本發明涉及無線通信，具體涉及一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器。

背景技術：

1、在現代通信系統中，使用高功率宏站進行大范圍信號覆蓋是主流方案。隨著技術的發展，對高功率放大器的寬帶化需求也越來越大。超寬帶高功率放大器在電子戰、電磁兼容測試以及無線通信等領域都是重點研究項目。為了降低物料成本以及產品維護成本，設備廠家通常希望設計超寬帶通用功率放大器實現系統平臺的整合，用少數幾種功率放大器涵蓋大多數通信頻段，既可以降低成本也可以縮短產品研發周期。在電子戰和雷達系統中，超寬帶高效率功放是關鍵器件之一，它們對于信號的傳輸和接收至關重要。

2、目前，在超寬帶中實現高效率功放是較為困難的。國內外研究中實現功放寬帶高效率大都是利用f類、j類等功放模式，其通常采用多個四分之波長線來提高效率及帶寬，這會嚴重影響功放的匹配電路復雜度。結構復雜的同時還會產生信號的串擾，其會影響功放在許多射頻系統中的應用。此外，現存的寬帶類功放帶寬較寬但其效率較低。整個帶寬內，效率僅僅只有某些頻點能夠達到70%以上，功放大部分效率都在40%至60%左右。為解決此類問題，通常是采用可重構電路的形式來實現輸出電路的多段匹配，從而進行功放的帶寬拓展。由于在匹配電路中加入了可重構器件，功放的匹配電路復雜度也會上升。可重構器件會在功放電路中引入新的損耗。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，增加整個帶寬的平均效率且不增加電路復雜度，同時還增大功放的輸出功率。

2、本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

3、一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，包括：功分器，第一功放支路、第二功放支路、功合器；所述功分器用于將輸入的射頻信號按比例一分為二，分別輸入至所述第一功放支路和第二功放支路；所述第一功放支路和第二功放支路電路結構及參數一致，均用于功率放大并實現高效率寬帶；所述功合器用于將經所述第一功放支路和第二功放支路放大后的射頻信號合二為一后輸出；所述功放支路包括依次連接的輸入匹配電路、gan場效應管以及輸出匹配電路；所述輸出匹配電路采用六階chebyshev低通濾波器型阻抗匹配網絡，所述gan場效應管選用cg2h40010f封裝的gan場效應管，以控制所述輸出匹配電路的諧波。

4、進一步地，所述cg2h40010f封裝的gan場效應管的封裝等效電路包括并聯接地的第一電容c1、第二電容c2和第三電容c3，電流源端z????????與第一電容c1連接，第一電容c1和第二電容c2之間串聯有第一電感l1，第二電容c2和第三電容c3串聯有第二電感l2，第三電容c3和輸出端z p有串聯第三電感l3。

5、進一步地，所述六階chebyshev低通濾波器型阻抗匹配網絡包括并聯接地的第四電容c4、第五電容c5和第六電容c6，輸入端z p ’和第四電容c4之間串聯有第四電感l4，第四電容c4和第五電容c5之間串聯有第五電感l5，第五電容c5和第六電容c6串聯有第六電感l6，第六電容c6與負載z??連接。

6、進一步地，所述第四電容c4、第五電容c5和第六電容c6的容值分別為2.2pf、2.2pf和2.4pf，第四電感l4、第五電感l5和第六電感l6分別為2nh、5nh和5.3nh。

7、進一步地，所述cg2h40010f封裝的gan場效應管和所述六階chebyshev低通濾波器型阻抗匹配網絡串聯后，電流源端z????????和負載z??的關系計算式為：

8、；

9、其中，為集總參數的abcd矩陣，n為電容和電感的總數量，?為電容或電感的abcd矩陣，電容的abcd矩陣為，電感的abcd矩陣為，其中 j為虛數單位， ω為頻率， c’為電容值，l為電感值。

10、進一步地，所述gan場效應管的柵極和漏極分別加載有柵極偏置電壓vgs和漏極偏置電壓vds。

11、本發明的有益效果是：

12、本發明實現了平均輸出效率為大于65%的超寬帶高效率雙路合成功率放大器，功放工作的相對帶寬為70%以上。結合了多種功放的高效率模式能夠使得功放在較寬的頻帶內實現較高的輸出效率。同時使用雙路功放來提高功放的輸出功率。

技術特征：

1.一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，其特征在于，包括：功分器，第一功放支路、第二功放支路、功合器；所述功分器用于將輸入的射頻信號按比例一分為二，分別輸入至所述第一功放支路和第二功放支路；所述第一功放支路和第二功放支路電路結構及參數一致，均用于功率放大并實現高效率寬帶；所述功合器用于將經所述第一功放支路和第二功放支路放大后的射頻信號合二為一后輸出；所述功放支路包括依次連接的輸入匹配電路、gan場效應管以及輸出匹配電路；所述輸出匹配電路采用六階chebyshev低通濾波器型阻抗匹配網絡，所述gan場效應管選用cg2h40010f封裝的gan場效應管，以控制所述輸出匹配電路的諧波。

2.根據權利要求1所述的一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，其特征在于，所述cg2h40010f封裝的gan場效應管的封裝等效電路包括并聯接地的第一電容c1、第二電容c2和第三電容c3，電流源端z????????與第一電容c1連接，第一電容c1和第二電容c2之間串聯有第一電感l1，第二電容c2和第三電容c3串聯有第二電感l2，第三電容c3和輸出端zp有串聯第三電感l3。

3.根據權利要求2所述的一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，其特征在于：所述六階chebyshev低通濾波器型阻抗匹配網絡包括并聯接地的第四電容c4、第五電容c5和第六電容c6，輸入端zp’?和第四電容c4之間串聯有第四電感l4，第四電容c4和第五電容c5之間串聯有第五電感l5，第五電容c5和第六電容c6串聯有第六電感l6，第六電容c6與負載z??連接。

4.根據權利要求3所述的一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，其特征在于：所述第四電容c4、第五電容c5和第六電容c6的容值分別為2.2pf、2.2pf和2.4pf，第四電感l4、第五電感l5和第六電感l6分別為2nh、5nh和5.3nh。

5.根據權利要求3所述的一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，其特征在于：所述cg2h40010f封裝的gan場效應管和所述六階chebyshev低通濾波器型阻抗匹配網絡串聯后，電流源端z????????和負載z??的關系計算式為：

6.根據權利要求1所述的一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，其特征在于：所述gan場效應管的柵極和漏極分別加載有柵極偏置電壓vgs和漏極偏置電壓vds。

技術總結
本發明公開了一種超寬帶高效率雙路合成功率放大器，涉及無線通信技術領域，包括：功分器，第一功放支路、第二功放支路、功合器；所述功分器用于將輸入的射頻信號按比例一分為二，分別輸入至所述第一功放支路和第二功放支路；所述第一功放支路和第二功放支路電路結構及參數一致，均用于功率放大并實現高效率寬帶；功合器用于將經所述第一功放支路和第二功放支路放大后的射頻信號合二為一后輸出；所述功放支路包括依次連接的輸入匹配電路、GaN場效應管以及輸出匹配電路。本發明結合了多種功放的高效率模式能夠使功放在較寬的頻帶內實現較高的輸出效率，實現了平均輸出效率為大于65%的超寬帶高效率雙路合成功率放大器，功放工作的相對帶寬為70%以上。

技術研發人員：田殷,陶碧良,張祖強,徐小強,張良梁,徐建
受保護的技術使用者：四川九洲電器集團有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28