专利名称：用于放大脉冲射频信号的装置和方法
用于放大脉冲射频信号的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于放大脉冲信号的装置。
本发明用于放大脉冲调制射频(RF)信号。
总的来说，可以将本发明应用于所有脉冲射频发射链，例如应用于雷 达技术领域。
例如，放大脉冲射频信号的功率经常采用的解决方案利用
具有直流电压发射极电源的共基极C类双极性晶体管；
具有直流漏极电源和受控漏极电流的共源极AB类LDMOS晶体管。
第一种解决方案实施起来简单，没有脉冲信号时消耗的功率为零。但 是，它的增益相当低，效率有限，并且由于预偏置还会有脉冲底部失真。
第二种解决方案实施起来比较复杂，但是具有高增益，并且能够保证 脉冲的完整性。然而，在脉冲之间它还会存在剩余消耗。它的增益随温度 变化。由于晶体管偏置造成不必要的消耗，这一级的效率也打了折扣。
在IFF放大中，要对栅极电源电压进行调整，以获得给定的漏极电流 (静态偏置电流)。
这个电压也是仅仅在发射期间存在，以便消除发射期间以外的漏极电流。
用于自动控制静态漏极电流的已知系统有自动偏置系统，比如专利US 6573796中描述的系统。但是，如果得到的漏极电流脉冲由系统进行滤波以 便测量漏极电流，那么这一系统只能用于脉冲模式。
现有技术中的装置具有一些明显的缺点。
对于IFF (敌我识别)放大，在脉冲之间存在剩余消耗——与建立方波 脉冲的时间相比，利用脉冲栅极电压控制获得的晶体管导通时间很长(雷 达或IFF类型)。因此，需要对要放大的射频脉冲进行控制，以避免使它失
真，从而留下晶体管消耗功率的一段时间。
对于自动偏置系统，不能直接使用这种方式，这种方式还存在脉冲之间有剩余消耗(静态电流)的缺点。
总之，想要得到的最大增益越高，脉冲之间的功耗(更多地发热、更 低的效率)越大。
这样构成的放大级不能降低脉冲之间的剩余辐射。
本发明涉及用于放大脉冲射频信号的一种装置，它包括一个或多个晶 体管，每一个都包括漏极、栅极和源极，其特征在于它还包括利用射频脉 冲来同步漏极电源的装置。
本发明的装置具有如下显著优点
脉冲之间的消耗实际上是零，漏极电源是零或者几乎是零； 在脉冲之间，这样形成的级能够增加它的输入/输出隔离，达到 进来的已调制射频信号的调制深度，这样能够帮助减少脉冲之 间的剩余辐射，并且允许在上游使用较低性能的调制器；以及 由于漏极消耗被严格限制在要放大的射频脉冲持续期间，因此 没有栅极电压被提升到其最大值的风险。因此，这一装置工作 在最大增益上，而不必增大晶体管发热量。
通过参考附图，阅读下面对本发明示例性实施例的非限制性描述，会 了解本发明的其它特征和优点，在这些附图中
图l说明放大装置的结构；以及
图2说明脉冲和射频功率放大模式中的LDMOS晶体管。
图1说明脉冲模式中使用LDMOS晶体管的实例。
源1发送射频(RF)信号给调制器2，调制器2具有将信号转换成脉 冲的功能。然后将脉冲射频信号传送给本发明的放大器3。装置4具有控制 发送给调制器2的调制命令信号的功能，还具有控制放大器3的低损耗开 关打开、闭合的功能。它接收信号用于控制已调制信号的发射同步。
图2说明脉冲射频功率放大模式中的LDMOS晶体管。
晶体管的栅极G接收由栅极电源提供的经过频率调制的信号。漏极D 通过低损耗开关10连接到直流电源。开关IO由信号sync控制，用于同步 已调制信号的发射(图1)。仅仅在给漏极供电的时候存在漏极电流。高速双极性电压限幅器12，针对这种工作类型中固有的过电压提供有效保护， 其中限幅器12的限压值在漏极峰值电源和LDMOS晶体管漏-源击穿电压之 间。电容器ll用于射频去耦。
所需要的瞬时功率由储能电容器14 (小电容，根据发射极充电程度计 算出来)和串联小电阻(为了使损耗最低的精心选择)提供。
低损耗开关利用例如MOS功率晶体管实现。因此，很容易生产，并且
具有能够承受大峰值漏极电流以及具有低损耗的所有优点。 栅极的电源VG可以是
直流可变增益控制电压，例如可变增益放大器； 作为调制器使用的一级的调制信号；
栅极电压是幅度可控的；静态漏极电流的调整；这一级射频增 益的调整。
本发明的方法能够用于根据脉冲信号发射的同步信号控制开关10的打 开和闭合。例如，根据发射的信号来控制晶体管的漏极电源。根据要发射 的射频脉冲的位置来给漏极供电。还可以通过应用可变直流电压来控制晶 体管的栅极电压。根据一种替换实施方式，通过应用给定波形的调制信号 来控制晶体管的栅极电压。
权利要求
1.一种用于放大脉冲射频信号的装置，包括一个或多个晶体管，每一个都包括漏极、栅极和源极，其特征在于它还包括装置(4)，用于利用射频脉冲来同步漏极电源。
2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于所述晶体管的栅极电源是直 流可变增益控制电压。
3. 如权利要求l所述的装置，其特征在于所述晶体管的栅极电源是具 有给定波形的调制信号。
4. 一种放大脉冲射频信号的方法，其特征在于包括根据发射的信号控 制晶体管漏极电源的至少一个步骤。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于通过施加可变直流电压来控 制晶体管的栅极电压。
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于通过施加给定波形的调制信 号来控制晶体管的栅极电压。
全文摘要
放大脉冲射频信号的装置和方法，包括一个或多个晶体管，每一个都包括漏极、栅极和源极，其特征在于它还包括利用射频脉冲来同步漏极电源的装置。
文档编号H03F3/193GK101297476SQ200680040235
公开日2008年10月29日 申请日期2006年8月30日 优先权日2005年8月30日
发明者A·勒唐普勒 申请人:塔莱斯公司