專利名稱：一種功率放大模組的阻抗匹配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及阻抗匹配，尤其涉及功率放大模組阻抗的級間匹配。
背景技術：
阻抗匹配的目的在于讓所有高頻的信號均能傳至負載點，不會有信號反射回來源點，從而提升能源效益，保證能量傳輸損耗最小。為保證通用性，現(xiàn)有技術的做法是將上一級電路的輸出阻抗和下一級電路的輸入阻抗分別匹配至50歐姆，即完成了兩級電路之間的阻抗匹配。隨著移動通信技術的不斷發(fā)展，功率需求越來越高，射頻功率放大模組作為無線通訊系統(tǒng)中的單元模塊，主要負責將調制后的小信號放大成為大功率信號。由于大功率的需求，功率放大模組的輸入阻抗值和輸出阻抗值與50歐姆的特征阻抗值差距越來越大。在 實際應用中，為滿足射頻大功率器件高線性、高帶寬、高效率和高功率的要求，目前業(yè)內主要采用基于橫向擴展金屬氧化半導體(LDMOS)的技術，使用該技術的功率放大模組具有非常小的輸入阻抗以及輸出阻抗值，例如PldB在40瓦以上的管子，一般其輸入阻抗或輸出阻抗僅在3歐姆飛歐姆之間，如此小的阻抗要匹配至50歐姆能量幾乎不可能無損，而能量的損耗直接影響其輸出功率，且匹配難度大、調試時間長、電路帶寬窄。于是，如何解決現(xiàn)有技術存在的不足，便成為本發(fā)明的研究課題。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種能量損耗少、匹配難度小且易于調試的功率放大模組的阻抗匹配方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種功率放大模組的阻抗匹配方法，所述功率放大模組至少包括有第一級功率放大電路和第二級功率放大電路，所述第一級功率放大電路的輸出作為第二級功率放大電路的輸入，第一級功率放大電路的輸出阻抗為Z1=R1+JX1,第_.級功率放大電路的輸入阻抗為Z2=R2+JX2,且R1^X1 ^It2 + jXjj ；
通過以下任一匹配方法完成所述輸出阻抗Zi=R1+!^與所述輸入阻抗22= 2+%之間的阻抗匹配
(a)第一步，選擇一不同于為和冬的過渡阻抗；，設Za=Rll+_jX0，
第二步,將 Z1=R1 + JX1 匹配至客=，Z2=R2 + JX2 匹配至 Ze=Re + IX0 ；
(b)將Zl=R1IjXl匹配至&=R2IjX2 ；
(c)Z2=R2 + JX2 I兒.^Z1 =R1 + jXj ；
其中Rp R2和R3均為電阻值，X1^ X2和Xtl均為電抗值，R1 +JXi =m + jX2
上述技術方案中的有關內容解釋如下
I、上述方案中，所述“第一級功率放大電路的輸出阻抗Ri + jXi ”指的是從第一級功率放大電路的輸出端向第一級功率放大電路看進去的等效電阻，而從第一級功率放大電路的輸出端向另一方向看去的等效電阻即為其輸出阻抗義+ ^的共軛置, + Pt ;
相同的，所述“第二級功率放大電路的輸入阻抗R3 + ”指的是從第二級功率放大電路的輸入端向第二級功率放大電路看進去的等效電阻，而從第二級功率放大電路的輸入端向另一方向看去的等效電阻即為其輸入阻+ 的共軛R2+ JX3。2、上述方案中，三種所述匹配方法的相同點是方法a、b和c均選擇一中間值作為所述輸出阻抗Xi+IXi和輸入阻抗R2IjX2的匹配目標；
而三種匹配方法的不同點是方法a選擇了一個不同于Rl^jX1JPRdiX3的
ReIjX0 ,并將Xd+jXe作為RdjX1的匹配目標,將ReIjX0作為R2 +JX2的匹配目標；
方法b直接將R2+JX2作為:R1+ JX1的匹配目標；方法c則直接將作為R2 + JX2的匹配目標。3、上述方案中，所述輸出阻抗^^義+ ]^、輸入阻抗22=12 + |^和過渡阻抗
Z0=Rfi + jXe之間通過微帶線串聯(lián)支節(jié)和電容并聯(lián)的結構實現(xiàn)阻抗的匹配。本發(fā)明工作原理和優(yōu)點
本發(fā)明的功率放大模組阻抗匹配方法通過選取一與所述輸出阻抗和輸入阻抗接近的過渡阻抗，該過渡阻抗可以具有一虛部，當所述輸出阻抗匹配至該過渡阻抗的共軛，而所述輸入阻抗匹配至該過渡阻抗時，兩者的虛部可以互相抵消，使兩級功率放大電路之間能夠很好地級聯(lián)；而當過渡阻抗為所述輸出阻抗和輸入阻抗兩者中的一者時，只需將一者直接匹配至另一者的共軛即可；由于本發(fā)明的阻抗匹配方法選取一個與所述輸出阻抗和輸入阻抗接近的阻抗作為過渡阻抗，且該過渡阻抗允許存在虛部，相較于現(xiàn)有技術中選擇50歐姆作為特征阻抗的阻抗匹配方法，大大降低了功率放大模組級間阻抗匹配的難度和成本，縮短了調試時間，同時減少了能量損耗。


附圖I為本發(fā)明第一級功率放大電路和第二級功率放大電路示意 附圖2為現(xiàn)有技術阻抗匹配方法原理 附圖3為本發(fā)明匹配方法a原理 附圖4為本發(fā)明匹配方法b原理 附圖5為本發(fā)明匹配方法c原理 附圖6為本發(fā)明實施例一電路 附圖7為本發(fā)明實施例二電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例一一種功率放大模組的阻抗匹配方法
所述功率放大模組由第一級功率放大電路U1和第二級功率放大電路U2組成，所述第一級功率放大電路U1的輸出作為第二級功率放大電路U2的輸入,第一級功率放大電路U1
的輸出阻抗為A=Ii + P^i，該輸 出阻抗 ·1 + 是從第一級功率放大電路的輸出端向第一
級功率放大電路看進去的等效電阻，而從第一級功率放大電路的輸出端向另一方向看去的
等效電阻即為其輸出阻抗R1IjX1的共軛!^ + P1，第二級功率放大電路U2的輸入阻抗為
Zaii + jXa，該輸入阻抗+ 是從第二級功率放大電路的輸入端向第二級功率放大電路看進去的等效電阻，而從第二級功率放大電路的輸入端向另一方向看去的等效電阻即為其輸入阻抗R3+ IX2的共軛R2+IX2 ,且RdX1關R2 + JX2。參見附圖3所示，完成輸出阻抗^+ ^^和輸入阻抗R2 +jX2之間的匹配包括以下步驟
第一步，選擇一不同于鬲和冬的過渡阻抗及，設。第二步，將Z1=R1IjX1-配至寫=RdPe , Z3=R3^jX2 匹配至Z0=X0+ JX0,
Za =R0HhjX0 =Rn-JjX0 1J Z0=R0 + JX0 '.者的虛部相抵,第一級功率放大電路U1的輸出端
和第二級功率放大電路U2的輸入端之間能夠很好的級聯(lián)。參見附圖6所示，所述功率放大模組由第一級功率放大電路U1和第二級功率放大電路U2組成，所述第一級功率放大電路U1的輸出作為第二級功率放大電路U2的輸入，第一
級功率放大電路U1的輸出阻抗為Z1，第二級功率放大電路U2的輸入阻抗為2」，Z1 φ Z2。現(xiàn)選取Ztl作為其過渡阻抗，U1的輸出端與一輸出匹配網(wǎng)絡連接，該匹配網(wǎng)絡由一特征阻抗為Z6、長度為θ6的微帶線并聯(lián)電容C6，串聯(lián)特征阻抗為Z7、長度為Θ71的微帶線并聯(lián)電容C7，再串聯(lián)特征阻抗為Z7、長度為θ72的微帶線并聯(lián)電容C8，最后串聯(lián)特征阻抗為Z7、長度為Θ 73的微帶線構成；υ2的輸入端與一輸入匹配網(wǎng)絡連接，該輸入匹配網(wǎng)絡由一特征阻抗為Z8、長度為Θ81的微帶線并聯(lián)電容c9、Cltl，串聯(lián)特征阻抗為Z8、長度為θ82的微帶線并聯(lián)電容C11,再串聯(lián)特征阻抗為Z9、長度為θ91的微帶線并聯(lián)電容C12，最后串聯(lián)特征阻抗為Z9、長度為θ92的微帶線構成。從而實現(xiàn)從Z1到冗的阻抗匹配，以及從Z2到Ztl的阻抗匹配。實施例二 一種功率放大模組的阻抗匹配方法
所述功率放大模組由第一級功率放大電路U1和第二級功率放大電路U2組成，所述第一級功率放大電路U1的輸出作為第二級功率放大電路U2的輸入,第一級功率放大電路U1
的輸出阻抗為+ 該輸出阻抗是從第一級功率放大電路的輸出端向第一
級功率放大電路看進去的等效電阻，而從第一級功率放大電路的輸出端向另一方向看去的等效電阻即為其輸出阻抗!^+IX1的共軛!^ + P1，第二級功率放大電路U2的輸入阻抗為
Z2=R2IjX2,該輸入阻抗:R2 + |X2是從第二級功率放大電路的輸入端向第二級功率放大電路看進去的等效電阻，而從第二級功率放大電路的輸入端向另一方向看去的等效電阻即為其輸入阻抗R2 + jX3的共軛R3 + ]X2 ,且RriXi 7R3 + jX3。參見附圖 4 所示，將 Zl-RlIjXl I兒.屺至 ^ = R5 + jX5 = R3-Pt5 ,
Zi=JL7^iK7 =R2-Pl5 1JZ3=R3+]^:者的虛部相抵，第一級功率放大電路仏的輸出端
和第二級功率放大電路U2的輸入端之間能夠很好的級聯(lián)。參見附圖5 所示，將Z2 =X2 + ]Χ3 μ 配至Z1=R1 + JXi , Z1=R1 + jXj與冥=It1 + jX^
= R1-JX1:者的虛部相抵，第一級功率放大電路仏的輸出端和第二級功率放大電路U2的輸入端之間能夠很好的級聯(lián)。參見附圖7所示，所述功率放大模組由第一級功率放大電路U1和第二級功率放大電路U2組成，所述第一級功率放大電路U1的輸出作為第二級功率放大電路U2的輸入，第一
級功率放大電路U1的輸出阻抗為Z1，第二級功率放大電路U2的輸入阻抗為Z」，Z1 Φ z2。現(xiàn)選取U1的輸出阻抗或U2的輸入阻抗作為其過渡阻抗,U1的輸出端與U2的輸入端之間通過一匹配網(wǎng)絡連接，該匹配網(wǎng)絡由一特征阻抗為Z3、長度為03的微帶線和電容Cl、c2、c3并聯(lián)，再串聯(lián)特征阻抗為Z4、長度為04的微帶線，最后串聯(lián)特征阻抗為Zq、長度為θ5
的微帶線與C4、c5并聯(lián)的支節(jié)，從而實現(xiàn)從Z1到寫的阻抗匹配，或者是從Z2到寫的阻抗匹配。本實施例中的匹配網(wǎng)絡可作為第一級功率放大電路U1的輸出阻抗Z1的輸出匹配網(wǎng)絡，也可作為第二級功率放大電路U2輸入阻抗Z2的輸入匹配網(wǎng)絡。上述實施例一和實施例二中，三種匹配方法的相同點是均選擇一中間值作為所
述輸出阻抗 ^ 和輸入阻抗 ·5 1 ^}的匹配目標。而三種匹配方法的不同點是實施例一中的方法a選擇了一個不同于R1 + JX1和R2 + Pt2的置 + P0，并將作為R1 + JX1的匹配目標，將Re+ JX0作為R3 + P2的
匹配目標；實施例二中的方法b直接將k, I jX,作為R1+JX1的匹配目標；實施例三中的方法c則直接將:作為R3 -I- jK2的匹配目標。上述實施例一和實施例二中，若輸出阻抗Z1=3+2j歐姆，Z2=10+3j歐姆，則其過渡阻抗Ztl取值可以為5+3 j歐姆、5歐姆、10歐姆、15+5 j歐姆或20歐姆等等與Z1和Z2較為接近且容易調試得到的過渡阻抗，且該過渡阻抗允許具有虛部，而不需要將兩者均匹配至50歐姆，大大減小了其能量損耗，同時降低了調試難度，縮短了調試時間，大大節(jié)約了成本。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種功率放大模組的阻抗匹配方法，所述功率放大模組至少包括有第一級功率放大電路和第二級功率放大電路，所述第一級功率放大電路的輸出作為第二級功率放大電路的輸入，第一級功率放大電路的輸出阻抗為Z1=RdIX1 ,第二級功率放大電路的輸入阻抗為Z3=R2+IX2，且:古R2 + JX2 ,其特征在于通過以下任一匹配方法完成所述輸出阻抗與所述輸入阻抗22= 2 + &之間的阻抗匹配(a)第一步，選擇一不同于昊和冬的過渡阻抗耳，設Z =Re+ |X0,第二步,將Zl=Rj^jX1 匹配至4 =Rf^jX0 , Z2=R3^jX2 匹配至Z0=RnIjX0 ；(b)將Z1=SL^IX1匹配至4 =R2 + !^ ；(C)22=里2+1^2匹配至為=置1 + 1^1 ;其中R2和R3均為電阻值，X1' X2和Xtl均為電抗值,R1+ jX, = R1 jXt, R2 + ]X2_ JK--Jg，]K. Q "J- jy^.Q _ jHh.QO
2.根據(jù)權利要求i所述的阻抗匹配方法，其特征在于所述輸出阻抗、輸入阻抗Z2=R2 + jX2和過渡阻抗Ze=RdiXe之間通過微帶線串聯(lián)支節(jié)和電容并聯(lián)的結構實現(xiàn)阻抗的匹配。
全文摘要
一種功率放大模組的阻抗匹配方法，所述功率放大模組至少包括有第一級功率放大電路和第二級功率放大電路，所述第一級功率放大電路的輸出作為第二級功率放大電路的輸入，第一級功率放大電路的輸出阻抗為，第二級功率放大電路的輸入阻抗為，且≠，其特征在于通過選擇一不同于和的過渡阻抗,設，將匹配至，匹配至，該過渡阻抗Z0可以為Z1和Z2兩者的任一者，也可以為一不同于Z1和Z2的阻抗，即完成了和之間的阻抗匹配，使得兩級放大電路之間能夠很好地級聯(lián)，本方法大大減輕了功率放大模組級間阻抗匹配的難度和成本。
文檔編號H03F3/20GK102931927SQ20121037883
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權日2012年10月9日
發(fā)明者薛紅喜, 熊保勝 申請人:昆山美博通訊科技有限公司