一種基于寬禁帶功率器件的高效率射頻功率放大器電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及功率放大器的設計領域，尤其涉及一種基于寬禁帶功率器件的高 效率射頻功率放大器電路。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，射頻功率放大器是各種無線通信系統(tǒng)中必要的射頻模塊也是射頻模塊 中功率消耗最大的器件。伴隨著現(xiàn)代無線通信服務的快速增長，特別是近年來，隨著3G和4G 移動通信網(wǎng)絡的大規(guī)模建設運營，越來越多的設備廠商和電信運營商開始關注降低設備投 資和運營成本。當今在射頻功率放大器研究領域，核心的技術一方面是半導體功率器件的 發(fā)開，另一方面就是射頻功率放大器設計技術的發(fā)展。在射頻功率器件方面，以寬禁帶功率 器件為代表的第三代功率器件引發(fā)了產(chǎn)業(yè)界的巨大變革，寬禁帶功率器件具有高的擊穿電 壓、很高的熱導率，明顯高于其它材料的電子飽和速率和極佳的抗輻射能力，非常適合制作 高溫，高頻和大功率器件。所以，基于寬禁帶半導體材料的功率器件應用技術的開發(fā)已經(jīng)引 起了學術界和工程技術人員的廣泛關注。
[0003]在射頻功率放大器設計技術領域，主要的研究方向是放大器的線性化和高效率， 因此，新一代功率放大器線性化技術數(shù)字預失真技術得到了極大的發(fā)展。而增強效率的技 術發(fā)展相對比較滯后，目前，在移動通信領域的射頻功率放大器效率提升方法常見的有包 絡跟蹤和平均功率跟蹤，通過結合功率檢測用來調(diào)節(jié)漏極直流電壓源的電壓，從而完成對 射頻功率放大器效率的改善。但是，很多效率提高的技術方案都需要設計額外的控制電路， 如電源控制芯片電路等，從降低電路成本和簡化設計電路的復雜度來說，這些方案都需要 進行改善。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 實用新型目的：針對上述現(xiàn)有技術存在的問題和不足，本實用新型的目的是提供 一種基于寬禁帶功率器件的高效率射頻功率放大器電路，該種電路的理想效率可以達到 80%以上，而且電路的結構簡單，不需要額外的控制電路，有效的降低了電路的設計生產(chǎn)成 本和運營成本。
[0005] 技術方案:本實用新型公開了一種基于寬禁帶功率器件的高效率射頻功率放大器 電路，其特征在于:包括:輸入端阻抗匹配網(wǎng)絡，用于將所述寬禁帶功率器件的輸入阻抗與 源阻抗進行共輒匹配，實現(xiàn)輸入信號的最大功率傳輸;寬禁帶功率器件，用于完成對射頻信 號輸入功率的放大;輸出端諧波控制網(wǎng)絡，用于調(diào)節(jié)三個諧波阻抗，對基波和三次諧波短 路，對二次諧波開路;輸出端漏源寄生參數(shù)補償網(wǎng)絡，用于對晶體管輸出寄生參數(shù)的參數(shù)補 償;輸出端阻抗匹配網(wǎng)絡，用于將調(diào)諧網(wǎng)絡的阻抗實現(xiàn)功率最大傳輸。
[0006] 其中，寬禁帶功率器件的輸入端接入輸入信號，該輸入端阻抗匹配網(wǎng)絡與寬禁帶 功率器件的輸入端相連;輸出端漏源寄生參數(shù)補償網(wǎng)絡與寬禁帶功率器件的輸出端相連； 輸出端諧波控制網(wǎng)絡的輸入端與寬禁帶功率器件的輸出端相連;輸出端阻抗匹配網(wǎng)絡的輸 入端與所述輸出端諧波控制網(wǎng)絡相連，
[0007] 作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型所述的寬禁帶功率器件為采用禁帶寬 度大于等于3.2eV的半導體材料的功率器件，該寬禁帶功率器件工作于開關狀態(tài)時，導通角 為50%，且本實用新型的寬禁帶功率器件可以采用SiC、GaN、金剛石等半導體材料。
[0008] 作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型所述的輸入端阻抗匹配網(wǎng)絡，采用調(diào) 諧于基波的并聯(lián)或/和串聯(lián)的LC諧振電路，其中，串聯(lián)或并聯(lián)的LC振蕩電路的數(shù)量可以是多 個。
[0009] 作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型所述的輸出端諧波控制網(wǎng)絡采用并聯(lián) LC諧振電路，調(diào)整諧波的阻抗，
[0010]調(diào)整電路二次諧波阻抗為無窮大，使得本實用新型的射頻功率放大器的二次諧波 為開路狀態(tài)，調(diào)整電路三次諧波阻抗為零，使得本實用新型的射頻功率放大器的三次諧波 為短路狀態(tài)，輸出端諧波控制網(wǎng)絡的并聯(lián)LC諧振電路將射頻功率放大器電路調(diào)節(jié)為二次諧 波開路，其相應的諧波分量只有電壓分量，并且輸出并聯(lián)LC諧振電路將射頻功率放大器電 路調(diào)節(jié)為三次諧波短路，其相應的諧波分量只有電流分量。
[0011] 作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型所述的輸出端漏源寄生參數(shù)補償網(wǎng)絡 采用并聯(lián)電容結構，該并聯(lián)電容等效于器件內(nèi)部的輸出電容和外加于網(wǎng)絡的外在電容，由 于該輸出端漏源寄生參數(shù)補償網(wǎng)絡與寬禁帶功率器件并聯(lián)，故當寬禁帶功率器件處于閉合 狀態(tài)時，通過并聯(lián)電容的電流為零，當寬禁帶功率器件處于斷開狀態(tài)時，通過寬禁帶功率器 件的電流為零；因此，當寬禁帶功率器件閉合時，寬禁帶功率器件兩端電壓為零，電流由直 流電流和通過寬禁帶功率器件的負載電流組成，當寬禁帶功率器件時，寬禁帶功率器件兩 端存在電壓，電流通過并聯(lián)電容。
[0012] 作為本實用新型的進一步優(yōu)化，本實用新型所述的輸出阻抗匹配網(wǎng)絡采用調(diào)諧于 基波的并聯(lián)或/和串聯(lián)的LC諧振電路，其中，串聯(lián)或并聯(lián)的LC振蕩電路的數(shù)量可以是多個。
[0013] 有益效果:本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:本實用新型的寬禁帶功率 器件的輸出電壓和電流波形之間不存在交疊的部分，使得寬禁帶功率器件沒有任何功率損 耗，從而達到提高該種射頻功率放大器電路效率的目的。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型高效率功率放大器的電路框圖；
[0015]圖2為本實用新型高效率功率放大器的實施例電路原理圖。
[0016] 圖3為本實用新型高效率功率放大器漏極輸出電流和電壓波形圖；
[0017] 1-功率器件柵極直流電壓源、2-輸入阻抗匹配網(wǎng)絡、3-寬禁帶功率器件、4一寬 禁帶功率器件漏極直流電壓源、5-漏極射頻扼流圈、6-輸出端漏源寄生參數(shù)補償網(wǎng)絡并 聯(lián)電容、7-輸出諧波控制網(wǎng)絡、8-輸出阻抗匹配網(wǎng)絡、9一終端負載阻抗。
【具體實施方式】
[0018] 以下結合具體的實施例對本實用新型進行詳細說明，但同時說明本實用新型的保 護范圍并不局限于本實施例的具體范圍，基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人 員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范 圍。
[0019] 如圖1、圖2所示，本實用新型的基于寬禁帶