一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，包括输入CLC匹配网络、自适应线性化偏置网络、三堆叠异质结双极晶体管放大网络、输出CLC匹配网络，本实用新型专利技术核心架构采用三堆叠异质结双极晶体管放大网络在微波段的高功率、高增益特性，同时利用自适应线性化偏置网络调节三堆叠异质结双极晶体管放大网络在进行小信号及大信号功率放大时候的每个堆叠晶体管的静态偏置，使得整个功率放大器获得了良好的高增益、高线性度和高功率输出能力。

【技术实现步骤摘要】
一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器
本技术涉及场效应晶体管射频功率放大器和集成电路领域，特别是针对射频微波收发机末端的发射模块应用的一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器。
技术介绍
随着无线通信系统和射频微波电路的快速发展，射频前端收发器也向高性能、高集成、低功耗的方向发展。因此市场迫切的需求发射机的射频与微波功率放大器具有高输出功率、高增益、高效率、低成本等性能，而集成电路正是有望满足该市场需求的关键技术。然而，当采用集成电路工艺设计实现射频与微波功率放大器芯片电路时，其性能和成本受到了一定制约，主要体现：(1)高功率、高效率能力受限：传统功率放大器电压摆幅较小，单管输出功率低，往往需要采用多路并联合成结构，或者是分布式结构，这两种结构的合成效率有限，导致一部分功率损耗在合成网络中，限制了高功率、高效率能力。(2)线性度指标受限：典型的功率放大器网络的偏置电路往往设计方法比较单一，无法满足线性度指标的改善，往往需要额外的线性化电路，这就给系统应用带来了复杂因素。常见的高增益、高功率放大器的电路结构有很多，最典型的是多级、多路合成单端功率放大器，但是，传统多级、多路合成单端功率放大器要同时满足各项参数的要求十分困难，主要是因为：传统多级、多路合成单端功率放大器采用多路并联合成结构时的输出阻抗较低，因此输出合成网络需要实现高阻抗变换比的阻抗匹配，这样往往需要牺牲放大器的增益、降低功率，因此限制了高功率、高效率能力。除此之外，典型的传统堆叠异质结双极晶体管，往往在最下方的偏置网络中加入了线性化偏置网络，这样的设置对于堆叠放大器的线性度指标的改进比较有限，忽略了上方堆叠晶体管的偏置电路对于线性度的限制。由此可以看出，基于集成电路工艺的高增益、高功率放大器设计难点为：高功率、高效率输出难度较大；典型的传统堆叠异质结双极晶体管在线性度偏置网络设计中存在局限性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，结合了异质结双极晶体管堆叠技术、自适应线性化技术的优点，具有在微波频段高功率、高增益且成本低等优点。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，其特征在于，包括输入CLC匹配网络、自适应线性化偏置网络、三堆叠异质结双极晶体管放大网络、输出CLC匹配网络；输入CLC匹配网络的输入端为整个功率放大器的输入端，其输出端与所述三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第一输入端连接；自适应线性化偏置网络的输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端分别与三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第五输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端连接；三堆叠异质结双极晶体管放大网络的输出端与输出CLC匹配网络的输入端连接；输出CLC匹配网络的输出端为整个功率放大器的输出端。进一步的，输入CLC匹配网络的输入端RFin连接微带线TL1,微带线TL1的另一端连接电容Cin1，电容Cin1的另一端连接接地微带线TL2和电容Cin2，电容Cin2的另一端连接输入CLC匹配网络的输出端；上述进一步方案的有益效果是：本技术采用的输入CLC匹配网络除了能实现阻抗匹配外，还能改善电路的低频稳定性。进一步的，自适应线性化偏置网络输入端连接晶体管Qf1的集电极、电阻Rg、晶体管Qf2的集电极、晶体管Qf3的集电极；电阻Rg另一端连接晶体管Qf1的基极、晶体管Qf2的基极、晶体管Qf3的基极、晶体管Qd1的集电极和基极、和接地电容Cb1；晶体管Qf1的发射极连接自适应线性化偏置网络的第三输出端和接地电阻Rs1；晶体管Qf2的发射极连接自适应线性化偏置网络的第二输出端和接地电阻Rs2；晶体管Qf3的发射极连接自适应线性化偏置网络的第一输出端和接地电阻Rs3；晶体管Qd1的发射极连接晶体管Qd2的集电极和基极，晶体管Qd2的发射极接地；上述进一步方案的有益效果是：本技术自适应线性化偏置网络可以同时针对三个堆叠的异质结双极晶体管的基极偏置进行线性化补偿，从而大大改善堆叠放大器的线性化指标，在小信号状态下，偏置点为常规深AB类，在大信号状态下，放大器的偏置点调整为浅AB类，从而改善线性度指标。进一步的，三堆叠异质结双极晶体管放大网络中的晶体管Qs1的基极连接接地电容Cb2和电阻Rt1，电阻Rt1的另一端连接三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第四输入端；晶体管Qs1的集电极连接微带线TL5和三堆叠异质结双极晶体管放大网络的输出端，微带线TL5的另一端连接三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第五输入端和偏置电压Vc；晶体管Qs1的发射极连接微带线TL4，微带线TL4的另一端连接晶体管Qs2的集电极；晶体管Qs2的基极连接接地电容Cb3和电阻Rt2，电阻Rt2的另一端连接三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第三输入端；晶体管Qs2的发射极连接微带线TL3，微带线TL3的另一端连接晶体管Qs3的集电极；晶体管Qs3的基极连接三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第一输入端和电阻Rt3，电阻Rt3的另一端连接三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第二输入端晶体管Qs3的发射极直接接地；上述进一步方案的有益效果是：本技术采用的三堆叠异质结双极晶体管放大网络可以增加放大器的电压摆幅，提高功率输出能力和输出阻抗，改善输出匹配。进一步的，输出CLC匹配网络的输入端连接微带线TL6，微带线TL6的另一端连接电容Cload,电容Cload的另一端连接微带线TL7，微带线TL7的另一端连接接地电容Cout和微带线TL8，微带线TL8的另一端连接输出CLC匹配网络的输出端。上述进一步方案的有益效果是：本技术采用的输出CLC匹配网络可以实现高效率、低插损的输出阻抗匹配，同时具备射频信号隔直功能。附图说明图1为本技术功率放大器原理框图；图2为本技术功率放大器电路图。具体实施方式现在将参考附图来详细描述本技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本技术的原理和精神，而并非限制本技术的范围。本技术实施例提供了一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，包括输入CLC匹配网络、自适应线性化偏置网络、三堆叠异质结双极晶体管放大网络、输出CLC匹配网络。如图1所示，输入CLC匹配网络的输入端为整个功率放大器的输入端，其输出端与三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第一输入端连接；自适应线性化偏置网络的输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端分别与三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第五输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端连接；三堆叠异质结双极晶体管放大网络的输出端与输出CLC匹配网络的输入端连接；输出CLC匹配网络的输出端为整个功率放大器的输出端。如图2所示，输入CLC匹配网络的输入端RFin连接微带线TL1,微带线TL1的另一端连接电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，其特征在于，包括输入CLC匹配网络、自适应线性化偏置网络、三堆叠异质结双极晶体管放大网络、输出CLC匹配网络；/n所述输入CLC匹配网络的输入端为整个所述功率放大器的输入端，其输出端与所述三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第一输入端连接；/n所述自适应线性化偏置网络的输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端分别与所述三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第五输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端连接；/n所述三堆叠异质结双极晶体管放大网络的输出端与所述输出CLC匹配网络的输入端连接；/n所述输出CLC匹配网络的输出端为整个所述功率放大器的输出端。/n

【技术特征摘要】
1.一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，其特征在于，包括输入CLC匹配网络、自适应线性化偏置网络、三堆叠异质结双极晶体管放大网络、输出CLC匹配网络；
所述输入CLC匹配网络的输入端为整个所述功率放大器的输入端，其输出端与所述三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第一输入端连接；
所述自适应线性化偏置网络的输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端分别与所述三堆叠异质结双极晶体管放大网络的第五输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端连接；
所述三堆叠异质结双极晶体管放大网络的输出端与所述输出CLC匹配网络的输入端连接；
所述输出CLC匹配网络的输出端为整个所述功率放大器的输出端。


2.根据权利要求1所述的一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，其特征在于，所述输入CLC匹配网络的输入端RFin连接微带线TL1,微带线TL1的另一端连接电容Cin1，电容Cin1的另一端连接接地微带线TL2和电容Cin2，电容Cin2的另一端连接输入CLC匹配网络的输出端。


3.根据权利要求1所述的一种线性高增益异质结双极晶体管功率放大器，其特征在于，所述自适应线性化偏置网络输入端连接晶体管Qf1的集电极、电阻Rg、晶体管Qf2的集电极、晶体管Qf3的集电极；电阻Rg另一端连接晶体管Qf1的基极、晶体管Qf2的基极、晶体管Qf3的基极、晶体管Qd1的集电极和基极、和接地电容Cb1；晶体管Qf1的发射极连接所述自适应线性化偏置网络的第三输出端和接地电阻Rs1；晶体管Qf2的发射极连接所述自适应线性化偏置网络的第二输出端和接地电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：林倩，陈思维，邬海峰，
申请(专利权)人：青海民族大学，
类型：新型
国别省市：青海;63