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CN110635698B - 一种具有高回退范围的射频信号整流器 - Google Patents

一种具有高回退范围的射频信号整流器 Download PDF

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CN110635698B
CN110635698B CN201910640968.3A CN201910640968A CN110635698B CN 110635698 B CN110635698 B CN 110635698B CN 201910640968 A CN201910640968 A CN 201910640968A CN 110635698 B CN110635698 B CN 110635698B
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游飞
张硕
王颖
董士伟
禹旭敏
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University of Electronic Science and Technology of China
Xian Institute of Space Radio Technology
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University of Electronic Science and Technology of China
Xian Institute of Space Radio Technology
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    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
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Abstract

本发明公开了一种具有高回退范围的射频信号整流器，属于微波能量传输技术领域，具体为设计一种具有高回退范围的射频信号整流器，以满足整流器在复杂环境要求下的应用。由于传统整流器的最大整流效率往往是在某一固定输入功率下获得的，所以传统整流器的效率曲线一般如图2所示。针对一般整流器输入功率范围较小、输入功率回退时效率严重下降的缺陷，本发明借鉴经典的Doherty功放的电路结构，利用功率放大电路与整流电路之间的逆时二元性，设计了一种基于Doherty功率放大电路结构的有较大功率回退范围的整流器。

Description

一种具有高回退范围的射频信号整流器
技术领域
本发明属于微波能量传输技术领域，具体为设计一种具有高回退范围的射频信号整流器，以满足整流器在复杂环境要求下的应用。
背景技术
关于微波整流的大多研究中，整流效率的最大化往往是在某一固定输入功率时获得的。对于不同功率容限的整流管，整流效率达到最大时有一个相对应的输入功率，低于或高于对应的输入功率，整流效率都明显降低。针对现有整流器IPR不够大的情况，已经有人提出相应的解决办法。有论文中设计了一种高动态输入微波整流电路，如图1所示。该论文分别设计了一种大功率微波整流电路和一种小功率微波整流电路，并用环形器将两种电路的输入端相连接。利用环形器的单向传输原理，当输入功率变化时，由于电路不再匹配，第一级大功率整流电路会产生反射回波，回波功率经由环形器进入第二级小功率整流电路，经整流后输出直流功率，并与第一级电路的输出和功率相合成。但上述高动态输入微波整流电路结构较为复杂，需要分别设计一种大功率微波整流电路和一种小功率微波整流电路，共计两个整流单元，可能会使得电路面积过大。
发明内容
为了使整流器的整流效率在较大的输入功率范围内都有较高的保持，而不会在输入功率回退时，整流效率有严重的下降，本发明提出了另外一种具有高回退范围的射频信号整流器的实现方法。
本发明技术方案为一种具有高回退范围的射频信号整流器，该整流器包括：栅极电阻、载波功放晶体管(Carrier)、峰值功放晶体管(Peak)、第一阻抗变换器、第二阻抗变换器、漏极输出电阻RLoad、直流输出；所述第一阻抗变换器的输入端作为射频输入；第一阻抗变换器的输出端分为两路，分别连接第二阻抗变换器的输入端和峰值功放晶体管的源极；所述载波功放晶体管的源极连接第二阻抗变换器的输出端，所述载波功放晶体管和峰值功放晶体管的漏极共联后通过漏极电阻接地，载波功放晶体管和峰值功放晶体管的栅极共联后通过栅极电阻接地，所述直流输出的正端接漏极输出电阻的非接地端，直流输出的负端接地。
由于传统整流器的最大整流效率往往是在某一固定输入功率下获得的，所以传统整流器的效率曲线一般如图2所示。针对一般整流器输入功率范围较小、输入功率回退时效率严重下降的缺陷，本发明借鉴经典的Doherty功放的电路结构，利用功率放大电路与整流电路之间的逆时二元性，设计了一种基于Doherty功率放大电路结构的有较大功率回退范围的整流器。
附图说明
图1为背景技术中高动态输入微波整流电路结构示意图；
图2为背景技术中整流器的效率曲线图；
图3为本发明一种具有高回退范围的射频信号整流器结构示意图；
图4为本发明一种具有高回退范围的射频信号整流器的效率曲线图。
具体实施方式
本发明整流器包括：栅极电阻、载波功放晶体管(Carrier)、峰值功放晶体管(Peak)、第一阻抗变换器、第二阻抗变换器、漏极输出电阻RLoad、直流输出；所述第一阻抗变换器的输入端作为射频输入；第一阻抗变换器的输出端分为两路，分别连接第二阻抗变换器的输入端和峰值功放晶体管的源极；所述载波功放晶体管的源极连接第二阻抗变换器的输出端，所述载波功放晶体管和峰值功放晶体管的漏极共联后通过漏极电阻接地，载波功放晶体管和峰值功放晶体管的栅极共联后通过栅极电阻接地，所述直流输出的正端接漏极输出电阻的非接地端，直流输出的负端接地。
本发明整流器采用Doherty功放架构，利用功放与整流电路之间的逆时二元性，设计出了一种具有高回退范围的射频信号整流器。该整流器的原理框图如图3所示，相比较于功率放大器，同样的电路在用作整流器时，本身就具有更好的回退效率，因此本发明提出的整流器的效率曲线如图4所示。当输入功率较高时，载波功放晶体管和峰值功放晶体管两只晶体管都参与整流工作；当输入功率下降时，峰值功放晶体管逐渐关闭，效率略微下降；当峰值功放晶体管完全关断时，由于该晶体管不消耗功率，效率又有所回升；输入功率继续回退，效率曲线与单个晶体管整流时的效率曲线相同。

Claims (1)

1.一种具有高回退范围的射频信号整流器，该整流器包括：栅极电阻、载波功放晶体管、峰值功放晶体管、第一阻抗变换器、第二阻抗变换器、漏极输出电阻RLoad、直流输出；所述第一阻抗变换器的输入端作为射频输入；第一阻抗变换器的输出端分为两路，分别连接第二阻抗变换器的输入端和峰值功放晶体管的源极；所述载波功放晶体管的源极连接第二阻抗变换器的输出端，所述载波功放晶体管和峰值功放晶体管的漏极共联后通过漏极电阻接地，载波功放晶体管和峰值功放晶体管的栅极共联后通过栅极电阻接地，所述直流输出的正端接漏极输出电阻的非接地端，直流输出的负端接地。
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