具有晶体管输入失配的功率放大器

申请号 CN201180027765.9 申请日 2011-09-06 公开(公告)号 CN102959859B 公开(公告)日 2016-03-23
申请人 MKS仪器有限公司; 发明人 克里斯托弗·迈克尔·欧文;
摘要 一种功率 放大器 包括输入模 块 。输入模块包括 变压器 ,并且被配置成接收射频 信号 以及产生 输出信号 。阻抗变换模块中的每一个具有输出阻抗,并且被配置成接收来自变压器的输出信号中相应的输出信号。 开关 模块中的每一个包括晶体管,并且连接至阻抗变换模块之一的输出端。晶体管具有输入阻抗并且输出放大信号。输出阻抗中的每一个相对于输入阻抗中相应的输入阻抗失配。
权利要求

1.一种功率放大器,包括:
第一输入模,包括变压器,其中所述第一输入模块接收第一射频信号以及产生输出信号
至少一个阻抗变换模块,其中每个阻抗变换模块具有输出阻抗,并且其中每个阻抗变换模块接收来自所述变压器的输出信号中相应的输出信号;以及
至少一个开关模块,其中每个开关模块包括晶体管,并且每个开关模块连接至相应的阻抗变换模块的输出端,其中所述晶体管具有输入阻抗并且输出放大信号,并且其中所述输出阻抗中的每一个相对于所述输入阻抗中相应的输入阻抗失配。
2.根据权利要求1所述的功率放大器,其中所述功率放大器包括:
电感,具有输入端和输出端,其中所述电感的输入端被配置成接收所述第一射频信号

电容,具有连接至所述电感的输出端和所述变压器的输入端的第一端子
3.根据权利要求1所述的功率放大器,其中所述阻抗变换模块均被配置成耗散从所述开关模块接收的反射功率。
4.根据权利要求1所述的功率放大器,其中:
所述阻抗变换模块中的每一个包括电容,
所述电容与所述变压器的相应输出端串联并且连接至所述晶体管中相应的晶体管的控制输入端。
5.根据权利要求4所述的功率放大器,其中所述输出阻抗是所述电容的输出阻抗。
6.根据权利要求4所述的功率放大器,其中所述阻抗变换模块中的每一个进一步包括与所述电容中相应的电容串联、位于所述变压器和所述电容中相应的电容之间的电感。
7.根据权利要求4所述的功率放大器,其中所述阻抗变换模块的所述电容使所述晶体管的控制端子处的输入阻抗和电抗增大。
8.根据权利要求4所述的功率放大器,其中所述阻抗变换模块的所述电容使除所述功率放大器的基本工作频率以外的频率下的增益降低。
9.根据权利要求4所述的功率放大器,其中所述阻抗变换模块中的每一个进一步包括在所述阻抗变换模块的所述电容之一的输入端和电压基准端子之间连接的电阻
10.根据权利要求9所述的功率放大器,其中所述电阻使所述电容的输入端处的阻抗减小并且耗散通过所述开关模块接收的反射功率。
11.根据权利要求9所述的功率放大器,其中:
所述阻抗变换模块中的每一个进一步包括电感;并且
所述电阻补偿所述晶体管和所述电容的阻抗失配,以阻抗匹配所述电感的输出端。
12.根据权利要求4所述的功率放大器,其中:
所述阻抗变换模块中的每一个进一步包括偏置电路;并且
所述偏置电路连接至所述电容之一的输出端并且被配置成产生偏置电压。
13.根据权利要求1所述的功率放大器,进一步包括:
合并器模块,被配置成将所述晶体管的输出合并来产生合并输出信号;以及输出模块,被配置成过滤所述合并输出信号来产生功率放大器输出信号。
14.一种功率发生器系统,包括:
第二输入模块,被配置成接收第二射频信号并且产生经调节的信号;
驱动器模块,被配置成接收所述经调节的信号并且产生第一射频信号;
根据权利要求13所述的功率放大器;以及
负载,被配置成接收所述功率放大器输出信号。
15.一种功率放大器,包括:
输入模块,包括变压器,其中每个输入模块接收第一射频信号,其中所述变压器包括:
第一端,被配置成基于所述第一射频信号输出第一输出信号,和
第二端,被配置成基于所述第一射频信号输出第二输出信号;
第一电容,与所述第一端串联并且具有第一输出阻抗;
第二电容,与所述第二端串联并且具有第二输出阻抗;
第一晶体管,包括连接至所述第一电容的控制端子,具有第一输入阻抗,并且输出第一放大信号,其中所述第一输入阻抗不匹配所述第一输出阻抗;以及
第二晶体管,包括连接至所述第二电容的控制端子,具有第二输入阻抗,并且输出第二放大信号,其中所述第二输入阻抗不匹配所述第二输出阻抗。
16.根据权利要求15所述的功率放大器,其中所述功率放大器包括:
电感,具有输入端和输出端,其中所述电感的输入端被配置成接收所述第一射频信号;

电容,具有连接至所述电感的输出端和所述变压器的输入端的第一端子。
17.根据权利要求15所述的功率放大器,进一步包括:
第一电感,串联在所述第一端和所述第一电容之间;
第一电阻,具有第一端子和第二端子,其中所述第一电阻的第一端子连接至所述第一电感并且连接至所述第一电容的输入端,并且其中所述第一电阻的第二端子接收基准电压;
第二电感,串联在所述第二端和所述第二电容之间;以及
第二电阻,具有第一端子和第二端子,其中所述第二电阻的第一端子连接至所述第二电感并且连接至所述第二电容的输入端,并且其中所述第二电阻的第二端子接收所述基准电压。
18.根据权利要求17所述的功率放大器,其中:
所述第一电阻
使所述第一电容的输入端处的阻抗减小并且耗散通过所述第一晶体管接收的第一反射功率信号,且
补偿所述第一晶体管的输入端和所述第一电容的输出端的阻抗失配,以阻抗匹配所述第一电感的输出端;并且
所述第二电阻
使所述第二电容的输入端处的阻抗减小并且耗散通过所述第二晶体管接收的第二反射功率信号,且
补偿所述第二晶体管的输入端和所述第二电容的输出端的阻抗失配,以阻抗匹配所述第二电感的输出端。
19.根据权利要求15所述的功率放大器,进一步包括:
第一偏置电路,被配置成产生第一偏置电压,其中所述第一电容的输出端和所述第一晶体管的控制端子接收所述第一偏置电压;以及
第二偏置电路,被配置成产生第二偏置电压,其中所述第二电容的输出端和所述第二晶体管的控制端子接收所述第一偏置电压。
20.根据权利要求15所述的功率放大器,其中所述第一电容和所述第二电容:
使所述第一晶体管的控制端子和所述第二晶体管的控制端子处的输入阻抗和电抗升高;且
使除所述功率放大器的基本工作频率以外的频率下的增益降低。

说明书全文

具有晶体管输入失配的功率放大器

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请向2011年8月31日提交的美国实用专利申请No.13/222,202要求优先权,并且要求2010年9月9日提交的美国临时申请No.61/381,284的权益。上面申请的全部公开内容通过引用并入本申请。

技术领域

[0003] 本公开涉及射频(RF)功率放大器稳定性以及RF功率放大器的结构。

背景技术

[0004] 该部分提供与本公开有关的背景信息。该部分不一定是现有技术
[0005] 多种工业使用RF功率放大器来放大信号,以驱动电压驻波比(VSWR)负载。作为非限定示例,RF发生器可以包括多个RF功率放大器。RF功率放大器可以用于驱动负载,比如说等离子体腔。来自这些RF功率放大器的合并功率驱动等离子体腔,来制造多种组件,比如集成电路太阳能板、光盘(CD)、数字多用途(或视频)光盘(DVD)等等。
[0006] 功率放大器可以具有稳定性工作要求。稳定性要求可以包括提供基频输出信号而不引入寄生频率。基频可以指功率放大器所接收的输入信号的频率和/或功率放大器的工作频率。稳定性要求还可以包括在具有开路和/或短路的负载存在下提供基频输出信号。
[0007] 利用多种技术来提供功率放大器稳定性。这些技术包括串联技术、分流技术和反馈技术。当在基频(例如40兆赫兹(MHz))下工作时,这些技术在为某些负载和输入信号相位提供功率放大器稳定性方面是不起作用的。当功率放大器不稳定时,在功率放大器的输出端产生除输入信号以外的多种频率信号。多种频率信号的频率包括(i)位于基频大约一半处的信号和(ii)位于基频周围的边带频率(例如1千赫兹(KHz)-2MHz)附近的其它信号。发明内容
[0008] 提供一种功率放大器,所述功率放大器包括输入模。所述输入模块包括变压器,并且被配置成接收射频信号以及产生输出信号。阻抗变换模块中的每一个具有输出阻抗,并且被配置成接收来自所述变压器的输出信号中相应的输出信号。开关模块中的每一个包括晶体管,并且连接至所述阻抗变换模块之一的输出端。晶体管具有输入阻抗并且输出放大信号。所述输出阻抗中的每一个相对于所述输入阻抗中相应的输入阻抗失配。
[0009] 在其它特征中,提供一种功率放大器,所述功率放大器包括输入模块。输入模块包括变压器,并且被配置成接收第一射频信号。所述变压器包括第一端和第二端。第一端被配置成基于第一射频信号输出第一输出信号。第二端被配置成基于第一射频信号输出第二输出信号。第一电容与所述第一端串联并且具有第一输出阻抗。第二电容与所述第二端串联并且具有第二输出阻抗。第一晶体管包括连接至第一电容的控制端子,具有第一输入阻抗,并且输出第一放大信号。第一输入阻抗不匹配所述第一输出阻抗。第二晶体管包括连接至第二电容的控制端子,具有第二输入阻抗,并且输出第二放大信号。所述第二输入阻抗不匹配第二输出阻抗。
[0010] 从具体实施方式、权利要求书和附图中,本公开的适用性的更多方面将变得显而易见。具体实施方式和具体示例仅用于说明,而不是意图限制本公开的范围。

附图说明

[0011] 本发明中描述的附图仅用于图示所选实施例而不是所有可能实现,并且不意在限制本公开的范围。
[0012] 图1是根据本公开的包含功率放大器模块的功率发生器系统的框图
[0013] 图2是根据本公开的功率放大器模块的框图;以及
[0014] 图3是根据本公开的功率放大器模块的前端模块的示意图。
[0015] 在附图的几幅图中,相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

[0016] 现在将对照附图更全面地描述示例实施例。
[0017] 提供示例实施例使得本公开将全面,并且示例实施例将本发明的范围完整地传递给本领域的技术人员。阐述了数个特定细节(例如特定组件、设备和方法的示例),以提供本公开的实施例的全面理解。对本领域的技术人员来说显而易见的是:不需要使用特定细节,可以以多种不同形式体现示例实施例以及以上两种都不应解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中,未详细描述众所周知的过程、众所周知的设备结构和众所周知的技术。
[0018] 本发明中使用的术语仅是用于描述具体示例实施例,而不是意在作为限制。本发明中使用的单数形式还可以意在包括复数形式,除非上下文以别的方式清楚指出。术语“包括”、“包含”、“由......组成”和“具有”是包括性的,因此指定所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在,但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。本发明中描述的方法步骤、过程和操作不应解释为必须要求以所介绍或图示的特定顺序执行,除非专指出作为执行顺序形式。还应理解,可以使用附加步骤或可选步骤。
[0019] 当元件或层称为“位于另一元件或层上”、“与另一元件或层接合”、“连接至另一元件或层”或“联接至另一元件或层”时,其可以直接位于另一元件或层上、与另一元件或层接合、连接或联接至另一元件或层、或者可以存在插入中间的元件或层。相比之下,当元件称为“直接位于另一元件或层上”,“直接与另一元件或层接合”、“直接连接至另一元件或层”或者“直接联接至另一元件或层”时,可以没有插入中间的元件或层存在。应当以类似方式解释其它也能用来描述元件间关系的词,例如“在......之间”相对于“直接在......之间”、“在......附近”相对于“直接在......附近”等等。本发明中使用的术语“和/或”包括所关联列出条目的一个或多个的任意组合和所有组合。
[0020] 虽然在本发明中术语第一、第二、第三等可以用来描述多个元件、组件、区域、层和/或部分,但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语可以仅用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。术语例如“第一”、“第二”和其它数字术语在本发明中使用时不意味着顺序或次序,除非上下文明确指出。因此,下面介绍的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分,而不背离示例实施例的教导。
[0021] 在本发明中,为了便于描述,可以使用诸如“在......内”、“在......外”、“在......正下方”、“在......下方”、“在......下面”、“在......上方”、“在......上面”等之类的与空间有关的术语来描述附图中示出的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。与空间有关的术语可以旨在包括设备在使用或工作时除图中所示的方向以外的不同方向。例如,如果图中的设备翻转,那么被描述为“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征正下方”的元件会朝向“其它元件或特征上方”。因此,示例术语“在......下方”可以包括上方和下方两个方向。设备可以朝向其它方向(旋转90度或位于其它方向),本发明中使用的与空间有关的描述符相应地进行解释。
[0022] 在图1中,示出了功率发生器系统10。功率发生器系统10包括放大器输入模块12、驱动器模块14、功率放大器(PA)模块(或简称PA)16以及负载18。放大器输入模块12接收并调节射频(RF)信号20,以产生经调节的信号22。放大器输入模块12可以包括例如预放大器。经调节的信号22被提供至驱动器模块14。驱动器模块14的输出被PA模块16接收,PA模块16可以是高功率RF PA模块。作为非限定示例,PA模块16可以提供大于或等于2.5千瓦(kW)的功率输出。PA模块16的输出驱动负载18。
[0023] 负载18可以包括由RF信号驱动的多种元件或设备中的任一种,作为非限定示例,负载18包括等离子体腔。负载18可以包括宽带失配负载(即具有失配电阻器终端的电缆)、窄带失配负载(即2元件匹配网络)以及谐振器负载。
[0024] 现在还参考图2,示出了PA模块16的示例(被标识为16′)。功率放大器模块16′可以包括前端模块50、合并器模块52和输出模块54。前端模块50可以包括输入PA模块56、阻抗变换模块58、60和开关模块62、64。输入PA模块56接收振荡输入信号(例如输入信号20),振荡输入信号可以处于各种频率并且具有各种相位。输入PA模块56将输入信号提供至阻抗变换模块58、60中的每一个。输入PA模块56提供输入PA模块56的输入端66和阻抗变换模块58、60之间的阻抗变换。输入PA模块56和阻抗变换模块58、60提供相对于PA模块16′上游的驱动器模块或设备(例如驱动器模块14)的输出阻抗(例如
50欧姆(Ω))的输入阻抗匹配。
[0025] 阻抗变换模块58、60将输入信号提供至开关模块62、64,并且执行多项任务。这些任务包括:输入PA模块56和开关模块62、64之间的阻抗变换;增加开关模块62、64的输入端68、70处的输入阻抗;促使提供PA模块16′的输入阻抗匹配;耗散从开关模块62、64接收的反射功率等等。开关模块62、64从阻抗变换模块58、60接收相应的输出信号,并且产生放大信号72、74。合并器模块52合并放大信号72、74并且产生合并输出信号76,合并输出信号76通过输出模块54被提供至负载18。在美国申请No.12/763,640中公开了示例合并器模块,该美国申请的全部内容通过引用并入本发明。输出模块54接收合并输出信号76,并且提供滤波和调节,以产生PA输出信号78。PA输出信号78施加给负载18。在美国申请No.12/763,640中公开了示例输出模块,该美国申请的全部内容通过引用并入本发明。
[0026] 现在还参考图3,示出了前端模块50的示例示意图(被标识为50′)。前端模块50′包括输入PA模块56′、阻抗变换模块58′、60′和开关模块62′、64′。
[0027] 输入PA模块56′可以包括电感L1、电容C1和变压器T1。电感L1接收输入信号(例如输入信号20)。电感L1和电容C1形成LC电路,LC电路提供阻抗变换,以匹配输入PA模块56′上游的设备(例如驱动器模块14)的输出阻抗(例如50Ω)。变压器T1在初级线圈100处接收输入信号并且将输入信号穿越芯变换给变压器T1的次级线圈102。在多个实施例中,变压器T1是具有浮置中心抽头的单端平衡变压器。变压器T1的次级线圈102的端部连接至阻抗变换模块58′、60′中相应的阻抗变换模块。
[0028] 第一阻抗变换模块58′包括电感L2、电阻R1、电容C2和第一偏置电路103,第一偏置电路103包括电阻R2和电压源V1。电感L2和电容C2串联在次级线圈102的第一端104和第一开关模块62′的开关元件Q1(例如金属化物半导体场效应晶体管(MOSFET))的栅极输入端106之间。电阻R1是分流电阻,并且包括第一端108和第二端110。电阻R1的第一端108连接至电感L2的输出端112,并且连接至电容C2的输入端114。电阻R1的第二端110连接至地116。电容C2的输出端118连接至栅极输入端106。电阻R2连接在栅极输入端106和电压源V1之间。电压源V1连接在电阻R2和地116之间。电阻R2和电压源V1向栅极输入端106提供第一偏置电压。
[0029] 第二阻抗变换模块60′包括电感L3、电阻R3、电容C3和第二偏置电路119,第二偏置电路119包括电阻R4和电压源V2。电感L3和电容C3串联在次级线圈102的第二端120和第二开关模块64′的开关元件Q2(例如MOSFET)的栅极输入端122之间。电阻R3是分流电阻,并且包括第一端124和第二端126。电阻R3的第一端124连接至电感L3的输出端128,并且连接至电容C3的输入端130。电阻R3的第二端126连接至地116。电容C3的输出端132连接至栅极输入端122。电阻R4连接在栅极输入端122和电压源V2之间。
电压源V2连接在电阻R4和地116之间。电阻R4和电压源V2向栅极输入端122提供第二偏置电压。第二偏置电压可以等于或不同于第一偏置电压。
[0030] 电感L1、L2、L3、电容C1、C2、C3、电阻R1、R2、R3、R4以及电压源V1、V2具有各自的输入端(或端子)和输出端(或端子),输入端和输出端可以如本发明中描述和/或如图3中所示连接。输入端和输出端具有对应的输入、输入阻抗、输出和输出阻抗。
[0031] 电容C2和C3增加开关元件Q1和Q2的栅极输入端106、122的输入阻抗和电抗。作为非限定示例,电容C2和C3中每个电容的电容值可以小于1000皮法(pF)。在一种示例实现中,每个电容值大约是560pF±10pF,并且电容C2、C3中的每一个具有大约7.5Ω的电抗。电容C2、C3的电容值可以例如根据工作频率而变化。电容C2和C3不提供相对于开关元件Q1和Q2的输入阻抗的共轭阻抗匹配,而是提供阻抗失配。
[0032] 电容C2、C3表现得不同于直流(DC)耦合电容。DC耦合电容在高频下表现为短路(即具有可忽略的阻抗)。DC耦合电容可以具有例如5000pF的电容值和0.75Ω的电抗。DC耦合电容不提供电容C2、C3的被升高的阻抗和电抗,因此不能像电容C2、C3那样提供功率发生器系统稳定性。
[0033] 由于电容C2和C3的高阻抗和高电抗,当电容C2和C3单独使用(即未使用电阻R1和R3)时,前端模块50′的输入阻抗匹配是困难的。使用电阻R1和R3来提供能够在电感器L2、L3的输出端112、128处和/或在前端模块50′的输入端(例如输入端66)处容易匹配的输入阻抗。
[0034] 在一个示例实现中,电阻R1、R3中每一个电阻小于大约50Ω。在另一象征性示例实现中,当在40MHz频率下工作时,每个电阻大约等于12Ω±1Ω。如果希望较高的阻抗匹配值,则可以使用较高的电阻值。作为又一象征性示例实现,当在60MHz频率下工作时,电阻R1、R3中的每一个电阻大约是47Ω±1Ω。电阻R1和R3的电阻值可以例如根据工作频率而变化。电阻R1和R3的电阻值可以基于PA输入回波损耗(S11)、PA增益(S21)和PA稳定性中的两个或更多个之间的权衡。S21是散射参数,并且是50Ω封端输出(terminated output)的前向传输系数。
[0035] 电阻R1和R3减小电容C2和C3的输入端114、130处的阻抗。电阻R1和R3还耗散从开关模块62′、64′接收的反射功率。这防止反射功率被驱动器模块(例如驱动器模块14)接收。反射功率可能负面地影响驱动器模块的性能和/或与前端模块的PA模块(例如PA模块16)并行工作的其它PA的性能。在某些工作频率(例如大于60MHz,在此,晶体管增益低)下,(i)当满足稳定性要求时和(ii)为了简化PA模块的结构,可以不包括电阻R1和R3。
[0036] 第一开关模块62′包括开关Q 1。第二开关模块64′包括开关Q2。开关Q1和Q2包括各自的漏极、栅极和源极。漏极提供开关元件Q1和Q2的输出信号。栅极连接至电容C2和C3的输出端118、132。源极连接至地116。
[0037] 电阻R2和R4可以具有大于例如100Ω的电阻值。在一个示例实现中,电阻R2和R4大于1000Ω。在另一示例实现中,电阻R1和R4均大约是10千欧姆(KOhms)。电阻R2和R4的增大的电阻值提供升高的稳定性。
[0038] 电容C1、C2、C3、变压器T1、电感L1、L2、L3以及电阻R1、R3用于提供阻抗变换,并且用于提供相对于前端模块50′上游的设备(例如驱动器模块14)的输入阻抗匹配。
[0039] 前端模块50′的输入端66和开关元件Q1、Q2之间的电路元件可以共同称为“PA输入网络”。PA输入网络可以包括电感L1-L3、电容C1-C3、变压器T1、电阻R1-R4和电压源V1-V2。前端模块50′(或开关元件Q1、Q2)的输出端140、142和PA模块16或16′的输出端144之间的电路元件可以共同称为“PA输出网络”。PA输出网络可以包括合并器模块52和输出模块54的元件。
[0040] 开关元件Q1、Q2的栅极输入端106、122中的每一个栅极输入端失配。栅极输入端106、122是由于使用电容C2、C3的原因而失配。提供电容,使得开关元件Q1、Q2在基本工作频率下的增益不超过15dB。电容C2、C3使除基本工作频率以外的频率下的增益降低。电容C2、C3提供低频增益滚降,这进一步降低小于基本工作频率或等于基本工作频率的一半的频率下的PA增益,这样提高了稳定性。由于PA输出网络中的电路元件和电路元件构造的原因,开关元件Q1、Q2在一半基本工作频率下可能均具有最大(或峰值)增益。电容C2、C3提供充分的稳定性裕度,使得当驱动各种电压驻波比(VSWR)负载和在各种相位下工作时,包括PA模块16或16′和驱动器模块14的功率发生器系统10保持稳定。
[0041] 除了提供低频增益滚降以外,电容C2、C3当在基本工作频率下工作时提供升高的稳定性。电容C2、C3提高通过开关元件Q1、Q2的栅极输入端106、122看到的阻抗,这降低了开关元件Q1、Q2在从高VSWR负载接收高反射RF功率期间变得不稳定的易感性。
[0042] 提供失配的栅极输入端(或降低的晶体管输入阻抗匹配)与RF设计者所采用的传统方法相反。提供失配的栅极输入端可以降低增益。图3的实现不包括共轭阻抗匹配,而是提供失配的栅极输入阻抗。这增大了栅极输入端的阻抗和电抗。
[0043] 本发明中公开的失配的栅极输入端可能难以阻抗变换至预定的阻抗(例如50Ω)。为此,加入分流电阻器(例如电阻R1、R3),这允许将PA模块16或16′的输入阻抗(S11)调整至预定的阻抗。S11是与2端口(输入/输出)设备关联的散射参数,并且是
50Ω封端输出的输入反射系数。因此,虽然栅极输入端106、122阻抗失配,但PA模块16或
16′的输入端66与例如驱动器模块14的输出阻抗仍阻抗匹配。
[0044] 电阻R1和R3允许耗散来自失配负载(例如图1的负载)的通过反向隔离S12机构穿过PA模块16或16′的反射RF功率。S12指散射参数,并且是50Ω封端输入(terminated input)的反向传输系数。反射功率通过电阻R1、R3耗散至地,而不是被传递给PA输入网络。这进一步提高了稳定性。通过将该反向功率耗散到电阻R1、R3内,在驱动器模块14处出现较少的反向功率,这提高了驱动器稳定性。在开关元件Q1、Q2的输入侧而不是在开关元件Q1、Q2的输出侧耗散反向能量使PA模块16或16′的功率损失和/或驱动器模块14的功率损失降到最低,这防止负面地影响RF板(RF deck)效率。在输出侧加入分流电阻耗散了前向能量和反向能量,导致功率浪费(或功率损失)以及效率降低。
[0045] 如上面所述,加入电容C2、C3和电阻R1、R3允许推挽式拓扑中的PA晶体管(例如开关元件Q1、Q2)不论工作频率如何都稳定到具有各种相位的VSWR负载内。当在晶体管增益升高的低工作频率(随着工作频率降低,开关元件的增益升高)下工作时,提供稳定性。本发明中公开的实现允许多个推挽式PA在为增大输出功率而并列使用时稳定。稳定性要求可能对在增大的输出功率电平下工作的系统而言更严格。这些实现可以用于满足这些稳定性要求。
[0046] 虽然主要关于推挽式实现来描述前端模块50′,但是前端模块50′的特征可以应用于功率放大器的单端实现。例如,电容C2、C3和电阻R1、R3可以包括在单端实现中,以便不论包括PA晶体管增益升高的低工作频率在内的工作频率如何,都将PA稳定性提供到具有各种相位的VSWR负载内。
[0047] 前端模块50′可以在驱动器模块14内使用。驱动器模块14的内部结构和PA模块16的内部结构可以相同。在驱动器模块14内包含前端模块50′允许推挽式驱动器级在PA模块16驱动在各种相位下工作的高VSWR瞬变负载或带外能量耗散负载时稳定。在驱动器模块14的前端模块内包含电容C2、C3和电阻R1、R3有助于消除驱动器模块14内的不稳定性,这提高了功率发生器系统10对于各种相位的稳定性。
[0048] 图3的实现对于各种PA输入电压、PA负载、工作相位和工作频率都提供宽带和接近边带的稳定性。该实现允许PA的输入阻抗与预定的阻抗(例如50Ω)准确地匹配。而且,在PA开关元件(晶体管)特性的正常变化(例如晶体管增益、输入电容等的变化)出现时提供稳定性。
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