放大器放大信号与信号的频率有很大关系,如果频率太高或者太低,运放对信号放大时会有很大的失真,每个运放只能放大特定频率宽度的信号,比如从f1到f2频率之间的信号,那么f2-f1的大小就是该运放的带宽。而宽带功率放大器指的是,带宽很宽的运放,也就是频率很小或者很大的信号都能完美地进行放大。宽带功率放大器的应用目前开始从向民用扩展,现在在无线通信、ITS通信技术、移动电话、直播卫星接收(DBS)、卫星通信网、全球定位系统(GPS)及毫米波自动防撞系统等领域中有着广阔的应用前景,低频宽带功率放大器研发,同样在光传输系统中,宽带也占有很重要的地位。在无线通信、电子战、电磁兼容测试和科学研究等领域,对射频和微波宽带放大器有极大需求,且这些领域对宽带放大器要求各不相同,特别是在通信系统和电子战系统的应用中,对宽带低噪声和功率放大器的性能指标有特殊要求。在设计上传统窄带放大器的端口匹配,一般是按照低噪声或者共扼匹配来设计的,以此获得低噪声放大器或者比较大的输出功率。但是,低频宽带功率放大器研发,在宽带的条件下,输入/输出阻抗变化是比较大的,此时如果还使用共扼匹配的概念是不合适的。正因为这样,宽带放大器的匹配电路设计方法也与窄带放大器不一样,低频宽带功率放大器研发。 宽带固态功率放大器是固态发射机中的关键部件,普遍用于软件无线电电台,有源相控阵雷达,航空电子设备领域。低频宽带功率放大器研发
本实用新型涉及无线通信技术领域,具体的涉及一种高性能的超宽带功率放大器。背景技术:随着世界各方面通讯技术的快速发展,以及作战系统覆盖领域的不断扩大,超宽带通信技术(uwb)由于自身的特殊优势在通信领域内占据着重要的地位。目前,超宽带通信技术主要应用于雷达、通信、电子对抗等领域,尤其是近年来雷达技术飞速发展,许多新体制雷达应运而生,如有源相控阵雷达、电子通信一体化雷达等,均需要功率放大器具有高效率、高功率、超宽带等特点。随着超宽带技术在通信领域的广泛应用,超宽带功率放大器逐渐在功率放大器家族中崭露头角,由于超宽带功率放大器具有宽频率范围、高速率传输、高隐秘性、强穿透性等特点,因此成为功率放大器发展的一大趋势。作为超宽带通信技术网络中的重要一环,超宽带功率放大器性能的优劣直接关系到通信的质量好坏。如何进一步开发在更宽频带、更高增益并能稳定工作的超宽带功率放大器具有很重要的研究价值。技术实现要素:针对上述问题,本实用新型提供一种高性能的超宽带功率放大器,目的在于满足在超宽频带应用场景下能保持高功率、高增益。超宽带功率放大器能够满足多个频带下测试设备等系统中的信号放大需求。四川大功率宽带功率放大器生产厂家用 于射频功放输出;发射机的输出功率检测;射频测试系统检测;发射机到天线端的反射功率检测等。
使网络匹配端面直接到管芯电流源端面而不是输出寄生端面,输出端直接匹配到50欧姆,避免了中间过渡阻抗匹配。所以整个输出可重构匹配网络在两种模式下,每一路的带宽拓展、损耗降低、匹配比较好,进而提高整个放大器的带宽和效率。3、本发明的宽带可重构功率放大器采用高功率密度、高耐压的,具有面积小、集成度高、大功率高效率、低功率高线性、可靠性高等特点。附图说明图1为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器的原理框图;图2为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器的宽带大功率模式原理框图;图3为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器的超宽带低功率线性放大模式原理框图;图4为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器中输出可重构匹配网络模块的电路原理图;图5为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器中输出可重构匹配网络模块重构为大功率输出匹配网络的等效电路图;图6为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器中输出可重构匹配网络模块重构为低功率输出匹配网络的等效电路图;图7为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器中输入可重构匹配网络模块的电路原理图。
本发明的输入可重构匹配网络模块100通过控制并联hemt器件的导通和截止,既实现了传统的开关切换模式功能,又达到了每路匹配的效果,带宽更宽、损耗更小。请参阅图10,为根据本发明推荐实施例的宽带可重构功率放大器中宽带大功率放大器模块的电路原理图。如图10所示,该宽带大功率放大器模块200推荐包括:级放大器、第二级放大器、第三级放大器、中间级匹配网络210和第二中间级匹配网络220。级放大器包括一个场效应管,即ganhemt管芯p1,其输入端连接至输入可重构匹配网络模块100的输出端。第二级放大器包括两个场效应管,即第二ganhemt管芯p2和第三ganhemt管芯p3。第三级放大器包括八个场效应管,即第四ganhemt管芯p4、第五ganhemt管芯p5、第六ganhemt管芯p6、第七ganhemt管芯p7、第八ganhemt管芯p8、第九ganhemt管芯p9、第十ganhemt管芯p10和第十一ganhemt管芯p11。这些场效应管的栅极均连接至供电控制模块500,由供电控制模块500提供外部控制电压控制其栅极偏置。级放大器输出端通过中间级匹配网络210连接到第二级放大器输入端,第二级放大器输出端通过第二中间级匹配网络220连接到第三级放大器输入端。其中,宽带大功率放大器模块200的输入信号经过级放大器放大后。宽带放大器的匹配电路设计方法也与窄带放大器不一样。
从而整个放大器工作在超宽带低功率线性放大模式。在本发明更推荐的实施例中,该输入可重构匹配网络模块100、宽带大功率放大器模块200、超宽带低功率放大器模块300、输出可重构匹配网络模块400以及供电控制模块500均集成在同一芯片中。即本发明的宽带可重构功率放大器可以采用ganhemt工艺制作在同一块sic(siliconcarbide,碳化硅)衬底的mmic(单片微波集成电路)芯片上。由此可见,本发明设计了一种二合一的三端口输出可重构匹配网络模块400,该网络模块既实现传统单刀双掷开关的切换功能,又实现两路放大器的输出匹配功能。同理设计一种一分二的三端口输入可重构匹配网络模块100,该网络模块既实现传统单刀双掷开关的切换功能,又实现两路放大器的输入匹配功能。然后将并列的两路放大器,一路为宽带大功率放大器模块200,另一路为超宽带低功率放大器模块300,通过上述输出、输入可重构匹配网络集成到只有一个标准输入、输出射频接口的mmic(monolithicmicrowaveintegratedcircuit)芯片上,使之成为一颗具有大动态范围的可重构放大器芯片,特别是能够满足10db动态范围以上的宽带大功率高效率输出(43dbm以上)和超宽带低功率线性输出(30dbm以下)。在通信系统和电子战系统的应用中,对宽带低噪声和功率放大器的性能指标有特殊要求。上海U段宽带功率放大器
包括有共基放大式、共射共基式、电压电流并一串联负反馈式、补偿式、参差调谐式和行波式等。低频宽带功率放大器研发
高频滚降较严重,增益平坦度指标较差;而本实用新型的二维分布式的三堆叠场效应管,有两条输入人工传输线,和一条共用的输出人工传输线,等效为两条100欧姆的输入人工传输线并联,输入阻抗匹配较好,同时,输出匹配采用共用传输线的形式,在与传统分布式功率放大器等功率的条件下,可以改善效率和功率指标。在整个二维高增益行波功率放大器中,晶体管的尺寸和其他电阻、电容的大小是综合考虑整个电路的增益、带宽和输出功率等各项指标后决定的,通过后期的版图设计与合理布局,可以更好地实现所要求的各项指标,实现在高功率输出能力、高功率增益、良好的输入输出匹配特性。以上所述为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。低频宽带功率放大器研发
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