一种高性能的宽带自举激励管芯结构制造技术

本发明专利技术公开了一种高性能的宽带自举激励管芯结构。本发明专利技术第一电阻R1、第一电容C1的一端均为射频输入端，第一电阻R1、第一电容C1的另一端与第一晶体管M1的基极相连接，第一晶体管M1的集电极与第二晶体管M2的发射极相连接，第一晶体管M1的发射极接地；第二晶体管M2的集电极外接三路，一路为射频输出端，输出射频信号；另一路外接漏极偏置电源VDD；再一路与第三电容C3的一端相连接；第三电容C3的另一端与第二晶体管M2的基极、第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与栅极偏置电源Vg相连接，第二电容C2的另一端接地。本发明专利技术管芯结构具有高输出功率，高效率，高稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信领域，尤其涉及一种高性能的宽带自举激励管芯结构。
技术介绍
单片集成的微波功率放大器作为无线发射机的主要组成部分，在导航、卫星地面站、雷达、电子对抗设备、通信研究中都占据着重要位置，有着广泛的应用，近年来发展极其迅速。为满足各适用领域·对单片功率放大器的更高功率、更高效率、更高可靠性和更宽带宽的要求，开发高压、高效、大功率的单片功率放大器成为必然趋势。而传统的MMIC功率放大器设计过程中，管芯的设计通常采用若干BJT并联的形式，这种功率合成的方式本质上采用的是电流合成的方法。这种方法在带宽方面有它固有的局限性，因为采用并联形式的管芯所需的最佳负载阻抗通常都很小，使得输出匹配网络的Q值通常都很大，从而在带宽方面没有任何优势，很难用在一些对带宽有严格要求的功率放大器中。同时由于BJT是并联的，所以集电极输出的电压摆幅受限于单个晶体管的击穿电压，为了避免BJT进入击穿区，从而使得集电极输出的射频信号的电压摆幅很难做得很大，也一定程度上限制了输出功率的进一步提高，也因此传统的并联形式的管芯结构在增益和效率方面受到了一定限制。针对传统的并联BJT构成功率放大器管芯所带来的在带宽，输出功率，效率方面的不足之处，有一种采用串联BJT构成功率放大器管芯的方法，而传统的串联BJT构成功率放大器管芯的结构称为cascode结构，本专利技术更在传统串联形式的cascode结构的基础上形成一种新的串联BJT的自举激励结构，可以在保证稳定性的前提下提高功率放大器的工作带宽，输出功率和功率附加效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种高性能的宽带自举激励管芯结构。该管芯结构具有高输出功率，高效率，高稳定性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下 本专利技术包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第一晶体管Ml、第二晶体管M2、栅极偏置电源Vg、漏极偏置电源VDD ； 第一电阻Rl、第一电容Cl的一端均为射频输入端，外接射频输入信号，第一电阻Rl、第一电容Cl的另一端与第一晶体管Ml的基极相连接，第一晶体管Ml的集电极与第二晶体管M2的发射极相连接，第一晶体管Ml的发射极接地；第二晶体管M2的集电极外接三路，一路为射频输出端，输出射频信号；另一路外接漏极偏置电源VDD ;再一路与第三电容C3的一端相连接；第三电容C3的另一端与第二晶体管M2的基极、第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与栅极偏置电源Vg相连接，第二电容C2的另一端接地。本专利技术有益效果如下本专利技术所述的管芯结构中，第一晶体管Ml、第二晶体管M2构成所述的共射共基结构，即自举激励结构，为本专利技术的核心结构。这种结构所需要的最佳负载阻抗比传统并联BJT形式的管芯结构要大得多，因此输出匹配网络的Q值就会小很多，从而导致这种结构的工作带宽能够大大提高。本专利技术射频信号通过第一电容Cl与第一电阻Rl构成的并联网络输入到第一晶体管Ml的基极，第二晶体管M2的基极馈电支路上加有第二电阻R2，一方面是馈电需要，一方面第二电阻R2也保证了第二晶体管M2集电极输入阻抗的实部为正，用以保证管芯的带内稳定性；第二晶体管M2的集电极和基极之间添加了一个第三电容C3，该电容可提高整个管芯的稳定性。与传统的cascode结构中第二晶体管M2的基极直接接地的情况相比，本专利技术第二 晶体管M2的基极没有直接接地，而是通过第二电容C2接地，第二电容C2 —方面与第二晶体管M2内寄生电容Cbe形成分压网络，保证基极上的电压不为零，使第二晶体管M2的集电极和基极之间的电压能够位于击穿电压以下，另一方面为前级第一晶体管Ml提供最佳负载阻抗，保证能够输出最大的功率。本专利技术在频率小于18GHz时，功率和效率明显，因为此时输入阻抗和最佳负载阻抗接近纯组，两个晶体管上的电流摆幅一致，电压合成同相，合成效率高。本专利技术无需冗长的传输线，使得芯片的封装密度很大，版图面积很小，因此这种结构减小了芯片的制造成本。附图说明图I是本专利技术电路示意 图中，第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第一晶体管Ml、第二晶体管M2、栅极偏置电源Vg、漏极偏置电源VDD。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图I所示，一种高性能的宽带自举激励管芯结构，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第一晶体管Ml、第二晶体管M2、栅极偏置电源Vg、漏极偏置电源VDD ； 第一电阻Rl、第一电容Cl的一端均为射频输入端，外接射频输入信号，第一电阻Rl、第一电容Cl的另一端与第一晶体管Ml的基极相连接，第一晶体管Ml的集电极与第二晶体管M2的发射极相连接，第一晶体管Ml的发射极接地；第二晶体管M2的集电极外接三路，一路为射频输出端，输出射频信号；另一路外接漏极偏置电源VDD ;再一路与第三电容C3的一端相连接；第三电容C3的另一端与第二晶体管M2的基极、第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与栅极偏置电源Vg相连接，第二电容C2的另一端接地。本专利技术所述的管芯结构中，第一晶体管Ml、第二晶体管M2构成所述的共射共基结构，即自举激励结构，为本专利技术的核心结构。这种结构所需要的最佳负载阻抗比传统并联BJT形式的管芯结构要大得多，因此输出匹配网络的Q值就会小很多，从而导致这种结构的工作带宽能够大大提高。但是输入阻抗同单一 BJT的基本一样，因此输入匹配网络能够做的比较简单。同时由于两个BJT是串联结构，本质上是一种电压合成方式，这样落在每个晶体管上的电压摆幅就小了，这样就不容易造成晶体管的击穿，某种程度上也解决了晶体管击穿电压小容易击穿的问题，等效地，总的管芯输出的最大电压摆幅相对于并联BJT的结构就会大大增加，从而能够提高功率放大器最终的输出功率。 如图I所示，射频信号通过第一电容Cl与第一电阻Rl构成的并联网络输入到第一晶体管Ml的基极，其中第一电容Cl与第一电阻Rl主要是为了削减管芯在低频段的增益，保证管芯在低频段的稳定性。同时第二晶体管M2是带内不稳定的主要来源，因为第二晶体管M2的发射极带有第一晶体管Ml在集电极输出的容性负载，使得第二晶体管M2的集电极输入阻抗产生负阻抗。因此在第二晶体管M2的基极馈电支路上加上第二电阻R2，一方面是馈电需要，一方面第二电阻R2也保证了第二晶体管M2集电极输入阻抗的实部为正，用以保证管芯的带内稳定性。同时，与传统的cascode结构中第二晶体管M2的基极直接接地的情况相比，此处第二晶体管M2的基极没有直接接地，而是通过第二电容C2接地，第二电容C2 —方面与第二晶体管M2内寄生电容Cbe形成分压网络，保证基极上的电压不为零，使第二晶体管M2的集电极和基极之间的电压能够位于击穿电压以下，另一方面为前级第一晶体管Ml提供最佳负载阻抗，保证能够输出最大的功率。本专利技术在频率小于18GHz时，功率和效率明显，因为此时输入阻抗和最佳负载阻抗接近纯组，两个晶体管上的电流摆幅一致，电压合成同相，合成效率高，随着频率的增加，每个晶体管上的电压摆幅由于寄生电抗的关系，会出现相位的偏差，导致电压合成效率降低，为了改善这种情况，采用增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能的宽带自举激励管芯结构，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一晶体管M1、第二晶体管M2、栅极偏置电源Vg、漏极偏置电源VDD；其特征在于：第一电阻R1、第一电容C1的一端均为射频输入端，外接射频输入信号，第一电阻R1、第一电容C1的另一端与第一晶体管M1的基极相连接，第一晶体管M1的集电极与第二晶体管M2的发射极相连接，第一晶体管M1的发射极接地；第二晶体管M2的集电极外接三路，一路为射频输出端，输出射频信号；另一路外接漏极偏置电源VDD；再一路与第三电容C3的一端相连接；第三电容C3的另一端与第二晶体管M2的基极、第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与栅极偏置电源Vg相连接，第二电容C2的另一端接地。

【技术特征摘要】
1.一种高性能的宽带自举激励管芯结构，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第一晶体管Ml、第二晶体管M2、栅极偏置电源Vg、漏极偏置电源VDD ;其特征在于 第一电阻Rl、第一电容Cl的一端均为射频输入端，外接射频输入信号，第一电阻Rl、第一电容Cl的另一端与第一晶体管Ml的基极相连接，第一晶体管Ml的集电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁发新，黄正亮，李博，
申请(专利权)人：浙江铖昌科技有限公司，
类型：发明
国别省市：