一种超宽带功率放大器制造技术

本实用新型专利技术提供一种超宽带功率放大器，包括：晶体管M1，源极接地，栅极作为输入端，漏极作为输出端；输入匹配电路，接收射频输入信号，用于将功率放大器的输入阻抗与射频源的输出阻抗匹配；栅极偏置电路，用于对晶体管M1的栅极进行直流供电，控制晶体管的电学偏置状态；漏极偏置电路，用于控制晶体管的漏极偏置电压，并给功率放大器的电路提供直流功率；输出匹配电路，一端与晶体管M1的漏极相连，另一端连接外接负载，用于将功率放大器的输出阻抗与外接负载的阻抗相匹配；以及负反馈电路，一端与晶体管M1的漏极相连，另一端与晶体管M1的栅极相连，用于对晶体管的输出信号进行分压并反馈至晶体管M1的输入端侧，以改善功率放大器电路的增益平坦度。路的增益平坦度。路的增益平坦度。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带功率放大器


[0001]本技术涉及半导体
，尤其涉及一种工作频率覆盖兆赫兹(MHz)到吉赫兹(GHz)的超宽带功率放大器。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的快速发展，大数据传输以及多功能的通信设备都要求通信系统具有大的带宽。超宽带功率放大器是宽带的通信系统中必不可少的组成部分，是决定系统性能的关键，它的输出功率直接影响到通信距离的长短，其效率决定了系统的续航时间。
[0003]目前实现超宽带放大器的结构主要有负反馈放大器、分布式放大器和多级阻抗渐变式放大器等，各个电路都有自己的特点。其中，负反馈电路可以通过调节反馈网中的电阻、电容和电感值，在增益和带宽之间进行折中，具有增益稳定性高、失真低的特点；分布式放大器通过将晶体管的电容吸收到传输线中，实现非常宽的带宽；多级阻抗渐变式放大器利用不同特性阻抗的阶梯传输线来组成多支节变换，组成宽带功率放大器匹配电路。
[0004]在上述几种超宽带放大器中，分布式结构由于带宽大、增益平坦度好，成为超宽带功率放大器中常用的结构，然而分布式结构的电路面积大，需要多余1个的晶体管，不仅提高了工艺的难度，还提高了设计的难度。现有的超宽带功率放大器存在频带不够宽、效率不高、增益平坦度不高等问题。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]基于上述问题，本技术提供了一种超宽带功率放大器，以缓解现有技术中功率放大器的工作频带不够宽、效率不高、增益平坦度不高等技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本技术提供一种超宽带功率放大器，其特征在于，包括：输入匹配电路1、栅极偏置电路2、晶体管M1、负反馈电路4、输出匹配电路5、漏极偏置电路6。
[0009]晶体管M1源极接地，栅极作为输入端，漏极作为输出端；
[0010]输入匹配电路一端与射频源相连，接收射频输入信号，另一端与所述晶体管M1的栅极相连，被构造成用于将功率放大器的输入阻抗与射频源的输出阻抗匹配；
[0011]栅极偏置电路(与所述晶体管M1的栅极相连，被构造成对晶体管M1的栅极进行直流供电，控制晶体管M1工作时的电学偏置状态；
[0012]漏极偏置电路与所述晶体管M1的漏极相连，被构造成用于控制晶体管M1的漏极偏置电压，并给功率放大器的电路提供直流功率；
[0013]输出匹配电路一端与所述晶体管M1的漏极相连，另一端连接外接负载，被构造成用于将功率放大器的输出阻抗与外接负载的阻抗相匹配；以及
[0014]负反馈电路一端与所述晶体管M1的漏极相连，另一端与所述晶体管M1的栅极相连，所述负反馈电路被构造成用于对所述晶体管M1的输出端侧的输出信号进行分压并反馈
至所述晶体管M1的输入端侧，以改善功率放大器电路的增益平坦度。
[0015]根据本技术实施例，所述输入匹配电路包括电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电感L1，电感L2，电阻R1，电阻R2；其中，电容C1的一端连接至射频源的输出端，另一端分别连接至并联设置的电感L1和电容C2，电容C2和电感L2串联之后与电感L1一起连接至晶体管M1的栅极，电容C4的一端接地，另一端与电阻R2串联；电容C3的一端接地，另一并联连接至电阻R2的另一端之后再与电阻R1的一端串联，电阻R1的另一端连接至串联的电容C2和电感L2之间。
[0016]根据本技术实施例，栅极偏置电路包括电容C7、电容C8、电容C9、电阻R4、电感L4；其中，电容C7、电容C8、电容C9并联设置，所述电容C7、电容C8、电容C9均是一端接地，另一端连接至电源V
GS
；电阻R4一端连接至晶体管M1的栅极，另一端与电感L4串联之后连接至电源V
GS
。
[0017]根据本技术实施例，负反馈电路包括电阻R3，电容C5，电感L6；其中，电阻R3的一端连接至晶体管M1的输入端，另一端串联电容C5与电感L6后再连接至晶体管M1的输出端。
[0018]根据本技术实施例，输出匹配电路包括电感L3、电容C6；其中，电感L3的一端接地，电容C6的一端连接至功率放大器的外接负载，电感L3和电容C6另一端均连接至晶体管M1的漏极。
[0019]根据本技术实施例，漏极偏置电路包括电容C10、电容C11、电容C12、电感L5；其中，电容C10、电容C11、电容C12并联设置，所述电容C10、电容C11、电容C12均是一端接地，另一端连接至电源V
DS
；电感L5的一端连接至晶体管M1的漏极，电感L5的另一端也连接至电源V
DS
。
[0020]根据本技术实施例，晶体管M1为FET晶体管，包括GaN HEMT或GaAs HEMT。
[0021]根据本技术实施例，功率放大器电路集成类型为单片微波集成电路或混合微波集成电路。
[0022]根据本技术实施例，功率放大器工作频率覆盖兆赫兹到吉赫兹，其中兆赫兹工作频率范围为1
‑
1000MHz，吉赫兹工作频率范围为1
‑
30GHz。
[0023](三)有益效果
[0024]从上述技术方案可以看出，本技术超宽带功率放大器至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0025](1)本技术通过输入匹配电路将晶体管M1的输入阻抗匹配到电源的输出阻抗，输入匹配电路具有低频增益损耗大、高频增益损耗小的特点，与晶体管M4的低频增益大、高频增益小相平衡，进而改善电路的增益平坦度，此外，本专利技术的输入匹配电路非常适合应用于宽带阻抗匹配，可以在兆赫兹(MHz)到吉赫兹(GHz)的范围内提供良好的回波损耗性能；
[0026](2)本技术通过负反馈电路，一方面将输出信号的一部分反馈至晶体管的输入端，改善电路的增益平坦度，另一方面能改变晶体管的输入输出阻抗，降低输入输出匹配的难度，此外，电阻R3在改善增益平坦度的同时还可以提高电路稳定性；
[0027](3)本技术栅极采用电阻R4和电感L4进行射频厄流，一方面可以通过电阻和电感串联起到很好的射频厄流效果，另一方面还可以提高电路稳定性；
[0028](4)本技术漏极采用大电感可以抑制低频信号泄漏到漏极偏置电路，提高低频信号输出功率和效率；
[0029](5)本技术解决现有分布式放大器因使用晶体管数量多，进而导致芯片面积大、制作成本高、制备工艺要求高的问题。
附图说明
[0030]图1为根据本技术提供的一种功率放大器的组成示意图；
[0031]图2为根据本技术提供的一种超宽带功率放大器的电路结构示意图；
[0032]图3为本技术提供的一种超宽带功率放大器的回波损耗仿真结果图；
[0033]图4为本技术提供的一种超宽带功率放大器的输出功率(Pin＝30dBm)仿真结果图；
[0034]图5为本技术提供的一种超宽带功率放大器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带功率放大器，其特征在于，包括：晶体管M1(3)，源极接地，栅极作为输入端，漏极作为输出端；输入匹配电路(1)，一端与射频源相连，接收射频输入信号，另一端与所述晶体管M1的栅极相连，被构造成用于将功率放大器的输入阻抗与射频源的输出阻抗匹配；栅极偏置电路(2)，与所述晶体管M1的栅极相连，被构造成对晶体管M1(3)的栅极进行直流供电，控制晶体管M1(3)工作时的电学偏置状态；漏极偏置电路(6)，与所述晶体管M1的漏极相连，被构造成用于控制晶体管M1(3)的漏极偏置电压，并给功率放大器的电路提供直流功率；输出匹配电路(5)，一端与所述晶体管M1(3)的漏极相连，另一端连接外接负载，被构造成用于将功率放大器的输出阻抗与外接负载的阻抗相匹配；以及负反馈电路(4)，一端与所述晶体管M1的漏极相连，另一端与所述晶体管M1的栅极相连，所述负反馈电路(4)被构造成用于对所述晶体管M1的输出端侧的输出信号进行分压并反馈至所述晶体管M1的输入端侧，以改善功率放大器电路的增益平坦度。2.根据权利要求1所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述输入匹配电路(1)包括电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电感L1，电感L2，电阻R1，电阻R2；其中，电容C1的一端连接至射频源的输出端，另一端分别连接至并联设置的电感L1和电容C2，电容C2和电感L2串联之后与电感L1一起连接至晶体管M1(3)的栅极，电容C4的一端接地，另一端与电阻R2串联；电容C3的一端接地，另一并联连接至电阻R2的另一端之后再与电阻R1的一端串联，电阻R1的另一端连接至串联的电容C2和电感L2之间。3.根据权利要求1所述的超宽带功率放大器，其特征在于，所述栅极偏置电路(2)包括电容C7、电容C8、电容C9、电阻R4、电感L4；其中，电容C7、电容C8、电容C9并联设置，所述电容C7、电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：李巍，王晓亮，王茜，冯春，贺腾，肖红领，姜丽娟，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：新型
国别省市：