一种多级超宽带功率放大器的制作方法

本发明涉及功率放大器，特别涉及一种多级超宽带功率放大器。

背景技术：

1、为了便于人与人、人与物、物与物实现大规模的互联，开发支持多种标准的高效射频前端发射系统的需求变得愈发迫切。射频功率放大器是射频链路的关键器件，其决定了射频链路的功率，效率等多个核心指标。为了覆盖移动通信网络的多个蜂窝频带，且出于节约成本的需求，需要开发具有倍频程的超宽带功率放大器。除了在移动通信系统之外，超宽带功率放大器还是电子战、雷达系统中的关键器件之一，超宽带雷达系统可以对隐身目标实现更好的追踪和定位，以便实现更精确的打击。

2、超宽带射频功率放大器需要进行宽带匹配设计，使功放管的输入和输出达到最佳的阻抗匹配，实现宽带内整体性能的均衡。功率管的输入阻抗和输出阻抗是频率的函数，而匹配电路是固定的，不随频率变化，这就产生了宽带匹配的难题。特别是在两级放大器之间，前级的输出阻抗与后级的输入阻抗同时随频率变化，相互影响，因此级间匹配在宽带匹配设计中难度大。参见图1所示，为多级射频功率放大器直接匹配示意图。

3、传统手段一般采用在级间增加隔离器的方法来使前后两级的匹配阻抗不发生相互干扰，从而改善多级放大器的级间匹配。其缺点是隔离器的工作带宽越大，插损越大，使隔离器无法在超宽带链路中使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种多级超宽带功率放大器，将两个定向耦合器联合使用，利用其优异的宽带性能，隔开前级的输出阻抗和后级的输入阻抗，使不互相干扰，实现了超宽带功率放大器级间匹配的改善，避免传统方法中使用的隔离器存在带宽越大、插损越大从而无法在超宽带链路中使用的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种多级超宽带功率放大器，包括：设置在前级功率放大器与后级功率放大器之间的第一定向耦合器和第二定向耦合器；前级功率放大器的输出端与第一定向耦合器的输入端相连接，第一定向耦合器的直通端输出0°直通信号，第一定向耦合器的耦合端输出与直通端相差一定角度的耦合信号；第一定向耦合器的直通端与第二定向耦合器的一输入端相连接，第一定向耦合器的耦合端与第二定向耦合器的另一输入端相连接，第二定向耦合器的输出端与后级功率放大器的输入端相连接。

4、优选的，所述第一定向耦合器将前级功率放大器的输出信号进行分路；所述第二定向耦合器将第一定向耦合器的直通端和耦合端的分路信号进行合路输出。

5、优选的，所述第一定向耦合器的直通端和耦合端具有90°的相位差；所述第二定向耦合器的两输入端具有90°的相位差。

6、优选的，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均为3db耦合器。

7、优选的，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器还分别包括一隔离端；所述隔离端匹配有负载。

8、优选的，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为输入端，第一定向耦合器的第二端口为隔离端，第一定向耦合器的第三端口为耦合端，第一定向耦合器的第四端口为直通端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器的第三端口为隔离端，第二定向耦合器的第四端口为输出端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第二端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第一端口相连接。

9、优选的，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为输入端，第一定向耦合器的第二端口为隔离端，第一定向耦合器的第三端口为耦合端，第一定向耦合器的第四端口为直通端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器的第三端口为输出端，第二定向耦合器的第四端口为隔离端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第一端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第二端口相连接。

10、优选的，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为隔离端，第一定向耦合器的第二端口为输入端，第一定向耦合器的第三端口为直通端，第一定向耦合器的第四端口为耦合端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器第三端口为输出端，第二定向耦合器的第四端口为隔离端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第二端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第一端口相连接。

11、优选的，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为隔离端，第一定向耦合器的第二端口为输入端，第一定向耦合器的第三端口为直通端，第一定向耦合器的第四端口为耦合端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器第三端口为隔离端，第二定向耦合器的第四端口为输出端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第一端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第二端口相连接。

12、优选的，所述超宽带功率放大器包括多级；每一前级功率放大器与相连接的后级功率放大器均设置有所述第一定向耦合器和第二定向耦合器。

13、优选的，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器设置在前级功率放大器的输出匹配与后级功率放大器的输入匹配之间。

14、本发明具有如下有益效果：

15、本发明一种多级超宽带功率放大器，在前级功率放大器的输出匹配与后级功率放大器的输入匹配之间设置第一定向耦合器和第二定向耦合器，其中一个进行功率等分，另一个进行功率合成，两个定向耦合器联合使用，避免了定向耦合器输出后的信号的相位差异，无论前后级功率放大器的匹配电路如何变化，前级的负载阻抗和后级的源阻抗都不互相干扰，实现了超宽带功率放大器级间匹配的改善，避免了传统方法中使用的隔离器存在带宽越大、插损越大从而无法在超宽带链路中使用的问题。

16、以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种多级超宽带功率放大器不局限于实施例。

技术特征：

1.一种多级超宽带功率放大器，其特征在于，包括：设置在前级功率放大器与后级功率放大器之间的第一定向耦合器和第二定向耦合器；前级功率放大器的输出端与第一定向耦合器的输入端相连接，第一定向耦合器的直通端输出0°直通信号，第一定向耦合器的耦合端输出与直通端相差一定角度的耦合信号；第一定向耦合器的直通端与第二定向耦合器的一输入端相连接，第一定向耦合器的耦合端与第二定向耦合器的另一输入端相连接，第二定向耦合器的输出端与后级功率放大器的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器将前级功率放大器的输出信号进行分路；所述第二定向耦合器将第一定向耦合器的直通端和耦合端的分路信号进行合路输出。

3.根据权利要求1所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器的直通端和耦合端具有90°的相位差；所述第二定向耦合器的两输入端具有90°的相位差。

4.根据权利要求1所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均为3db耦合器。

5.根据权利要求1所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器还分别包括一隔离端；所述隔离端匹配有负载。

6.根据权利要求5所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为输入端，第一定向耦合器的第二端口为隔离端，第一定向耦合器的第三端口为耦合端，第一定向耦合器的第四端口为直通端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器的第三端口为隔离端，第二定向耦合器的第四端口为输出端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第二端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第一端口相连接。

7.根据权利要求5所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为输入端，第一定向耦合器的第二端口为隔离端，第一定向耦合器的第三端口为耦合端，第一定向耦合器的第四端口为直通端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器的第三端口为输出端，第二定向耦合器的第四端口为隔离端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第一端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第二端口相连接。

8.根据权利要求5所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为隔离端，第一定向耦合器的第二端口为输入端，第一定向耦合器的第三端口为直通端，第一定向耦合器的第四端口为耦合端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器第三端口为输出端，第二定向耦合器的第四端口为隔离端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第二端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第一端口相连接。

9.根据权利要求5所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器均包括四端口；第一定向耦合器的第一端口为隔离端，第一定向耦合器的第二端口为输入端，第一定向耦合器的第三端口为直通端，第一定向耦合器的第四端口为耦合端；第二定向耦合器的第一端口为第一输入端，第二定向耦合器的第二端口为第二输入端，第二定向耦合器第三端口为隔离端，第二定向耦合器的第四端口为输出端；其中，第一定向耦合器的第四端口与第二定向耦合器的第一端口相连接，第一定向耦合器的第三端口与第二定向耦合器的第二端口相连接。

10.根据权利要求1所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述超宽带功率放大器包括多级；每一前级功率放大器与相连接的后级功率放大器均设置有所述第一定向耦合器和第二定向耦合器。

11.根据权利要求1或10所述的多级超宽带功率放大器，其特征在于，所述第一定向耦合器和第二定向耦合器设置在前级功率放大器的输出匹配与后级功率放大器的输入匹配之间。

技术总结本发明公开了一种多级超宽带功率放大器，包括：设置在前级功率放大器的输出匹配与后级功率放大器的输入匹配之间的第一定向耦合器和第二定向耦合器；输出匹配的输出端与第一定向耦合器的输入端相连接，第一定向耦合器的直通端输出0°直通信号，第一定向耦合器的耦合端输出与直通端相差一定角度的耦合信号；第二定向耦合器的直通端和耦合端分别与第二定向耦合器的两输入端中一个相连接，第二定向耦合器的输出端与输入匹配的输入端相连接。本发明解决了多级宽带链路前后级匹配互相影响的问题，降低了级间匹配在宽带匹配设计中的难度。技术研发人员：毛朝武,万亮,刘胜厚受保护的技术使用者：厦门市三安集成电路有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18