一种8-12GHz大功率放大器制造技术

本实用新型专利技术涉及功率放大器技术领域，尤其为一种8

【技术实现步骤摘要】
一种8-12GHz大功率放大器


[0001]本技术涉及功率放大器
，具体为一种8-12GHz大功率放大器。

技术介绍

[0002]功率放大器目前已经广泛的应用于空间电子、雷达、卫星、公路交通、民航系统、电子对抗、通信系统等多种尖端科技中，功率放大器目前广泛采用GaN或GaAs器件，具有体积小、效率高、易集成、使用方便等优点。
[0003]GaN禁带宽度大、导热率高，GaN器件可在200℃以上的高温下工作，能够承载更高的能量密度，可靠性更高；较大禁带宽度和绝缘破坏电场，使得器件导通电阻减少，有利与提升器件整体的能效；电子饱和速度快，以及较高的载流子迁移率，可让器件高速地工作。
[0004]也就是说，利用GaN人们可以获得具有更大带宽、更高放大器增益、更高能效、尺寸更小的半导体器件。
[0005]在无线通信领域，发射机所消耗的功率主要取决于射频功率放大器，但在传统的功率放大器设计中，其带宽与功率、效率均互为取舍关系，宽带的实现必然牺牲效率和功率，故宽带与功率、效率的兼顾一直是功率放大器设计的难点。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种8-12GHz大功率放大器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0008]一种8-12GHz大功率放大器，电路包含三级放大器，每级放大器都包含三极管，第一级三极管连接输入匹配电路，第一级三极管、第二级三极管之间以及第二级三极管、第三级三极管之间通过级间匹配电路连接，第三级三极管的输出连接输出匹配电路，第一级三极管以及第二级三极管输入采用负反馈电路，第三级三极管输出采用两节LC匹配电路，射频信号经输入匹配电路、第一级三极管放大，级间匹配电路，第二级三极管放大，级间匹配电路，第三级三极管放大，输出匹配电路后输出。
[0009]优选的，第一级三极管包括一个三极管，输入匹配电路包括三个串联的微带线，第一个微带线通过电容连接射频信号输入端，第一、二个微带线之间连接接地的电容以及串联的电阻和电感，该电感串联并联的接地电容和直流电源，第二、三个微带线之间也连接接地的电容，第三微带线与三极管的栅极连接，该三极管的漏级连接电感，该电感并联有接地的电容和直流电源。
[0010]优选的，第二级三极管包括两个三极管，第一级三极管、第二级三极管之间的级间匹配电路包括三组两个串联的微带线，两个微带线之间连接有接地的电容，第一组的第一个微带线与第一级三极管的漏级连接，第二个微带线连接有串联的电容电感，电感通过另外两组两个串联的微带线分别连接到两个三极管的栅极。
[0011]优选的，第三级三极管包括四个三极管，第二级三极管、第三级三极管之间的级间
匹配电路包括两组两个串联的微带线，两个微带线之间连接有接地的电容，每两个串联的微带线中的第一个微带线通过串联的电容电感与第二级三极管的漏级连接，第二个微带线并联两个额外的微带线，两个额外的微带线分别连接到第三级三极管中两个相邻的三极管的栅极，两个相邻的三极管的栅极分别连接串联的电容电感，其中一个串联的电容电感中的电感还连接并联接地的电容和直流电源，两个相邻的三极管的漏级通过四组微带线连接，四组微带线中前两组之间连接有电感，该电感连接并联接地的电容和直流电源，四组微带线中后两组之间连接有串联的电感电容。
[0012]优选的，输出匹配电路包括四个串联的微带线，其中首、尾端微带线分别连接到两个相邻的三极管的漏级之间的四组微带线中间，四个串联的微带线中间连接有串联的微带线和电容，该电容连接射频信号输出端。
[0013]优选的，负反馈电路栅漏之间接入三级放大器的三极管的栅漏级之间，包括依次串联的微带线、电阻以及电容。
[0014]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0015]本技术电路具有在保证8-12GHz频带的前提下输出功率2W和功率附加效率PAE40％，输入输出驻波佳，增益平坦度良好，电路尺寸比较小，易集成使用。
[0016]本器件具有高功率、高增益、高效率的优点。
附图说明
[0017]图1为本技术电路结构示意图；
[0018]图2为输入匹配电路的放大图；
[0019]图3为第二级三极管匹配的放大图；
[0020]图4为第一级和第二级级间匹配的放大图；
[0021]图5为第二级和第三级级间匹配的放大图一；
[0022]图6为第二级和第三级级间匹配的放大图二；
[0023]图7为输出匹配电路的对称分支的放大图；
[0024]图8为本技术电路的增益及增益平坦度测试图；
[0025]图9为本技术电路的输入输出反射系数测试图；
[0026]图10为本技术电路的输出饱和功率测试图；
[0027]图11为本技术电路的输出(功率附加)效率测试图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0029]请参阅图1～11，本技术提供一种技术方案：
[0030]一种GaN8-12GHz 20W(43dBm)大功率放大器，电路包含三级放大器，第一级输入采用负反馈电路，获得电路稳定性及良好的输入驻波；第二级采用负反馈电路，获得电路稳定性及良好的增益平坦度，级间同时兼顾功率及共轭匹配，获得最大功率传输、增益平坦度以
及良好的带外抑制。而输出匹配则折中效率最佳点与功率最佳点进行LOADPULL匹配，使用两节LC，达到8-12GHz带内输出功率43dBm即2W、功率附加效率PAE达40％。
[0031]参见图1，8-12GHz 20W(43dBm)大功率放大器采用三级放大器，每级放大器都包含三极管。第一级三极管即D1，D1的栅漏之间接入负反馈电路(TL1、R1、C1)(见图2)，获得电路稳定性及良好的输入驻波；第二级三极管为(D2、D3)，D2、D3的栅漏之间同样接入负反馈电路(见图3)，获得电路稳定性及增益平坦度；第三级三极管为(D4、D5、D6、D7)，其输出采用两节LC匹配电路(见图5～6)，折中功率最佳点和效率最佳点进行LOADPULL匹配。
[0032]射频信号经输入匹配电路、第一级三极管放大、级间匹配电路、第二级三极管放大、级间匹配电路，第三级三极管放大，输出匹配电路后输出。
[0033]具体的，如图2所示，第一级三极管包括一个三极管D1，输入匹配电路包括三个串联的微带线(TL2～TL4)，第一个微带线TL4通过电容C5连接射频信号输入端RFIN，第一、二个微带线(TL4，TL3)之间连接接地的电容C3以及串联的电阻R2和电感L1，该电感L1串联并联的接地电容C4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种8-12GHz大功率放大器，其特征在于：电路包含三级放大器，每级放大器都包含三极管，第一级三极管连接输入匹配电路，第一级三极管、第二级三极管之间以及第二级三极管、第三级三极管之间通过级间匹配电路连接，第三级三极管的输出连接输出匹配电路，第一级三极管以及第二级三极管输入采用负反馈电路，第三级三极管输出采用两节LC匹配电路，射频信号经输入匹配电路、第一级三极管放大，级间匹配电路，第二级三极管放大，级间匹配电路，第三级三极管放大，输出匹配电路后输出。2.根据权利要求1所述的一种8-12GHz大功率放大器，其特征在于：每级放大器的三极管尺寸的比例为1：3：9。3.根据权利要求1所述的一种8-12GHz大功率放大器，其特征在于：第一级三极管包括一个三极管，输入匹配电路包括三个串联的微带线，第一个微带线通过电容连接射频信号输入端，第一、二个微带线之间连接接地的电容以及串联的电阻和电感，该电感串联并联的接地电容和直流电源，第二、三个微带线之间也连接接地的电容，第三微带线与三极管的栅极连接，该三极管的漏级连接电感，该电感并联有接地的电容和直流电源。4.根据权利要求3所述的一种8-12GHz大功率放大器，其特征在于：第二级三极管包括两个三极管，第一级三极管、第二级三极管之间的级间匹配电路包括三组两个串联的微带线，两个微带线之间连接有接地的电容，第一组的第一个微带线与第一级...

【专利技术属性】
技术研发人员：张苑灵，刘家兵，
申请(专利权)人：合肥芯谷微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：