本实用新型专利技术公开了一种X波段单片功率放大器，包括单芯片，单芯片上集成有输入匹配电路、功率分配电路、三级PHEMT管放大器、功率合成电路和输出匹配电路；输入匹配电路的输入端与单芯片的外部信号输入端RF-IN相连接，用于接入外部信号输入源；输入匹配电路的输出端与功率分配电路的输入端相连接，功率分配电路的输出端与三级PHEMT管放大器的输入端相连接；三级PHEMT管放大器的输出端与功率合成电路的输入端相连接；功率合成电路的输出端与输出匹配电路的输入端相连接；输出匹配电路的输出端与单芯片的外部输出端RF-OUT相连接。本实用新型专利技术的X波段单片功率放大器，具有能够提高宽带性能、实现了功率放大器的宽带高功率输出、可靠性好等优点。
【技术实现步骤摘要】
X波段单片功率放大器
本技术涉及一种X波段单片功率放大器。
技术介绍
功率放大器是雷达通信、卫星通信、微波通信等领域中高灵敏度发射与接收机中 的关键部件，通过功率放大器实现信号的放大和功率的输出。 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit，单片微波集成电路)具有电路 损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点，并可 缩小的电子设备体积、减轻重量、降低价格，成为设计制造微波毫米波频段功率放大集成电 路的最佳选择之一。采用MMIC工艺技术的X波段功率放大器在雷达、无线通信与微波成像 等军民用途中有着广泛的应用。根据IEEE521-2002标准，X波段是指频率在8-12GHZ的无 线电波波段，在电磁波谱中属于微波。而在某些场合中，X波段的频率范围则为7-11. 2GHz。 通俗而言，X波段中的X即英语中的extended，表示扩展的调幅广播。 稳定性问题是功率放大器设计中的一个重点和难点，因为在较低频段内有很高的 增益和噪声，容易引起低频振荡，从而使整个电路不能稳定工作。为了降低低频振荡提高稳 定性，通常在多级放大器的级与级之间加入匹配电路，一般常采用阻容耦合电路的匹配结 构形式，该耦合电路采用较小的电阻和电容即可使电路达到稳定，但其需占用较大的电路 面积，且该匹配电路属于窄带结构，宽带性能较差，很难满足X波段功率放大器中对匹配电 路的宽带特性要求，难以实现功率放大器的宽带高功率输出。
技术实现思路
本技术是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种X波段单片功率 放大器，以提高宽带性能、实现功率放大器的宽带高功率输出。 本技术为解决技术问题采用以下技术方案。 X波段单片功率放大器，其结构特点是，包括单芯片，所述单芯片上集成有输入匹 配电路、功率分配电路、三级PHEMT管放大器（Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor，赝高电子迁移率晶体管)、功率合成电路和输出匹配电路；所述输入匹配电路 的输入端与单芯片的外部信号输入端RF-IN相连接，用于接入外部信号输入源；所述输入 匹配电路的输出端与所述功率分配电路的输入端相连接，所述功率分配电路的输出端与三 级PHEMT管放大器的输入端相连接；所述三级PHEMT管放大器的输出端与所述功率合成电 路的输入端相连接；所述所述功率合成电路的输出端与所述输出匹配电路的输入端相连 接；所述输出匹配电路的输出端与单芯片的外部输出端RF-0UT相连接，用于输出放大后的 信号。 本技术的X波段单片功率放大器的结构特点也在于： 所述三级PHEMT管放大器包括第一级PHEMT管放大器、第二级PHEMT管放大器、第 三级PHEMT管放大器、第一中间级功率分配合成及匹配电路和第二中间级功率分配合成及 匹配电路；所述第一级PHEMT管放大器的输入端与所述功率分配电路的输出端相连接，所 述第一级PHEMT管放大器的输出端与所述第一中间级功率分配合成及匹配电路的输入端 相连接；所述第一中间级功率分配合成及匹配电路的输出端与所述第二级PHEMT管放大器 的输入端相连接，所述第二级PHEMT管放大器的输出端与第二中间级功率分配合成及匹配 电路的输入端相连接；所述第二中间级功率分配合成及匹配电路的输出端与第三级PHEMT 管放大器的输入端相连接，所述第三级PHEMT管放大器的输出端与所述功率合成电路的输 入端相连接。 所述第一级PHEMT管放大器包括两个相互并联连接的PHEMT管和两个三级滤波电 路；所述第二级PHEMT管放大器包括八个相互并联连接的PHEMT管和两个三级滤波电路； 所述第三级PHEMT管放大器包括十六个相互并联连接的PHEMT管和两个三级滤波电路；所 述PHEMT管的栅极和漏极通过三级滤波电路与直流供电端连接；PHEMT管为采用0. 25um栅 宽的赝电高电子迁移率晶体管PHEMT制作而成； 所述第一级PHEMT管放大器、第二级PHEMT管放大器和第三级PHEMT管放大器的 相互并联的PHEMT管的栅极之间连接有电阻，漏极之间也连接有电阻。 所述电阻为用于降低和阻止奇模振荡的奇模电阻。 所述三级滤波电路为三级RC滤波电路。 与已有技术相比，本技术有益效果体现在： 本技术的X波段单片功率放大器，涉及微波毫米波集成电路设计、芯片制造 与流片封装
，特别涉及一种广泛应用于X波段各类有源雷达组件或相控阵雷达阵 列以及微波通信系统中的单芯片功率放大器的设计与制作。本技术的X波段单片功率 放大器，是在GaAs (砷化镓)基材上，采用0. 25um栅宽的赝电高电子迁移率晶体管（PHEMT) 工艺进行制造。X波段单片功率放大器由三级放大电路组成，第一级为小信号放大电路、 第二级为驱动放大电路、第三级为功率放大电路，级间设有匹配电路，另输入端口与输出端 口匹配至50欧姆。本技术专利采用0. 25 μ m的T型栅工艺提供了较小的电阻和非 常好的可靠性，具有输出功率高，效率高等优点，可降低芯片面积减小损耗，其单片尺寸为 4. 4mmX 4. 1mm，广泛的应用于X波段雷达与微波通信系统中。 本技术的X波段单片功率放大器，利用MMIC工艺制造，工作在X波段，具有能 够提高宽带性能、实现了功率放大器的宽带高功率输出、可降低芯片面积减小损耗且可靠 性好等优点。 【附图说明】 图1为本技术所提出的X波段单片功率放大器系统的整体框图。 图2为本技术所述X波段单片功率放大器的三级PHEMT管放大器的结构框 图。 图1和图2中标记：1单芯片，2输入匹配与功率分配电路，3三级PHEMT管放大器， 3-1第一级PHEMT管放大器，3-2第二级PHEMT管放大器，3-3第三级PHEMT管放大器，4输 出匹配及功率合成电路，5PHEMT管，6三级RC滤波电路，7第一中间级功率分配合成及匹配 电路，8奇模电阻，9第二中间级功率分配合成及匹配电路，10功率分配电路，11功率合成电 路。 以下通过【具体实施方式】，并结合附图对本技术作进一步说明。 【具体实施方式】 参见附图1和图2，X波段单片功率放大器，其包括单芯片1，所述单芯片1上集成 有输入匹配电路2、功率分配电路10、三级PHEMT管放大器3、功率合成电路11和输出匹配 电路4 ;所述输入匹配电路2的输入端与单芯片1的外部信号输入端RF-IN相连接，用于 接入外部信号输入源；所述输入匹配电路2的输出端与所述功率分配电路10的输入端相 连接，所述功率分配电路10的输出端与三级PHEMT管放大器3的输入端相连接；所述三级 PHEMT管放大器3的输出端与所述功率合成电路11的输入端相连接；所述所述功率合成电 路11的输出端与所述输出匹配电路4的输入端相连接；所述输出匹配电路4的输出端与单 芯片1的外部输出端RF-0UT相连接，用于输出放大后的信号。 所述三级PHEMT管放大器包括第一级PHEMT管放大器3-1、第二级PHEMT管放大器 3-2、第三级PHEMT本文档来自技高网...
【技术保护点】
X波段单片功率放大器，其特征是，包括单芯片(1)，所述单芯片(1)上集成有输入匹配电路(2)、功率分配电路(10)、三级PHEMT管放大器(3)、功率合成电路(11)和输出匹配电路(4)；所述输入匹配电路(2)的输入端与单芯片(1)的外部信号输入端RF‑IN相连接，用于接入外部信号输入源；所述输入匹配电路(2)的输出端与所述功率分配电路(10)的输入端相连接，所述功率分配电路(10)的输出端与三级PHEMT管放大器(3)的输入端相连接；所述三级PHEMT管放大器(3)的输出端与所述功率合成电路(11)的输入端相连接；所述所述功率合成电路(11)的输出端与所述输出匹配电路(4)的输入端相连接；所述输出匹配电路(4)的输出端与单芯片(1)的外部输出端RF‑OUT相连接，用于输出放大后的信号； 所述三级PHEMT管放大器均采用0.25um栅宽的PHEMT管工艺在GaAs基材上进行MMIC制造；芯片尺寸为4.4mm×4.1mm。
【技术特征摘要】
1. x波段单片功率放大器，其特征是，包括单芯片（1)，所述单芯片（1)上集成有输入匹 配电路（2)、功率分配电路（10)、三级PHEMT管放大器（3)、功率合成电路（11)和输出匹配 电路（4);所述输入匹配电路（2)的输入端与单芯片（1)的外部信号输入端RF-IN相连接， 用于接入外部信号输入源；所述输入匹配电路（2)的输出端与所述功率分配电路（10)的 输入端相连接，所述功率分配电路（10)的输出端与三级PHEMT管放大器（3)的输入端相连 接；所述三级PHEMT管放大器（3)的输出端与所述功率合成电路（11)的输入端相连接；所 述所述功率合成电路（11)的输出端与所述输出匹配电路（4)的输入端相连接；所述输出匹 配电路⑷的输出端与单芯片⑴的外部输出端RF-OUT相连接，用于输出放大后的信号； 所述三级PHEMT管放大器均采用0. 25um栅宽的PHEMT管工艺在GaAs基材上进行MMIC 制造；芯片尺寸为4. 4mmX4. 1謹。2. 根据权利要求1所述的X波段单片功率放大器，其特征是，所述三级PHEMT管放大 器包括第一级PHEMT管放大器（3-1)、第二级PHEMT管放大器（3-2)、第三级PHEMT管放大 器（3-3)、第一中间级功率分配合成及匹配电路（7)和第二中间级功率分配合成及匹配电 路（9);所述第一级PHEMT管放大器（3-1)的输入端与所述功率分配电路的输出端相连接， 所述第一级PHEMT管放大器（3-1)的输出端与所述第一中间级功率分配合成及匹配电路 (7)的输入端相连接；所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：张忠祥，陈明生，鲁世斌，范程华，张量，水泉，沈滨翼，靳振龙，许莹莹，
申请(专利权)人：合肥师范学院，安徽易科技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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