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CN107332523B - 一种抑制频率牵引效应的功率放大器 - Google Patents

一种抑制频率牵引效应的功率放大器 Download PDF

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CN107332523B CN201710433099.8A CN201710433099A CN107332523B CN 107332523 B CN107332523 B CN 107332523B CN 201710433099 A CN201710433099 A CN 201710433099A CN 107332523 B CN107332523 B CN 107332523B
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Abstract

本发明提出一种抑制频率牵引效应的功率放大器，其包括：由晶体管M1和M2组合构成的差分放大管、由晶体管M3和M4组合构成的偏置管、二阶滤波电容C1和C2，以及差分磁场谐振器；所述晶体管M1与晶体管M3相连，所述晶体管M2与晶体管M4相连；晶体管M1的控制极由输入二阶滤波电容C1接地，并作为功率放大器的信号输入正；晶体管M2的控制极由输入二阶滤波电容C2接地，并作为功率放大器的信号输入负；所述晶体管M1和M2分别经所述差分磁场谐振器连接电源端；所述晶体管M3和M4的控制极共由连接偏置电压输入。本实用新开幕地采用差分磁场谐振器和偶次滤波电容，可以大幅抑制功率放大器产生的二次谐波干扰信号，从而降低直接上变频发射机的频率牵引效应。

Description

一种抑制频率牵引效应的功率放大器
技术领域
本发明涉及一种抑制频率牵引效应的功率放大器。
背景技术
直接上变频发射机由于结构简单、易于实现，所以在集成电路中得到了广泛的应用。然而由于直接上变频发射机中的锁相环（PLL）的频率和最终发射信号的频率是相同的，这就导致了发射信号会对锁相环进行干扰，而干扰信号通过PLL再次进入发射机，导致了频谱再生效应，恶化了发射信号的质量。而功率放大器是直接上变频发射机的重要组成部分，起到将信号放大发射出去的作用，而其本身固有的二次谐波是导致频率牵引发生的重要原因。
目前采用的功率放大器（参照附图1）采用放大对管M1和M2对输入的信号进行放大，M3和M4起到偏置的作用，经M1和M2放大的电流信号在RL1和RL2上转换成电压信号发射出去。此结构有两个非常明显的缺点：
1）如果谐振网络设计不合理会产生非常大的二次谐波分量，此二次谐波分量会辐射出去，从而产生了频率牵引效应。
2）没有偶次滤波电容，导致在地线上会产生非常大的二次电流谐波分量，次分量会通过地线耦合到其他模块，从而产生频率牵引效应。
发明内容
为克服背景技术中提及的问题，本发明提出一种抑制频率牵引效应的功率放大器，采用差分磁场谐振器和偶次滤波电容，可以大幅抑制功率放大器产生的二次谐波干扰信号，从而降低直接上变频发射机的频率牵引效应。
具体技术内容如下：
一种抑制频率牵引效应的功率放大器，其包括：由晶体管M1和M2组合构成的差分放大管、由晶体管M3和M4组合构成的偏置管、二阶滤波电容C1和C2，以及差分磁场谐振器；
所述晶体管M1与晶体管M3相连，所述晶体管M2与晶体管M4相连；晶体管M1的控制极由输入二阶滤波电容C1接地，并作为功率放大器的信号输入正；晶体管M2的控制极由输入二阶滤波电容C2接地，并作为功率放大器的信号输入负；所述晶体管M1和M2分别经所述差分磁场谐振器连接电源端；所述晶体管M3和M4的控制极共由连接偏置电压输入；
所述差分磁场谐器包括片上集成谐振电感、共模滤波电容C3以及二阶滤波电容C4和C5；所述片上集成谐振电感具有连接共模滤波电容C3的第一接触脚，连接二阶滤波电容C4的第二接触脚，和连接二阶滤波电容C5的第三接触脚，该第一接触脚、第二接触脚和第三接触脚分别经共模滤波电容C3、二阶滤波电容C4和C5接地；其中，所述第一接触脚连接至所述电源端，所述第二接触脚连接所述晶体管M2，且二者的连接点作为功率放大器的输出正，所述第三接触脚连接所述晶体管M1，且二者的连接点作为功率放大器的输出负。
进一步的，所述片上集成谐振电感为偶次绕线。
本发明的有益效果是：解决了现有直接上变频发射机固有的频率牵引问题，通过在发射机的功率放大器上加入输入滤波电容和差分磁场谐振器来限制二次谐波的产生，从而降低了对上变频发射机VCO（压控振荡器）的频率牵引效应。
附图说明
图1为现有的功率放大器的实现原理图。
图2 为本发明的抑制频率牵引效应的功率放大器的实现原理图。
图3为本发明的差分磁场谐振器的实现原理图。
具体实施方式
如下结合附图2-3，对本申请方案作进一步描述：
一种抑制频率牵引效应的功率放大器，其特征在于，包括：由晶体管M1和M2组合构成的差分放大管、由晶体管M3和M4组合构成的偏置管、二阶滤波电容C1和C2，以及差分磁场谐振器；
所述晶体管M1与晶体管M3相连，所述晶体管M2与晶体管M4相连；晶体管M1的控制极由输入二阶滤波电容C1接地，并作为功率放大器的信号输入正；晶体管M2的控制极由输入二阶滤波电容C2接地，并作为功率放大器的信号输入负；所述晶体管M1和M2分别经所述差分磁场谐振器连接电源端；所述晶体管M3和M4的控制极共由连接偏置电压输入；
所述差分磁场谐器包括偶次绕线的片上集成谐振电感、共模滤波电容C3以及二阶滤波电容C4和C5；所述片上集成谐振电感具有连接共模滤波电容C3的第一接触脚，连接二阶滤波电容C4的第二接触脚，和连接二阶滤波电容C5的第三接触脚，该第一接触脚、第二接触脚和第三接触脚分别经共模滤波电容C3、二阶滤波电容C4和C5接地；其中，所述第一接触脚连接至所述电源端，所述第二接触脚连接所述晶体管M2，且二者的连接点作为功率放大器的输出正，所述第三接触脚连接所述晶体管M1，且二者的连接点作为功率放大器的输出负。
工作原理说明：
射频有用信号通过差分放大管（晶体管M1和M2）和偏置管（晶体管M3和M4）提供合适的电压偏置后，会放大为电流信号，该电流信号经过差分磁场谐振器滤除、二阶滤波电容C1和C2滤除二次谐波后，转换成电压信号发射出去。
在差分放大管中，晶体管M1和M2用在于将输入的差分信号进行放大，产生所需强度的差分射频信号。
在偏置管中，晶体管M3和M4用在于为功率放大器提供合适的电流。
在差分磁场谐振器中，通过共模滤波电容C3进行共模滤波以限制二次谐波在电源端和地上的传导；具体是，共模滤波电容C3要和片上集成谐振电感在有用信号的二倍频上，形成一个对二次谐波的抑制电路，这个抑制电路会抑制大部分从片上集成谐振电感流向地的二次谐波电流。同时，为了防止工艺上的偏差导致共模滤波电容C3和片上集成谐振电感谐振频率有偏差，二阶滤波电容C1、C2、C4和C5将在二次谐波电流经过差分磁场谐振器之前进行滤波，减小功率放大器二次谐波对其他模块的辐射，从而减小频率牵引现象的发生。
片上集成谐振电感，即用于谐振的片上电感，其采用偶数圈绕线以限制二次谐波的辐射。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种抑制频率牵引效应的功率放大器，其特征在于，包括：由晶体管M1和M2组合构成的差分放大管、由晶体管M3和M4组合构成的偏置管、二阶滤波电容C1和C2，以及差分磁场谐振器；
所述晶体管M1与晶体管M3相连，所述晶体管M2与晶体管M4相连；晶体管M1的控制极由输入二阶滤波电容C1接地，并作为功率放大器的信号输入正；晶体管M2的控制极由输入二阶滤波电容C2接地，并作为功率放大器的信号输入负；所述晶体管M1和M2分别经所述差分磁场谐振器连接电源端；所述晶体管M3和M4的控制极共由连接偏置电压输入；
所述差分磁场谐振器包括片上集成谐振电感、共模滤波电容C3以及二阶滤波电容C4和C5；所述片上集成谐振电感具有连接共模滤波电容C3的第一接触脚，连接二阶滤波电容C4的第二接触脚，和连接二阶滤波电容C5的第三接触脚，该第一接触脚、第二接触脚和第三接触脚分别经共模滤波电容C3、二阶滤波电容C4和C5接地；其中，所述第一接触脚连接至所述电源端，所述第二接触脚连接所述晶体管M2，且二者的连接点作为功率放大器的输出正，所述第三接触脚连接所述晶体管M1，且二者的连接点作为功率放大器的输出负。
2.根据权利要求1所述的抑制频率牵引效应的功率放大器，其特征在于：所述片上集成谐振电感为偶次绕线。
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