超宽带大功率放大器及发射器制造技术

本发明专利技术提供一种超宽带大功率放大器及发射器，其中功率放大器，包括：信号输入端，用于接收输入信号；输入匹配网络，一端与信号输入端连接，另一端与GaN功率放大芯片的栅极连接，用于对GaN功率放大芯片的栅极和信号输入端之间的阻抗进行匹配；输出匹配网络，一端与GaN功率放大芯片的漏极连接，另一端与信号输出端连接，用于超宽频带内的阻抗匹配；输入偏置网络，包括滤波电容，一端与GaN功率放大芯片的栅极连接，另一端与外部的栅极电源连接，用于对栅极电源进行滤波以及旁路处理；输出偏置网络，包括滤波电容，一端与GaN功率放大芯片的漏极连接，另一端与外部的漏极电源连接，用于对漏极电源进行滤波以及旁路处理。该功率放大器的频率可覆盖0.2G～2GHz。频率可覆盖0.2G～2GHz。频率可覆盖0.2G～2GHz。

【技术实现步骤摘要】
超宽带大功率放大器及发射器


[0001]本专利技术涉及功率放大器
，尤其涉及一种超宽带大功率放大器及发射器。

技术介绍

[0002]随着通信、对抗和测试设备的工作带宽要求越来越高，作为设备核心元器件的功率放大器的带宽要求也越来越宽。
[0003]GaN作为第三代半导体材料，其宽禁带高导热率的材料属性可以很好地满足高频、高温、高功率、高效率的性能要求，微波功率性能远优于Si、GaAs等半导体材料。基于GaN材料研制的宽带功率放大器在射频放大器设备、宽带通信和电子对抗等领域中有着广泛应用前景。开发出超宽带工作的大功率器件或功放，可以使得设备的体积大幅减小、电路复杂性大幅降低，同时为开发出具备新功能的整机产品提供了支撑和可能性。
[0004]目前，现有的单个宽带功率器件产品，无法覆盖0.2GHz
‑
0.35GHz，因此亟需一种频率覆盖0.2G～2GHz、输出功率≥100W的超宽带GaN功率放大器。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种超宽带大功率放大器及发射器，以解决目前单个宽带功率器件的频率无法完全覆盖0.2G～2GHz的问题。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种超宽带大功率放大器，包括：
[0007]信号输入端，用于接收输入信号；
[0008]输入匹配网络，一端与信号输入端连接，另一端与GaN功率放大芯片的栅极连接，用于对GaN功率放大芯片的栅极和信号输入端之间的阻抗进行匹配；
[0009]输出匹配网络，一端与GaN功率放大芯片的漏极连接，另一端与信号输出端连接，用于超宽频带内的阻抗匹配；
[0010]输入偏置网络，包括滤波电容，一端与GaN功率放大芯片的栅极连接，另一端与外部的栅极电源连接，用于对栅极电源进行滤波以及旁路处理；
[0011]输出偏置网络，包括滤波电容，一端与GaN功率放大芯片的漏极连接，另一端与外部的漏极电源连接，用于对漏极电源进行滤波以及旁路处理。
[0012]在一种可能的实现方式中，输入匹配网络包括三级匹配网络，分别为顺次连接的第一级输入匹配网络、第二级输入匹配网络和第三级输入匹配网络，且第一级输入匹配网络与GaN功率放大芯片的栅极连接；
[0013]第一级输入匹配网络包括一T型网络和与T型网络连接的RC并联网络，用于对GaN功率放大芯片的栅极阻抗进行变换提升；其中，T型网络包括两个串接的电感及与两个电感同时连接的电容，电容的另一端接地；
[0014]第二级输入匹配网络包括多个串联的微带线和与微带线连接的隔直电容，用于对第一级输入匹配网络的输出阻抗进行阻抗变换；
[0015]第三级输入匹配网络包括由多个半刚性电缆组成的传输线变压器，用于超宽带阻
抗变换。
[0016]在一种可能的实现方式中，第一级输入匹配网络还包括一对地RC串联网络，对地RC串联网络的一端分别与T型网络和RC并联网络的一端连接，对地RC串联网络的另一端接地；
[0017]第二级输入匹配网络还包括一并联RC网络，并联RC网络的一端连接在多个串联的最后一个微带线的一端，另一端与隔直电容连接。
[0018]在一种可能的实现方式中，第一级输入匹配网络是基于GaAs无源工艺制作的GaAs微波单片集成电路。
[0019]在一种可能的实现方式中，输出匹配网络包括三级匹配网络，分别为顺次连接的第一级输出匹配网络、第二级输出匹配网络和第三级输出匹配网络，且第一级输出匹配网络与GaN功率放大芯片的漏极连接；
[0020]第一级输出匹配网络包括制备在瓷片上的T型瓷片网络，且T型瓷片网络中的电感为瓷片电感，电容为瓷片电容，用于对GaN功率放大芯片的漏极阻抗进行变换；
[0021]第二级输出匹配网络包括多个串接的微带传输线，用于宽带阻抗变换；
[0022]第三级输出匹配网络包括由多个半刚性电缆组成的传输线变压器，用于超宽带阻抗变换。
[0023]在一种可能的实现方式中，第三级输入匹配网络和第三级输出匹配网络的阻抗变换比为4:1。
[0024]在一种可能的实现方式中，第三级输入匹配网络和第三级输出匹配网络均由2个半刚性电缆组成，半刚性电缆的特征阻抗为25欧姆，外径为2.2mm；
[0025]第三级输入匹配网络的2个半刚性电缆的长度分别为44.4mm和42.1mm；
[0026]第三级输出匹配网络的2个半刚性电缆的长度分别为37.1mm和39.4mm。
[0027]在一种可能的实现方式中，输入偏置网络和输出偏置网络中还包括偏置电感，用于对射频通道和直流供电通道中的射频隔离。
[0028]在一种可能的实现方式中，GaN功率放大芯片、第一级输入匹配网络、第一级输出匹配网络组装在钼铜载体上，第二级输出匹配网络、第三级输出匹配网络、第二级输入匹配网络、第三级输入匹配网络、输入偏置网络以及输出偏置网络均组装在PCB版上；
[0029]钼铜载体和PCB版焊接在紫铜载体上。
[0030]第二方面，本专利技术实施例提供了一种用于无线通信系统的发射器，发射器包括上述第一方面提供的超宽带大功率放大器。
[0031]本专利技术实施例提供一种超宽带大功率放大器，通过在GaN功率放大芯片的栅极连接输入匹配网络和输入偏置网络，在GaN功率放大芯片的漏极连接输出匹配网络和输出偏置网络，从而使功率放大器的频率覆盖0.2G～2GHz、输出功率≥100W。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1是本专利技术实施例提供的一种超宽带大功率放大器的结构示意图；
[0034]图2是本专利技术实施例提供的另一种超宽带大功率放大器的结构示意图；
[0035]图3是本专利技术实施例提供的图2中的第一级输入匹配网络的结构示意图；
[0036]图4是本专利技术实施例提供的图3的功率放大器稳定性因子的仿真示意图；
[0037]图5是本专利技术实施例提供的第三级输入匹配网络的半刚性电缆示意图；
[0038]图6是本专利技术实施例提供的50欧姆端口阻抗经过第三级输入匹配网络变换后的阻抗仿真结果图；
[0039]图7是本专利技术实施例提供的第三级输出匹配网络的半刚性电缆示意图；
[0040]图8是本专利技术实施例提供的超宽带大功率放大器的输出功率仿真示意图；
[0041]图9是本专利技术实施例提供的超宽带大功率放大器的漏极效率仿真示意图；
[0042]图10是本专利技术实施例提供的超宽带大功率放大器的输入驻波仿真示意图；
[0043]图11是本专利技术实施例提供的超宽带大功率放大器的组装结构示意图；
[0044]图12是本专利技术实施例提供的超宽带大功率放大器组装后的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带大功率放大器，其特征在于，包括：信号输入端，用于接收输入信号；输入匹配网络，一端与所述信号输入端连接，另一端与GaN功率放大芯片的栅极连接，用于对所述GaN功率放大芯片的栅极和所述信号输入端之间的阻抗进行匹配；输出匹配网络，一端与所述GaN功率放大芯片的漏极连接，另一端与信号输出端连接，用于超宽频带内的阻抗匹配；输入偏置网络，包括滤波电容，一端与所述GaN功率放大芯片的栅极连接，另一端与外部的栅极电源连接，用于对所述栅极电源进行滤波以及旁路处理；输出偏置网络，包括滤波电容，一端与所述GaN功率放大芯片的漏极连接，另一端与外部的漏极电源连接，用于对所述漏极电源进行滤波以及旁路处理。2.如权利要求1所述的超宽带大功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括三级匹配网络，分别为顺次连接的第一级输入匹配网络、第二级输入匹配网络和第三级输入匹配网络，且所述第一级输入匹配网络与所述GaN功率放大芯片的栅极连接；所述第一级输入匹配网络包括一T型网络和与所述T型网络连接的RC并联网络，用于对所述GaN功率放大芯片的栅极阻抗进行变换提升；其中，所述T型网络包括两个串接的电感及与两个所述电感同时连接的电容，所述电容的另一端接地；所述第二级输入匹配网络包括多个串联的微带线和与所述微带线连接的隔直电容，用于对所述第一级输入匹配网络的输出阻抗进行阻抗变换；所述第三级输入匹配网络包括由多个半刚性电缆组成的传输线变压器，用于超宽带阻抗变换。3.如权利要求2所述的超宽带大功率放大器，其特征在于，所述第一级输入匹配网络还包括一对地RC串联网络，所述对地RC串联网络的一端分别与所述T型网络和所述RC并联网络的一端连接，所述对地RC串联网络的另一端接地；所述第二级输入匹配网络还包括一并联RC网络，所述并联RC网络的一端连接在多个串联的最后一个微带线的一端，另一端与所述隔直电容连接。4.如权利要求2或3所述的超宽带大功率放大器，其特征在于，所述第一级输入匹配网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓帆，高永辉，斛彦生，银军，倪涛，余若祺，徐守利，赵路阳，林正兆，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：