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述控制信號(hào)功率放大器包括依次連接的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，以及輸入級(jí)、輸出級(jí)對(duì)應(yīng)的偏置網(wǎng)絡(luò)。

8.一種調(diào)控方法，用于調(diào)控權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器mmic，其特征在于，具體調(diào)控步驟包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)控方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器結(jié)構(gòu)及其調(diào)控方法，旨在解決現(xiàn)有功放技術(shù)中功率回退時(shí)效率低、不能適用于多場(chǎng)景需求的問題，該四頻段可重構(gòu)負(fù)載調(diào)制平衡放大器包括輸入和輸出端口的90°Lange耦合器，輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、可重構(gòu)級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)、輸出級(jí)的預(yù)匹配網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的兩級(jí)可重構(gòu)平衡式功率放大器，兩級(jí)控制信號(hào)功率放大器，通過有源負(fù)載調(diào)制技術(shù)和可重構(gòu)技術(shù)的結(jié)合，利用緊湊型匹配網(wǎng)絡(luò)，極大的提高了輸出功率回退時(shí)的效率并能滿足在不同頻段應(yīng)用場(chǎng)景下的系統(tǒng)需求。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇國(guó)東,唐龍,劉軍,汪曾達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/3/20