本发明涉及一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，属于功率放大器。
背景技术：
1、随着科学技术的进步，通信系统对频段宽度提出了更高的要求，其趋势是要求系统电路向宽频段，多波段方向发展，同时在扩展带宽的同时保持优越的低功耗指标以尽可能长时间工作。功率放大器作为射频通信系统中的关键电路，是整个发射系统中功率最大的环节，它的功耗指标基本上决定了整个发射系统的功耗指标，因此如何在扩展带宽的同时保持优越的效率指标是一个值得关注的问题。
2、目前针对上述问题的解决方法有宽带功率放大器电路设计方法，双波段功率放大器设计方法和频率可重构功率放大器设计方法3种。其中，宽带功率放大器设计方法通常是以牺牲带内性能为代价的，这导致了工作频带内电路的功耗较大；双波段功率放大器设计方法通常是利用高频时微带传输线具有电长度和特性阻抗两个设计参量来实现两个频点时不同阻抗的匹配,但是这对电路仿真模型具有较高的要求，若模型不准确导致晶体管阻抗点提取存在偏差进而导致电路频段偏移，会导致后期电路的调试有较大的困难；频率可重构功率放大器设计方法通常是利用可重构器件如pin二极管，可变电容和mems开关等对匹配网络进行合理切换来对不同频段下的阻抗进行匹配，具有设计方法简单，设计电路灵活的特点。
3、现有的可重构功率放大器设计技术基本上都工作于l,s波段，其电路设计特点是全部基于纯微带传输线结构，同时其匹配电路在理论推导过程中忽略了各个微带传输线之间相互的电磁场干扰，这对软件的物理仿真模型提出了较高的要求，若晶体管的输出功率较大，一般很难精确的在软件中模拟晶体管的物理行为。在这种情况下，纯微带传输线结构的匹配电路不易于电路的后期调试。因此目前相关报道的文献里关于双频段可重构功率放大器中，电路的输出功率基本都仅仅维持在10w左右，而鲜有100w量级功率放大器的文献报道。
4、而目前少有的关于100w级可重构功率放大器电路中，其电路工作频段为宽频段可重构结构，这导致在工作带宽内为了兼顾整个宽频带宽的性能，在整体频带上仍然牺牲了一定的带内性能，因此导致工作时电路部分频段效率较低的情况，这对于要求在两个相距较远频段进行工作但连续带宽要求不高的情况是没有必要的。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：提供一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，以解决上述现有技术中存在的问题。
2、本发明采取的技术方案为：一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，包括输入匹配电路、输入偏置电路、功率放大晶体管、频率可重构输出匹配电路和输出偏置电路，输入匹配电路和输入偏置电路并联连接到功率放大晶体管的g极，功率放大晶体管的s极接地，功率放大晶体管的d极接频率可重构输出匹配电路和输出偏置电路，输入匹配电路采用宽带匹配网络形式。
3、进一步地，上述功率放大晶体管的d极还连接有电源供电端vd。
4、进一步地，上述d极连接到电感l1的一端，电感l1的另一端与电源供电端vd之间连接有并联的电容c12、电容c13和电容c14，电容c12、电容c13和电容c14另一端接地。
5、进一步地，上述输入匹配电路包括依次串接的射频输入端rfin、电容c_blockin、微带传输线tl1、微带传输线tl2、微带传输线tl3和微带传输线tl4，电容c_blockin与微带传输线tl1、微带传输线tl1与微带传输线tl2、微带传输线tl2与微带传输线tl3和微带传输线tl3与微带传输线tl4之间分别连接有电容c1、电容c2、电容c3和电容c4，电容c1、电容c2、电容c3和电容c4另一端接地，微带传输线tl4连接到功率放大晶体管的g极。
6、进一步地，上述输入偏置电路包括电阻r1、电阻r2、电容c5、电容c6和电容c7，电阻r1的一端连接到功率放大晶体管的g极，电阻r1的另一端连接到电阻r2、电容c5、电容c6和电容c7的一端以及电压端vg，电阻r2、电容c5、电容c6和电容c7的另一端接地。
7、进一步地，上述频率可重构输出匹配电路包括微带传输线tl5、微带传输线tl6、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11和电容c_blockout，微带传输线tl5、微带传输线tl6和电容c_blockout依次串接，微带传输线tl5和c_blockout的另一端分别连接到功率放大晶体管的d极和射频输出端rfout，微带传输线tl5与微带传输线tl6之间连接到电容c8和电容c10的一端，电容c8的另一端接地，电容c10的另一端连接到pin开关组偏置电路一，微带传输线tl6与电容c_blockout之间连接电容c9和电容c11的一端，电容c9的另一端连接到pin开关组偏置电路二，其中，电容c8、电容c9和电容c11与微带传输线tl5和tl6组成390mhz的匹配网络，电容c8、电容c10和电容c11与微带传输线tl5和tl6组成860mhz的匹配网络。
8、进一步地，上述pin开关组偏置电路一和pin开关组偏置电路二均包括pin开关组、电感l2、电阻r3和电容c15，pin开关组采用三个单向二极管并联组成，三个单向二极管的负极接地，三个单向二极管的正极连接到电感l2的一端和电容c10的另一端，电感l2的另一端连接到电阻r3和电容c15的一端，电阻r3的另一端连接到电压端v_pin，电容c15的另一端接地。
9、进一步地，上述频率可重构输出匹配电路中：设频率f1下对应的匹配网络为tl5、tl6、c8、c9和c11，频率f2下对应的匹配网络为tl5、tl6、c8、c10和c11且f1＝mf2，m为频率f1和频率f2的比值，则输出匹配网络应该满足的匹配条件为：
10、
11、式中，
12、
13、
14、c1＝z6-x1tanθ6-ωc9z6x1-ωc9z62tanθ6
15、c2＝z6-x2tanθ6-ωc9z6x2-ωc9z62tanmθ6
16、d1＝ωc9z6r1+r1tanθ6
17、d2＝ωc9z6r2+r2tanmθ6
18、其中，a1＝z5-x1tanθ5-ωc8z5x1-ωc8z52tanθ5，a2＝z5-x2tanθ5-ωc8z5x2-ωc8z52tanmθ5，b1＝ωc8z5r1+r1tanθ5，b2＝ωc8z5r2+r2tanmθ5，ω、z5、θ5和c8分别表示工作频率对应的角频率、微带传输线tl5的阻抗、微带传输线tl5的电长度和电容c8的容抗；z6、θ6、c9分别表示表示微带传输线tl6的阻抗、微带传输线tl6的电长度和电容c9的容抗；x1和r1表示频率f1的负载虚部阻抗和实部阻抗；x2和r2表示频率f2的负载虚部阻抗和实部阻抗。
19、本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
20、(1)本发明中输入匹配电路采用宽带匹配电路形式，虽然会导致频带内阻抗匹配的偏差，但由于晶体管输入端的阻抗匹配范围大，并不会造成太大的增益损失，因而电路结构简单、易实现；本发明中输出匹配电路采用频率可重构电路形式，可以精确的实现不同频段下晶体管输出端的阻抗匹配，进而可以在整个工作频段范围内获得最佳的输出功率和效率；
21、(2)本发明能够在控制输出匹配电路不同状态的情况下实现双频段功率输出，具体为当图1中的pin开关组一开关导通，pin开关组二开关断开时，电路可以实现860mhz频率下的功率放大，反之当图1中的pin开关组一开关断开，pin开关组二开关导通时，电路可以实现390mhz频率下的功率放大。
22、(3)本发明中输出匹配电路的频率可重构电路中，每个pin开关组都采用了3个pin二极管并联的方法提高了开关的整体功率处理能力，使得电路能够处理100w功率级别的大功率输出。同时，pin二极管的并联使用还有效降低了开关的整体导通电阻，使得开关在导通时产生的谐波减少，从而进一步提高了电路的效率。其电路性能测试结果如图2所示，当电路工作于390mhz时，可以获得的输出功率为112.2w，效率为64％；当电路工作于860mhz时，可以获得的输出功率为102w，效率为60.4％。
23、(4)本发明中输出匹配电路采用混合匹配电路形式，在后期匹配电路出现频率偏移时，可以很方便的对设计的匹配电容进行切换，这大大降低了后期电路调试工作的便利性。
1.一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，其特征在于：包括输入匹配电路、输入偏置电路、功率放大晶体管、频率可重构输出匹配电路和输出偏置电路，输入匹配电路和输入偏置电路并联连接到功率放大晶体管的g极，功率放大晶体管的s极接地，功率放大晶体管的d极接频率可重构输出匹配电路和输出偏置电路，输入匹配电路采用宽带匹配网络形式。
2.根据权利要求1所述的一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，其特征在于：功率放大晶体管的d极还连接有电源供电端vd。
3.根据权利要求2所述的一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，其特征在于：d极连接到电感l1的一端，电感l1的另一端与电源供电端vd之间连接有并联的电容c12、电容c13和电容c14，电容c12、电容c13和电容c14另一端接地。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，其特征在于：输入匹配电路包括依次串接的射频输入端rfin、电容c_blockin、微带传输线tl1、微带传输线tl2、微带传输线tl3和微带传输线tl4，电容c_blockin与微带传输线tl1、微带传输线tl1与微带传输线tl2、微带传输线tl2与微带传输线tl3和微带传输线tl3与微带传输线tl4之间分别连接有电容c1、电容c2、电容c3和电容c4，电容c1、电容c2、电容c3和电容c4另一端接地，微带传输线tl4连接到功率放大晶体管的g极。
5.根据权利要求4所述的一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，其特征在于：输入偏置电路包括电阻r1、电阻r2、电容c5、电容c6和电容c7，电阻r1的一端连接到功率放大晶体管的g极，电阻r1的另一端连接到电阻r2、电容c5、电容c6和电容c7的一端以及电压端vg，电阻r2、电容c1、电容c5、电容c6和电容c7的另一端接地。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，其特征在于：频率可重构输出匹配电路包括微带传输线tl5、微带传输线tl6、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11和电容c_blockout，微带传输线tl5、微带传输线tl6和电容c_blockout依次串接，微带传输线tl5和c_blockout的另一端分别连接到功率放大晶体管的d极和射频输出端rfout，微带传输线tl5与微带传输线tl6之间连接到电容c8和电容c10的一端，电容c8的另一端接地，电容c10的另一端连接到pin开关组偏置电路一，微带传输线tl6与电容c_blockout之间连接电容c9和电容c11的一端，电容c9的另一端连接到pin开关组偏置电路二，其中，电容c8、电容c9和电容c11与微带传输线tl5和tl6组成390mhz的匹配网络，电容c8、电容c10和电容c11与微带传输线tl5和tl6组成860mhz的匹配网络。
7.根据权利要求6所述的一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构，其特征在于：pin开关组偏置电路一和pin开关组偏置电路二均包括pin开关组、电感l2、电阻r3和电容c15，pin开关组采用三个单向二极管并联组成，三个单向二极管的负极接地，三个单向二极管的正极连接到电感l2的一端和电容c10的另一端，电感l2的另一端连接到电阻r3和电容c15的一端，电阻r3的另一端连接到电压端v_pin，电容c15的另一端接地。
8.根据权利要求6所述的一种100w级大功率双频段可重构功率放大器电路结构的测试方法，其特征在于：频率可重构输出匹配电路中：设频率f1下对应的匹配网络为tl5、tl6、c8、c9和c11，频率f2下对应的匹配网络为tl5、tl6、c8、c10和c11且f1＝mf2，m为频率f1和频率f2的比值，则输出匹配网络应该满足的匹配条件为：
