专利名称：一种功率放大模组的阻抗匹配方法
技术领域：
本发明涉及阻抗匹配，尤其涉及功率放大模组阻抗的级间匹配。
背景技术：
阻抗匹配的目的在于让所有高频的信号均能传至负载点，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益，保证能量传输损耗最小。为保证通用性，现有技术的做法是将上一级电路的输出阻抗和下一级电路的输入阻抗分别匹配至50欧姆，即完成了两级电路之间的阻抗匹配。随着移动通信技术的不断发展，功率需求越来越高，射频功率放大模组作为无线通讯系统中的单元模块，主要负责将调制后的小信号放大成为大功率信号。由于大功率的需求，功率放大模组的输入阻抗值和输出阻抗值与50欧姆的特征阻抗值差距越来越大。在 实际应用中，为满足射频大功率器件高线性、高带宽、高效率和高功率的要求，目前业内主要采用基于横向扩展金属氧化半导体(LDMOS)的技术，使用该技术的功率放大模组具有非常小的输入阻抗以及输出阻抗值，例如PldB在40瓦以上的管子，一般其输入阻抗或输出阻抗仅在3欧姆飞欧姆之间，如此小的阻抗要匹配至50欧姆能量几乎不可能无损，而能量的损耗直接影响其输出功率，且匹配难度大、调试时间长、电路带宽窄。于是，如何解决现有技术存在的不足，便成为本发明的研究课题。
发明内容
本发明目的是提供一种能量损耗少、匹配难度小且易于调试的功率放大模组的阻抗匹配方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种功率放大模组的阻抗匹配方法，所述功率放大模组至少包括有第一级功率放大电路和第二级功率放大电路，所述第一级功率放大电路的输出作为第二级功率放大电路的输入，第一级功率放大电路的输出阻抗为Z1=R1+JX1,第_.级功率放大电路的输入阻抗为Z2=R2+JX2,且R1^X1 ^It2 + jXjj ；
通过以下任一匹配方法完成所述输出阻抗Zi=R1+!^与所述输入阻抗22= 2+%之间的阻抗匹配
(a)第一步，选择一不同于為和冬的过渡阻抗；，设Za=Rll+_jX0，
第二步,将 Z1=R1 + JX1 匹配至客=，Z2=R2 + JX2 匹配至 Ze=Re + IX0 ；
(b)将Zl=R1IjXl匹配至&=R2IjX2 ；
(c)Z2=R2 + JX2 I儿.^Z1 =R1 + jXj ；
其中Rp R2和R3均为电阻值，X1^ X2和Xtl均为电抗值，R1 +JXi =m + jX2
上述技术方案中的有关内容解释如下
I、上述方案中，所述“第一级功率放大电路的输出阻抗Ri + jXi ”指的是从第一级功率放大电路的输出端向第一级功率放大电路看进去的等效电阻，而从第一级功率放大电路的输出端向另一方向看去的等效电阻即为其输出阻抗义+ ^的共轭置, + Pt ;
相同的，所述“第二级功率放大电路的输入阻抗R3 + ”指的是从第二级功率放大电路的输入端向第二级功率放大电路看进去的等效电阻，而从第二级功率放大电路的输入端向另一方向看去的等效电阻即为其输入阻+ 的共轭R2+ JX3。2、上述方案中，三种所述匹配方法的相同点是方法a、b和c均选择一中间值作为所述输出阻抗Xi+IXi和输入阻抗R2IjX2的匹配目标；
而三种匹配方法的不同点是方法a选择了一个不同于Rl^jX1JPRdiX3的
ReIjX0 ,并将Xd+jXe作为RdjX1的匹配目标,将ReIjX0作为R2 +JX2的匹配目标；
方法b直接将R2+JX2作为:R1+ JX1的匹配目标；方法c则直接将作为R2 + JX2的匹配目标。3、上述方案中，所述输出阻抗^^义+ ]^、输入阻抗22=12 + |^和过渡阻抗
Z0=Rfi + jXe之间通过微带线串联支节和电容并联的结构实现阻抗的匹配。本发明工作原理和优点
本发明的功率放大模组阻抗匹配方法通过选取一与所述输出阻抗和输入阻抗接近的过渡阻抗，该过渡阻抗可以具有一虚部，当所述输出阻抗匹配至该过渡阻抗的共轭，而所述输入阻抗匹配至该过渡阻抗时，两者的虚部可以互相抵消，使两级功率放大电路之间能够很好地级联；而当过渡阻抗为所述输出阻抗和输入阻抗两者中的一者时，只需将一者直接匹配至另一者的共轭即可；由于本发明的阻抗匹配方法选取一个与所述输出阻抗和输入阻抗接近的阻抗作为过渡阻抗，且该过渡阻抗允许存在虚部，相较于现有技术中选择50欧姆作为特征阻抗的阻抗匹配方法，大大降低了功率放大模组级间阻抗匹配的难度和成本，缩短了调试时间，同时减少了能量损耗。
附图I为本发明第一级功率放大电路和第二级功率放大电路示意 附图2为现有技术阻抗匹配方法原理 附图3为本发明匹配方法a原理 附图4为本发明匹配方法b原理 附图5为本发明匹配方法c原理 附图6为本发明实施例一电路 附图7为本发明实施例二电路图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述
实施例一一种功率放大模组的阻抗匹配方法
所述功率放大模组由第一级功率放大电路U1和第二级功率放大电路U2组成，所述第一级功率放大电路U1的输出作为第二级功率放大电路U2的输入,第一级功率放大电路U1
的输出阻抗为A=Ii + P^i，该输 出阻抗 ·1 + 是从第一级功率放大电路的输出端向第一
级功率放大电路看进去的等效电阻，而从第一级功率放大电路的输出端向另一方向看去的
等效电阻即为其输出阻抗R1IjX1的共轭!^ + P1，第二级功率放大电路U2的输入阻抗为
Zaii + jXa，该输入阻抗+ 是从第二级功率放大电路的输入端向第二级功率放大电路看进去的等效电阻，而从第二级功率放大电路的输入端向另一方向看去的等效电阻即为其输入阻抗R3+ IX2的共轭R2+IX2 ,且RdX1关R2 + JX2。参见附图3所示，完成输出阻抗^+ ^^和输入阻抗R2 +jX2之间的匹配包括以下步骤
第一步，选择一不同于鬲和冬的过渡阻抗及，设。第二步，将Z1=R1IjX1-配至写=RdPe , Z3=R3^jX2 匹配至Z0=X0+ JX0,
Za =R0HhjX0 =Rn-JjX0 1J Z0=R0 + JX0 '.者的虚部相抵,第一级功率放大电路U1的输出端
和第二级功率放大电路U2的输入端之间能够很好的级联。参见附图6所示，所述功率放大模组由第一级功率放大电路U1和第二级功率放大电路U2组成，所述第一级功率放大电路U1的输出作为第二级功率放大电路U2的输入，第一
级功率放大电路U1的输出阻抗为Z1，第二级功率放大电路U2的输入阻抗为2」，Z1 φ Z2。现选取Ztl作为其过渡阻抗，U1的输出端与一输出匹配网络连接，该匹配网络由一特征阻抗为Z6、长度为θ6的微带线并联电容C6，串联特征阻抗为Z7、长度为Θ71的微带线并联电容C7，再串联特征阻抗为Z7、长度为θ72的微带线并联电容C8，最后串联特征阻抗为Z7、长度为Θ 73的微带线构成；υ2的输入端与一输入匹配网络连接，该输入匹配网络由一特征阻抗为Z8、长度为Θ81的微带线并联电容c9、Cltl，串联特征阻抗为Z8、长度为θ82的微带线并联电容C11,再串联特征阻抗为Z9、长度为θ91的微带线并联电容C12，最后串联特征阻抗为Z9、长度为θ92的微带线构成。从而实现从Z1到冗的阻抗匹配，以及从Z2到Ztl的阻抗匹配。实施例二 一种功率放大模组的阻抗匹配方法
所述功率放大模组由第一级功率放大电路U1和第二级功率放大电路U2组成，所述第一级功率放大电路U1的输出作为第二级功率放大电路U2的输入,第一级功率放大电路U1
的输出阻抗为+ 该输出阻抗是从第一级功率放大电路的输出端向第一
级功率放大电路看进去的等效电阻，而从第一级功率放大电路的输出端向另一方向看去的等效电阻即为其输出阻抗!^+IX1的共轭!^ + P1，第二级功率放大电路U2的输入阻抗为
Z2=R2IjX2,该输入阻抗:R2 + |X2是从第二级功率放大电路的输入端向第二级功率放大电路看进去的等效电阻，而从第二级功率放大电路的输入端向另一方向看去的等效电阻即为其输入阻抗R2 + jX3的共轭R3 + ]X2 ,且RriXi 7R3 + jX3。参见附图 4 所示，将 Zl-RlIjXl I儿.屺至 ^ = R5 + jX5 = R3-Pt5 ,
Zi=JL7^iK7 =R2-Pl5 1JZ3=R3+]^:者的虚部相抵，第一级功率放大电路仏的输出端
和第二级功率放大电路U2的输入端之间能够很好的级联。参见附图5 所示，将Z2 =X2 + ]Χ3 μ 配至Z1=R1 + JXi , Z1=R1 + jXj与冥=It1 + jX^
= R1-JX1:者的虚部相抵，第一级功率放大电路仏的输出端和第二级功率放大电路U2的输入端之间能够很好的级联。参见附图7所示，所述功率放大模组由第一级功率放大电路U1和第二级功率放大电路U2组成，所述第一级功率放大电路U1的输出作为第二级功率放大电路U2的输入，第一
级功率放大电路U1的输出阻抗为Z1，第二级功率放大电路U2的输入阻抗为Z」，Z1 Φ z2。现选取U1的输出阻抗或U2的输入阻抗作为其过渡阻抗,U1的输出端与U2的输入端之间通过一匹配网络连接，该匹配网络由一特征阻抗为Z3、长度为03的微带线和电容Cl、c2、c3并联，再串联特征阻抗为Z4、长度为04的微带线，最后串联特征阻抗为Zq、长度为θ5
的微带线与C4、c5并联的支节，从而实现从Z1到写的阻抗匹配，或者是从Z2到写的阻抗匹配。本实施例中的匹配网络可作为第一级功率放大电路U1的输出阻抗Z1的输出匹配网络，也可作为第二级功率放大电路U2输入阻抗Z2的输入匹配网络。上述实施例一和实施例二中，三种匹配方法的相同点是均选择一中间值作为所
述输出阻抗 ^ 和输入阻抗 ·5 1 ^}的匹配目标。而三种匹配方法的不同点是实施例一中的方法a选择了一个不同于R1 + JX1和R2 + Pt2的置 + P0，并将作为R1 + JX1的匹配目标，将Re+ JX0作为R3 + P2的
匹配目标；实施例二中的方法b直接将k, I jX,作为R1+JX1的匹配目标；实施例三中的方法c则直接将:作为R3 -I- jK2的匹配目标。上述实施例一和实施例二中，若输出阻抗Z1=3+2j欧姆，Z2=10+3j欧姆，则其过渡阻抗Ztl取值可以为5+3 j欧姆、5欧姆、10欧姆、15+5 j欧姆或20欧姆等等与Z1和Z2较为接近且容易调试得到的过渡阻抗，且该过渡阻抗允许具有虚部，而不需要将两者均匹配至50欧姆，大大减小了其能量损耗，同时降低了调试难度，缩短了调试时间，大大节约了成本。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种功率放大模组的阻抗匹配方法，所述功率放大模组至少包括有第一级功率放大电路和第二级功率放大电路，所述第一级功率放大电路的输出作为第二级功率放大电路的输入，第一级功率放大电路的输出阻抗为Z1=RdIX1 ,第二级功率放大电路的输入阻抗为Z3=R2+IX2，且:古R2 + JX2 ,其特征在于通过以下任一匹配方法完成所述输出阻抗与所述输入阻抗22= 2 + &之间的阻抗匹配(a)第一步，选择一不同于昊和冬的过渡阻抗耳，设Z =Re+ |X0,第二步,将Zl=Rj^jX1 匹配至4 =Rf^jX0 , Z2=R3^jX2 匹配至Z0=RnIjX0 ；(b)将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均为电阻值，X1' X2和Xtl均为电抗值,R1+ jX, = R1 jXt, R2 + ]X2_ JK--Jg，]K. Q "J- jy^.Q _ jHh.QO
2.根据权利要求i所述的阻抗匹配方法，其特征在于所述输出阻抗、输入阻抗Z2=R2 + jX2和过渡阻抗Ze=RdiXe之间通过微带线串联支节和电容并联的结构实现阻抗的匹配。
全文摘要
一种功率放大模组的阻抗匹配方法，所述功率放大模组至少包括有第一级功率放大电路和第二级功率放大电路，所述第一级功率放大电路的输出作为第二级功率放大电路的输入，第一级功率放大电路的输出阻抗为，第二级功率放大电路的输入阻抗为，且≠，其特征在于通过选择一不同于和的过渡阻抗,设，将匹配至，匹配至，该过渡阻抗Z0可以为Z1和Z2两者的任一者，也可以为一不同于Z1和Z2的阻抗，即完成了和之间的阻抗匹配，使得两级放大电路之间能够很好地级联，本方法大大减轻了功率放大模组级间阻抗匹配的难度和成本。
文档编号H03F3/20GK102931927SQ20121037883
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者薛红喜, 熊保胜 申请人:昆山美博通讯科技有限公司