阅读说明：本技术 一种可重构超宽带功放谐波抑制电路 (Reconfigurable ultra-wideband power amplifier harmonic suppression circuit ) 是由 王超杰 周丽 王海龙 王安劳 揭海 卢子焱 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及微波技术领域,公开了一种可重构超宽带功放谐波抑制电路。在基片上依次集成多个微带线传输线,相邻的微带线传输线之间并联第一FET开关管、第一开路短截线、第二FET开关管、第二开路短截线；当不需要进行谐波抑制时,使所有的第一FET开关管、第二FET开关管处于截止状态；当需要进行功率放大器的低频段谐波抑制时,使所有的第一FET开关管、第二FET开关管处于导通状态；当需要进行功率放大器的高频段谐波抑制时,使所有的第一FET开关管处于导通状态、所有的第二FET开关管处于截至状态。该方案可实现超宽带功率放大器带内谐波抑制及功能可重构；提供了一种结构简单、低插损、低功耗、小型化、可重构的超宽带功率放大器带内谐波抑制电路设计方法。(The invention relates to the technical field of microwaves and discloses a reconfigurable ultra-wideband power amplifier harmonic suppression circuit. A plurality of microstrip transmission lines are sequentially integrated on the substrate, and a first FET switch tube, a first open stub, a second FET switch tube and a second open stub are connected in parallel between adjacent microstrip transmission lines; when harmonic suppression is not needed, all the first FET switching tubes and all the second FET switching tubes are in a cut-off state; when the low-frequency harmonic suppression of the power amplifier is needed, all the first FET switch tubes and all the second FET switch tubes are in a conducting state; when high-band harmonic suppression of the power amplifier is required, all the first FET switching tubes are in a conducting state, and all the second FET switching tubes are in an off state. The scheme can realize in-band harmonic suppression and function reconfiguration of the ultra-wideband power amplifier; the design method of the in-band harmonic suppression circuit of the ultra-wideband power amplifier is simple in structure, low in insertion loss, low in power consumption, small in size and reconfigurable.)

一种可重构超宽带功放谐波抑制电路

技术领域

本发明涉及微波技术领域，特别是一种可重构超宽带功放谐波抑制电路。

背景技术

随着系统技术的发展，各作战平台对雷达、电子战、通信综合一体化需求越来越迫切，尤其是要求综合孔径具备雷达和电子战同时工作的技术特征，并且在频域上具备超宽带性能。传统的分立雷达设备或电子战干扰设备发射工作时，其末级微波功率放大器的二次谐波抑制度较低，尤其是超宽带雷达或电子战设备中的微波功率放大器，其二次谐波抑制度只有10dBc左右。超宽带雷达和电子战综合孔径共用收发天线单元，部分发射频段的二次谐波已在频带内，雷达和电子战同时工作时，发射带内的二次谐波会影响接收系统的正常工作。因此，必须解决超宽带雷达或电子战设备中功率放大器二次谐波抑制度低的问题。目前提高功率放大器二次谐波抑制度的主要技术途径为预失真技术，工作原理为射频对消，工作模式可分为模拟预失真和数字预失真，但是它们都存在频带相对较窄，结构过于复杂的缺点，难以实现电路小型化，不适合超宽带雷达和电子战阵列系统的应用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种可重构超宽带功放谐波抑制电路。

本发明采用的技术方案如下：一种可重构超宽带功放谐波抑制电路，包括基片、FET开关管、开路短截线、微带传输线，在基片上依次集成多个微带线传输线，相邻的微带线传输线之间并联第一FET开关管、第一开路短截线、第二FET开关管、第二开路短截线；

当不需要进行谐波抑制时，通过控制信号，使所有的第一FET开关管、第二FET开关管处于截止状态；当需要进行功率放大器的低频段谐波抑制时，通过控制信号，使所有的第一FET开关管、第二FET开关管处于导通状态；当需要进行功率放大器的高频段谐波抑制时，通过控制信号，使所有的第一FET开关管处于导通状态、所有的第二FET开关管处于截至状态。

进一步的，所述微带传输线的数量由谐波频段的宽度及抑制度决定。

进一步的，所述基片采用GaN半导体材料制作实现。

进一步的，所述FET开关管采用GaN半导体材料制作实现。

进一步的，所述微带传输线及开路短截线采用薄膜镀金工艺连接在GaN半导体材料基片上。

进一步的，所述微带传输线的宽度按50欧母特性阻抗设计，长度由可重构超宽带功放谐波抑制电路工作频段的需求而定，一般取对应工作频段中心频率波长的四分之一为长度初值，再结合仿真优化得到最终长度值。

进一步的，所述开路短截线的宽度按高阻抗线设计，所述高阻抗是指特性阻抗高于100欧母以上；长度由可重构超宽带功放谐波抑制电路工作频段的需求而定，取对应陷波频段中心频率波长的四分之一为长度初值，再结合仿真优化得到最终长度值。

进一步的，所述GaN基FET开关管的器件参数由谐波抑制电路的工作频段、承受功率及通带插损的需求决定，控制信号电压为0V/-20V～-40V，其中0V时FET开关管处于导通状态，-20V～-40V时FET开关管处于截止状态。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：采用本发明的技术方案，可实现超宽带功率放大器带内谐波抑制及功能可重构；与现有技术相比，本发明提供了一种结构简单、低插损、低功耗、小型化、可重构的超宽带功率放大器带内谐波抑制电路设计方法。

附图说明

图1为本发明所述可重构超宽带功放谐波抑制电路结构示意图。

图中标记：W₀、W₁分别为微带传输线宽度和开路短截线宽度，L₀为微带传输线长度，L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆分别对应相应的并联开路短截线长度。

图2为本发明所述可重构超宽带功放谐波抑制电路结构基本单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明提供了一种可重构超宽带功放谐波抑制电路，其电路主要由基片、FET开关管、开路短截线、微带传输线组成。如图1所示，以4个微带传输线为例进行说明，在GaN半导体材料的基片1上集成微带传输线1、微带线传输线2、微带线传输线3、微带线传输线4，在微带传输线1和2之间并联GaN基FET开关管1、开路短截线1、GaN基FET开关管2、开路短截线2，在微带传输线2和3之间并联GaN基FET开关管3、开路短截线3、GaN基FET开关管4、开路短截线4，在微带传输线3和4之间并联GaN基FET开关管5、开路短截线5、GaN基FET开关管6、开路短截线6。

优选的，所述微带传输线、GaN基FET开关管及开路短截线的数量由谐波频段的宽度及抑制度决定，可以按附图2所示的基本单元进行级联而定。

优选的，所述微带传输线1～4及开路短截线1～6采用薄膜镀金工艺连接在GaN半导体材料基片上。

优选的，所述微带传输线1～4的宽度按50欧母特性阻抗设计，长度由可重构超宽带功放谐波抑制电路工作频段的需求而定。

优选的，所述开路短截线1～6的宽度按高阻抗线设计，长度由可重构超宽带功放谐波抑制电路工作频段的需求而定。

优选的，所述GaN基FET开关管1～6的器件参数由谐波抑制电路的工作频段、承受功率及通带插损的需求决定，控制信号电压为0V/-20V～-40V，其中0V时FET开关管处于导通状态，-28V～-40V时FET开关管处于截止状态。

所述主路微带传输线起对外与功放连接作用，同时实现通带微波功率信号的低差损传输；所述开路短截线起谐波抑制作用，其长度和宽度尺寸决定谐波抑制频段；所述GaN基FET开关管起谐波抑制电路选择的功能，通过控制信号控制其处于导通或截止的工作状态，从而实现超宽带功放谐波抑制电路的可重构。

当不需要进行谐波抑制时，通过控制信号，GaN基FET开关管1～GaN基FET开关管6全部处于截止状态，信号通过微带传输线正常输出；当需要进行功率放大器的低频段谐波抑制时，通过控制信号，GaN基FET开关管1～GaN基FET开关管6全部处于导通状态，低频段信号正常输出，低频段信号的二次谐波频段被抑制；当需要进行功率放大器的高频段谐波抑制时，通过控制信号，GaN基FET开关管1、GaN基FET开关管3、GaN基FET开关管5处于导通状态，GaN基FET开关管2、GaN基FET开关管4、GaN基FET开关管6处于截止状态，高频段信号正常输出，高频段信号的二次谐波频段被抑制。

本发明电路已在6～18GHz超宽带功率放大器中进行测试验证，其通过控制信号可将超宽带功放谐波抑制电路工作在微波直通6～18GHz和谐波抑制等模式，其中谐波抑制模式又可分谐波抑制频段12～15GHz(对应通带频段6～7.5GHz)和谐波抑制频段14～20GHz(对应通带频段7～10GHz)等两种工作模式可选。其直通工作时插损小于0.2dB，谐波抑制模式工作时通带插损小于0.7dB，对应谐波抑制度大于30dBc。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。