專利名稱：用于放大脈沖射頻信號(hào)的裝置和方法
用于放大脈沖射頻信號(hào)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于放大脈沖信號(hào)的裝置。
本發(fā)明用于放大脈沖調(diào)制射頻(RF)信號(hào)。
總的來說，可以將本發(fā)明應(yīng)用于所有脈沖射頻發(fā)射鏈，例如應(yīng)用于雷 達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。
例如，放大脈沖射頻信號(hào)的功率經(jīng)常采用的解決方案利用
具有直流電壓發(fā)射極電源的共基極C類雙極性晶體管；
具有直流漏極電源和受控漏極電流的共源極AB類LDMOS晶體管。
第一種解決方案實(shí)施起來簡單，沒有脈沖信號(hào)時(shí)消耗的功率為零。但 是，它的增益相當(dāng)?shù)?，效率有限，并且由于預(yù)偏置還會(huì)有脈沖底部失真。
第二種解決方案實(shí)施起來比較復(fù)雜，但是具有高增益，并且能夠保證 脈沖的完整性。然而，在脈沖之間它還會(huì)存在剩余消耗。它的增益隨溫度 變化。由于晶體管偏置造成不必要的消耗，這一級(jí)的效率也打了折扣。
在IFF放大中，要對柵極電源電壓進(jìn)行調(diào)整，以獲得給定的漏極電流 (靜態(tài)偏置電流)。
這個(gè)電壓也是僅僅在發(fā)射期間存在，以便消除發(fā)射期間以外的漏極電流。
用于自動(dòng)控制靜態(tài)漏極電流的已知系統(tǒng)有自動(dòng)偏置系統(tǒng)，比如專利US 6573796中描述的系統(tǒng)。但是，如果得到的漏極電流脈沖由系統(tǒng)進(jìn)行濾波以 便測量漏極電流，那么這一系統(tǒng)只能用于脈沖模式。
現(xiàn)有技術(shù)中的裝置具有一些明顯的缺點(diǎn)。
對于IFF (敵我識(shí)別)放大，在脈沖之間存在剩余消耗——與建立方波 脈沖的時(shí)間相比，利用脈沖柵極電壓控制獲得的晶體管導(dǎo)通時(shí)間很長(雷 達(dá)或IFF類型)。因此，需要對要放大的射頻脈沖進(jìn)行控制，以避免使它失
真，從而留下晶體管消耗功率的一段時(shí)間。
對于自動(dòng)偏置系統(tǒng)，不能直接使用這種方式，這種方式還存在脈沖之間有剩余消耗(靜態(tài)電流)的缺點(diǎn)。
總之，想要得到的最大增益越高，脈沖之間的功耗(更多地發(fā)熱、更 低的效率)越大。
這樣構(gòu)成的放大級(jí)不能降低脈沖之間的剩余輻射。
本發(fā)明涉及用于放大脈沖射頻信號(hào)的一種裝置，它包括一個(gè)或多個(gè)晶 體管，每一個(gè)都包括漏極、柵極和源極，其特征在于它還包括利用射頻脈 沖來同步漏極電源的裝置。
本發(fā)明的裝置具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)
脈沖之間的消耗實(shí)際上是零，漏極電源是零或者幾乎是零； 在脈沖之間，這樣形成的級(jí)能夠增加它的輸入/輸出隔離，達(dá)到 進(jìn)來的已調(diào)制射頻信號(hào)的調(diào)制深度，這樣能夠幫助減少脈沖之 間的剩余輻射，并且允許在上游使用較低性能的調(diào)制器；以及 由于漏極消耗被嚴(yán)格限制在要放大的射頻脈沖持續(xù)期間，因此 沒有柵極電壓被提升到其最大值的風(fēng)險(xiǎn)。因此，這一裝置工作 在最大增益上，而不必增大晶體管發(fā)熱量。
通過參考附圖，閱讀下面對本發(fā)明示例性實(shí)施例的非限制性描述，會(huì) 了解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中
圖l說明放大裝置的結(jié)構(gòu)；以及
圖2說明脈沖和射頻功率放大模式中的LDMOS晶體管。


圖1說明脈沖模式中使用LDMOS晶體管的實(shí)例。
源1發(fā)送射頻(RF)信號(hào)給調(diào)制器2，調(diào)制器2具有將信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈 沖的功能。然后將脈沖射頻信號(hào)傳送給本發(fā)明的放大器3。裝置4具有控制 發(fā)送給調(diào)制器2的調(diào)制命令信號(hào)的功能，還具有控制放大器3的低損耗開 關(guān)打開、閉合的功能。它接收信號(hào)用于控制已調(diào)制信號(hào)的發(fā)射同步。
圖2說明脈沖射頻功率放大模式中的LDMOS晶體管。
晶體管的柵極G接收由柵極電源提供的經(jīng)過頻率調(diào)制的信號(hào)。漏極D 通過低損耗開關(guān)10連接到直流電源。開關(guān)IO由信號(hào)sync控制，用于同步 已調(diào)制信號(hào)的發(fā)射(圖1)。僅僅在給漏極供電的時(shí)候存在漏極電流。高速雙極性電壓限幅器12，針對這種工作類型中固有的過電壓提供有效保護(hù)， 其中限幅器12的限壓值在漏極峰值電源和LDMOS晶體管漏-源擊穿電壓之 間。電容器ll用于射頻去耦。
所需要的瞬時(shí)功率由儲(chǔ)能電容器14 (小電容，根據(jù)發(fā)射極充電程度計(jì) 算出來)和串聯(lián)小電阻(為了使損耗最低的精心選擇)提供。
低損耗開關(guān)利用例如MOS功率晶體管實(shí)現(xiàn)。因此，很容易生產(chǎn)，并且
具有能夠承受大峰值漏極電流以及具有低損耗的所有優(yōu)點(diǎn)。 柵極的電源VG可以是
直流可變增益控制電壓，例如可變增益放大器； 作為調(diào)制器使用的一級(jí)的調(diào)制信號(hào)；
柵極電壓是幅度可控的；靜態(tài)漏極電流的調(diào)整；這一級(jí)射頻增 益的調(diào)整。
本發(fā)明的方法能夠用于根據(jù)脈沖信號(hào)發(fā)射的同步信號(hào)控制開關(guān)10的打 開和閉合。例如，根據(jù)發(fā)射的信號(hào)來控制晶體管的漏極電源。根據(jù)要發(fā)射 的射頻脈沖的位置來給漏極供電。還可以通過應(yīng)用可變直流電壓來控制晶 體管的柵極電壓。根據(jù)一種替換實(shí)施方式，通過應(yīng)用給定波形的調(diào)制信號(hào) 來控制晶體管的柵極電壓。
權(quán)利要求
1.一種用于放大脈沖射頻信號(hào)的裝置，包括一個(gè)或多個(gè)晶體管，每一個(gè)都包括漏極、柵極和源極，其特征在于它還包括裝置(4)，用于利用射頻脈沖來同步漏極電源。
2. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于所述晶體管的柵極電源是直 流可變增益控制電壓。
3. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于所述晶體管的柵極電源是具 有給定波形的調(diào)制信號(hào)。
4. 一種放大脈沖射頻信號(hào)的方法，其特征在于包括根據(jù)發(fā)射的信號(hào)控 制晶體管漏極電源的至少一個(gè)步驟。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于通過施加可變直流電壓來控 制晶體管的柵極電壓。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于通過施加給定波形的調(diào)制信 號(hào)來控制晶體管的柵極電壓。
全文摘要
放大脈沖射頻信號(hào)的裝置和方法，包括一個(gè)或多個(gè)晶體管，每一個(gè)都包括漏極、柵極和源極，其特征在于它還包括利用射頻脈沖來同步漏極電源的裝置。
文檔編號(hào)H03F3/193GK101297476SQ200680040235
公開日2008年10月29日 申請日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者A·勒唐普勒 申請人:塔萊斯公司