内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块制造技术

本发明专利技术涉及微波功率器件领域，针对管壳外的匹配方法无法得到大功率输出的问题，提出一种内匹配氮化嫁多芯片集成功率放大模块，包括输入微带线、氮化镓管芯芯片一、功率分配微带线、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输出微带线、直流偏置电路、阻抗补偿电路和底板；输入信号依次经输入微带线、氮化镓管芯芯片一和功率分配微带线到达氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三，最后经输出微带线输出，三个芯片的电源管脚均通过直流偏置电路连接外部电源，输入到输出的线路上设置有阻抗补偿电路；氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输入微带线、功率分配微带线和输出微带线均设置在底板上。本发明专利技术适用于大功率的集成功率放大。

Internally Matched GaN Multichip Integrated Power Amplifier Module

The invention relates to the field of microwave power devices. Aiming at the problem that the matching method outside the shell can not obtain high power output, an integrated power amplifier module with internal matching grafting multi-chip is proposed, which includes input microstrip line, GaN core chip 1, power distribution microstrip line, GaN core chip 2, GaN core chip 3, output microstrip line, DC bias circuit and resistance. The input signals reach GaN core chip 2 and GaN core chip 3 through the input microstrip line, GaN core chip 1 and power distribution microstrip line in turn, and then output by the output microstrip line. The power pins of the three chips are connected to the external power supply through the DC bias circuit, and the impedance compensation circuit is set up on the input and output lines. Core chip I, GaN core chip II, GaN core chip III, input microstrip line, power distribution microstrip line and output microstrip line are all set on the bottom board. The invention is suitable for high-power integrated power amplification.

【技术实现步骤摘要】
内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块
本专利技术涉及微波功率器件领域，特别涉及一种功率放大模块。
技术介绍
微波功率器件近年来已经从硅双极型晶体管、场效应管以及在移动通信领域被广泛应用的LDMOS管向以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的宽禁带功率管过渡。GaN功率管因其高击穿电压、高线性性能、高效率等优势，已经在无线通信基站、广播电视、电台、干扰机、大功率雷达、电子对抗、卫星通信等领域有着广泛的应用和良好的使用前景。在系统应用中对功率管提出了宽带、小型化、低成本、通用器件、模块化设计等诸多应用需求。为了提高器件的可使用性，目前微波功率器件厂家一般提供的是匹配好的功率晶体管，这种功率管大多在特定频率下使用，通用性较差。而未匹配的宽带功率芯片具有价格低、频带宽、适用性广等优点，可以满足当下核心器件通用化、系列化及开发周期短平快的应用要求,具有较大的发展空间。随着对功率管功率的提升引起总栅宽增大，造成管芯阻抗实部变小，Q值增高，馈电信号的幅度和相位不平衡问题越发严重，封装器件的S参数在Smith圆图上转地太快，造成直接利用外电路进行一定带宽的匹配非常困难，现有GaN单片微波集成电路(MMIC)尽管有体积小、带宽宽、一致性高等优势，但其研制成本相对高，生产周期较长。综上所述，现有技术的缺点如下，研制成本高，生产周期长，管壳外的匹配方法无法得到大的功率输出。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有管壳外的匹配方法无法得到大功率输出的问题，提出一种内匹配氮化嫁多芯片集成功率放大模块。本专利技术解决上述技术问题，采用的技术方案是：内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块，包括输入微带线、氮化镓管芯芯片一、功率分配微带线、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输出微带线、直流偏置电路、阻抗补偿电路和底板；输入微带线的一端连通输入信号，输入微带线的另一端通过金丝键合连接氮化镓管芯芯片一的输入管脚，氮化镓管芯芯片一的输出管脚通过金丝键合经功率分配微带线分别连通氮化镓管芯芯片二的输入管脚和氮化镓管芯芯片三的输入管脚，氮化镓管芯芯片二的输出管脚和氮化镓管芯芯片三的输出管脚均通过金丝键合连接输出微带线的一端，输出微带线的另一端作为输出；所述氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三的电源管脚均通过直流偏置电路连接外部电源，所述输入微带线与输出微带线相连通的线路上设置有阻抗补偿电路；所述氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输入微带线、功率分配微带线和输出微带线均设置在底板上。优选的，所述氮化镓管芯芯片一通过金丝键合在法兰一上，所述法兰一设置在铜载板一上，所述铜载板一设置在底板上。优选的，所述氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三通过金丝键合在法兰二上，所述法兰二设置在铜载板二上，所述铜载板二设置在底板上。优选的，所述底板为介电常数为9.9的Al2O3陶瓷板。优选的，所述阻抗补偿电路包括电容一、电容二和电容三，电容一的一端用于连通输入信号，电容一的另一端连接输入微带线，电容二的一端连通氮化镓管芯芯片一的输出管脚，电容二的另一端连通氮化镓管芯芯片二的输入管脚和氮化镓管芯芯片三的输入管脚，电容三的一端用于输出信号，电容三的另一端连接输出微带线。优选的，所述直流偏置电路包括电阻一和电阻二，电阻一的一端连通氮化镓管芯芯片一的供电管脚，电阻一的另一端连接外部电源，所述电阻二的一端连通氮化镓管芯芯片二的供电管脚和氮化镓管芯芯片三的供电管脚，电阻二的另一端连接外部电源。优选的，所述氮化镓管芯芯片一作为驱动级，其采用型号为GDAH2P4A的管芯芯片；和/或，所述氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三均作为放大级且都采用型号为GDAH004A的管芯芯片。本专利技术的有益效果是：1)将氮化镓管芯芯片一作为驱动级管芯，将氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三作为放大级管芯，可通过合理选择氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三实现带宽和功率要求。2)通过合理设计直流偏置电路、阻抗补偿电路、各微带线和底座，实现阻抗变换、功率分配和电性能隔离。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例的等效电路示意图；其中，1为输入微带线，2为氮化镓管芯芯片一，3为功率分配微带线，4为氮化镓管芯芯片二，5为氮化镓管芯芯片三，6为输出微带线，7为底座，8为法兰一，9为铜载板一，10为法兰二，11为铜载板二，12为电容一，13为电容二，14为电容三，15为电阻一，16为电阻二。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及如下实施例对本专利技术进行进一步详细说明。内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块，包括输入微带线、氮化镓管芯芯片一、功率分配微带线、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输出微带线、直流偏置电路、阻抗补偿电路和底板；输入微带线的一端连通输入信号，输入微带线的另一端通过金丝键合连接氮化镓管芯芯片一的输入管脚，氮化镓管芯芯片一的输出管脚通过金丝键合经功率分配微带线分别连通氮化镓管芯芯片二的输入管脚和氮化镓管芯芯片三的输入管脚，氮化镓管芯芯片二的输出管脚和氮化镓管芯芯片三的输出管脚均通过金丝键合连接输出微带线的一端，输出微带线的另一端作为输出；氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三的电源管脚均通过直流偏置电路连接外部电源，输入微带线与输出微带线相连通的线路上设置有阻抗补偿电路；氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输入微带线、功率分配微带线和输出微带线均设置在底板上。其中，氮化镓管芯芯片一作为驱动级管芯，将氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三作为放大级管芯；直流偏置电路起限流作用，阻抗补偿电路用于调节电路的阻抗；输入微带线用于连通驱动级管芯的输入信号和输入电源，功率分配微带线主要用于将驱动级管芯的输出分配给两个放大级管芯，输出微带线用于连通输出信号；可通过合理选择氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三实现带宽和功率要求；可利用大信号非线性模型，结合基波和二次谐波的负债牵引和源牵引放置，合理设计并优化各微带线的形状、设计阻抗补偿电路、直流偏置电路和底座，实现阻抗变换、功率分配和电性能隔离，使得本多芯片集成功率放大模块在信号幅度和相位上获得平衡，提升管芯输入和输出的阻抗的实部至50欧姆。本多芯片集成功率放大模块结构简单，易于产品工程化。为了使得氮化镓管芯芯片一的安装更加稳定可靠，氮化镓管芯芯片一可通过金丝键合在法兰一上，法兰一可设置在铜载板一上，铜载板一设置在底板上。为了使得氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三的安装更加稳定可靠，上述氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三可通过金丝键合在法兰二上，法兰二可设置在铜载板二上，铜载板二设置在底板上。作为上述底板的优选，底板为介电常数为9.9的Al2O3陶瓷板。作为上述阻抗补偿电路的优选，阻抗补偿电路包括电容一、电容二和电容三，电容一的一端用于连通输入信号，电容一的另一端连接输入微带线，电容二的一端连通氮化镓管芯芯片一的输出管脚，电容二的另一端连通氮化镓管芯芯片二的输入管脚和氮化镓管芯芯片三的输入管脚，电容三的一端用于输出信号，电容三的另一端连接输出微带线。作为上述直流偏置电路的优选，直流偏置电路包括电阻一和电阻二，电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块，其特征在于，包括输入微带线、氮化镓管芯芯片一、功率分配微带线、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输出微带线、直流偏置电路、阻抗补偿电路和底板；输入微带线的一端连通输入信号，输入微带线的另一端通过金丝键合连接氮化镓管芯芯片一的输入管脚，氮化镓管芯芯片一的输出管脚通过金丝键合经功率分配微带线分别连通氮化镓管芯芯片二的输入管脚和氮化镓管芯芯片三的输入管脚，氮化镓管芯芯片二的输出管脚和氮化镓管芯芯片三的输出管脚均通过金丝键合连接输出微带线的一端，输出微带线的另一端作为输出；所述氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三的电源管脚均通过直流偏置电路连接外部电源，所述输入微带线与输出微带线相连通的线路上设置有阻抗补偿电路；所述氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输入微带线、功率分配微带线和输出微带线均设置在底板上。

【技术特征摘要】
1.内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块，其特征在于，包括输入微带线、氮化镓管芯芯片一、功率分配微带线、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输出微带线、直流偏置电路、阻抗补偿电路和底板；输入微带线的一端连通输入信号，输入微带线的另一端通过金丝键合连接氮化镓管芯芯片一的输入管脚，氮化镓管芯芯片一的输出管脚通过金丝键合经功率分配微带线分别连通氮化镓管芯芯片二的输入管脚和氮化镓管芯芯片三的输入管脚，氮化镓管芯芯片二的输出管脚和氮化镓管芯芯片三的输出管脚均通过金丝键合连接输出微带线的一端，输出微带线的另一端作为输出；所述氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三的电源管脚均通过直流偏置电路连接外部电源，所述输入微带线与输出微带线相连通的线路上设置有阻抗补偿电路；所述氮化镓管芯芯片一、氮化镓管芯芯片二、氮化镓管芯芯片三、输入微带线、功率分配微带线和输出微带线均设置在底板上。2.如权利要求1所述的内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块，其特征在于，所述氮化镓管芯芯片一通过金丝键合在法兰一上，所述法兰一设置在铜载板一上，所述铜载板一设置在底板上。3.如权利要求1所述的内匹配氮化镓多芯片集成功率放大模块，其特征在于，所述氮化镓管芯芯片二和氮化镓管芯芯片三通过金丝键合在法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，
申请(专利权)人：成都嘉晨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51