一种准芯片功率放大器制造技术

本实用新型专利技术涉及电子通信领域，具体涉及一种级联型准芯片功率放大器，其提供一种准芯片功率放大器，包括输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块、放大器管芯以及输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块，输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块连接到所述放大器管芯的栅极，所述放大器管芯的漏极连接到输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块；所述放大器管芯用于对输入信号进行放大；所述偏置电路用于对射频信号进行扼流并为放大器管芯提供栅极电压。一方面采用砷化镓材料在节约成本的同时，有利于放大器小型化。另一方面采用氮化镓材料制作有源功率放大器管芯，满足功率放大器对材料的高频、大功率和高热导率要求。

【技术实现步骤摘要】
一种准芯片功率放大器
本技术涉及电子通信领域，具体涉及一种级联型准芯片功率放大器。
技术介绍
功率放大器作为通信、雷达等各类无线电系统中重要的组成部分之一，其性能很大程度上决定了整机性能的好坏。随着有源相控阵技术和无线通讯技术的发展，系统对功率放大器的需求越来越大，同时对其体积、成本、效率和线性度等方面要求也越来越高。传统功率放大器的实现方式一般分为两种，一种是基于集成电路与分立元件的混合集成电路，优点是设计灵活、成本低，缺点是体积大、调试量大；另外一种是微波芯片集成电路(MMIC)，将所有元器件集成在一个芯片上，优点是一致性好、稳定性好、体积小，缺点是开发成本高、受特定工艺限制多。MMIC具有稳定性好、体积小等优势，被广泛应用于功率放大器的设计和使用中。制作MMIC的主要衬底材料有砷化镓(GaAs)材料和氮化镓(GaN)材料。相对于GaAs材料，GaN功率放大器芯片的主要优势表现在有源GaN功放管：采用GaN制作的功放管饱和电子速率高、击穿电压大、导热率高，这些优势是GaAs功放管所不具备的。但是在GaN功率放大器芯片的设计和使用中，往往无源器件尤其是电感占用面积较多，使得芯片面积较大，而GaN材料由于其介电常数等方面的原因，其匹配电路的面积大于GaAs，加之材料固有成本高于GaAs，使得GaN芯片放大器的成本较高。功率放大器为实现所要求的高功率，往往需要多级功率放大器级联，这就涉及到前级功率放大器和后级之间的连接和匹配。常见的方法是分别设计前后级功率放大器的放大和匹配电路，再将前级功率放大器的输出与后级功率放大器的输入级联。作为后级输出大功率的GaN准芯片功率放大器，其输入匹配和偏置电路依然可以使用GaAs材料制作，再与前级放大器连接。前级功率放大器往往不需要输出很大的功率，GaAs材料制作能够满足要求，采用GaN制作前级功率放大器不能完全发挥GaN的优势，同时造成成本升高。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服以往混合集成电路设计的功率放大器不利于小型化以及功率放大器完全采用GaN材料制作成本高的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种准芯片功率放大器，包括输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块、放大器管芯以及输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块，所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块连接到所述放大器管芯的栅极，所述放大器管芯的漏极连接到输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块；所述放大器管芯用于对输入信号进行放大；所述输入/输出匹配电路用于放大器管芯输入/输出阻抗与输入/输出端口欧姆阻抗匹配；所述栅极/漏极偏置电路用于对射频信号进行扼流。进一步地，所述输入匹配电路包括T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及与微带结构同路数的金丝，所述T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及金丝依次连接。进一步地，所述T型匹配结构由微带TL1、TL2并联电容C2构成。进一步地，所述栅极偏置电路由电阻和微带串联后并联电容构成，该栅极偏置电路用于抑制射频输入信号从放大器管芯栅极馈电电源端泄漏以及为该放大器管芯提供栅极电压；所述漏极偏置电路由微带并联电容构成，用于抑制输出信号向漏极馈电电源端泄漏，同时为放大器管芯提供漏极电压。进一步地，所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块作为放大器的输入部分，其由金丝或金带连接到放大器管芯的栅极。进一步地，所述输出匹配电路和漏极偏置电路的组合模块作为放大器的输出部分，其由金丝或金带连接到放大器管芯的漏极。进一步地，还包括前级功率放大器，所述前级功率放大器与所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块的输入端连接。进一步地，所述前级功率放大器上集成有驱动级砷化镓功率放大管芯，所述砷化镓功率放大管芯的漏极连接有由电容和微带并联组成的馈电电路；栅极连接有前级功率放大器的前级输入匹配电路和偏置电路的组合模块。进一步地，所述放大器管芯为有源氮化镓芯片。进一步地，所述输入/输出匹配电路、栅极/漏极偏置电路的制造材料包括GeSi材料、SiC材料、金刚石材料和高阻硅材料。本技术的有益效果是：一方面采用砷化镓材料制作前级功率放大器的输入输出匹配、偏置电路和反馈电路等无源电路，可以在节约成本的同时，将同种材质后级准芯片功率放大器的输入匹配电路集成在前级功率放大器芯片上，突破原有突破混合集成电路分立元件设计方式，更又有利于放大器小型化。另一方面采用氮化镓材料制作有源功率放大器管芯，抗击穿电压大，饱和电子速率高、导热率高，满足功率放大器对材料的高频、大功率和高热导率要求。附图说明图1是本技术一种准芯片功率放大器实施例一的两路合成电路图；图2是本技术一种准芯片功率放大器实施例一的四路合成电路图；图3是本技术一种准芯片功率放大器实施例一的八路合成电路图；图4是本技术一种准芯片功率放大器实施例二的两路合成电路图；图5是本技术一种准芯片功率放大器实施例二的四路合成电路图；图6是本技术一种准芯片功率放大器实施例二的八路合成电路图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行进一步详细介绍，但本技术的实施方式不限于此。本技术实施例一如图1-3所示，提供一种准芯片功率放大器，包括输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块、放大器管芯以及输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块，所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块作为放大器的输入部分，其由金丝或金带连接到放大器管芯的栅极；所述输出匹配电路和漏极偏置电路的组合模块作为放大器的输出部分，其由金丝或金带连接到放大器管芯的漏极；所述放大器管芯用于对输入信号进行放大；所述输入/输出匹配电路用于放大器管芯输入/输出阻抗与输入/输出端口欧姆阻抗匹配；所述栅极/漏极偏置电路用于对射频信号进行扼流。更优选地，输入匹配电路包括T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及与微带结构同路数的金丝，所述T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及金丝依次连接。其中所述T型匹配结构由微带TL1、TL2并联电容C2构成。更优选地，栅极偏置电路由电阻和微带串联后并联电容构成，该栅极偏置电路用于抑制射频输入信号从放大器管芯栅极馈电电源端泄漏以及为该放大器管芯提供栅极电压；漏极偏置电路由微带并联电容构成，用于抑制输出信号向漏极馈电电源端泄漏，同时为放大器管芯提供漏极电压。本技术还提供另一种实施例如图4-6所示，与实施例一不同的是前级电路不再是单一的输入匹配偏置电路，而是由砷化镓功率放大器和氮化镓功率放大器管芯的输入匹配电路组合形成前级功率放大器，所述前级功率放大器上集成有驱动级砷化镓功率放大管芯，所述砷化镓功率放大管芯的漏极连接有由电容和微带并联组成的馈电电路；栅极连接有前级功率放大器的前级输入匹配电路和偏置电路的组合模块。其中该放大器再通过金丝或金带互连实现前级电路与氮化镓功率放大器管芯的连接。更优选地，放大器管芯为有源GaN(氮化镓)芯片。采用氮化镓材料制作有源功率放大器管芯，满足功率放大器对材料的高频、大功率和高热导率要求；采用砷化镓材料制作输入输出匹配、偏置电路和反馈电路等无源电路，降低芯片成本。可替代方式包括将前后级电路芯片采用GeSi材料(硅基异质结构材料)、SiC材料(碳化硅材料)、金刚石材料和高阻硅材料来实现。图中只给出了驱动级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准芯片功率放大器，其特征在于：包括输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块、放大器管芯以及输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块，所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块连接到所述放大器管芯的栅极，所述放大器管芯的漏极连接到输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块；所述放大器管芯用于对输入信号进行放大；所述输入匹配电路用于放大器管芯输入阻抗与输入端口欧姆阻抗匹配；所述输出匹配电路用于放大器管芯输出阻抗与输出端口欧姆阻抗匹配；所述栅极偏置电路或漏极偏置电路用于对射频信号进行扼流。

【技术特征摘要】
1.一种准芯片功率放大器，其特征在于：包括输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块、放大器管芯以及输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块，所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块连接到所述放大器管芯的栅极，所述放大器管芯的漏极连接到输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块；所述放大器管芯用于对输入信号进行放大；所述输入匹配电路用于放大器管芯输入阻抗与输入端口欧姆阻抗匹配；所述输出匹配电路用于放大器管芯输出阻抗与输出端口欧姆阻抗匹配；所述栅极偏置电路或漏极偏置电路用于对射频信号进行扼流。2.如权利要求1所述的准芯片功率放大器，其特征在于：所述输入匹配电路包括T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及与微带结构同路数的金丝，所述T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及金丝依次连接。3.如权利要求2所述的准芯片功率放大器，其特征在于：所述T型匹配结构由微带TL1、TL2并联电容C2构成。4.如权利要求1所述的准芯片功率放大器，其特征在于：所述栅极偏置电路由电阻和微带串联后并联电容构成，该栅极偏置电路用于抑制射频输入信号从放大器管芯栅极馈电电源端泄漏以及为该放大器管芯提供栅极电压；所述漏极偏置电路由微带并联电容构成，用于抑制输出信号向漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵士勇，邓攀，罗孝均，朱世贵，胡强，李松林，侯堃，
申请(专利权)人：成都华光瑞芯微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51