有源匹配结合无源匹配的6-18GHz功率放大器及实现方法技术

本发明专利技术公开了一种有源匹配结合无源匹配的6

【技术实现步骤摘要】
有源匹配结合无源匹配的6
‑
18GHz功率放大器及实现方法


[0001]本专利技术涉及微波功率放大器，尤其涉及一种有源匹配结合无源匹配的6
‑
18GHz功率放大器及实现方法。

技术介绍

[0002]功率放大器是收发链路的主要耗能元件，提高功率放大器的效率可以有效降低收发链路功耗。根据集成化和小型化的需求，一般要求功率放大器不是工作在某一频率点而是工作在宽带范围。如何在宽带，尤其是超宽带范围内，实现更大的输出功率和更高的增益，同时保证尽可能高的效率，一直是学术界和工业界研究的热点问题。
[0003]传统的超宽带功率放大器，无论是分布式电路拓扑还是电抗匹配式电路拓扑，均为固定的无源匹配电路结构。根据Foster电抗定理可知，在史密斯圆图中，常规的无源匹配电路匹配位置随频率顺时针旋转。但是根据Load
‑
Pull测试结果可知，晶体管的最佳阻抗点随频率逆时针旋转。因此现有的超宽带功率放大器晶体管阻抗无法在所有频率点均被理想匹配，进而限制了超宽带功率放大器的效率。

技术实现思路

...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源匹配结合无源匹配的6
‑
18GHz功率放大器，其特征在于：包括无源输入匹配网络、有源输入匹配网络、无源级间匹配网络、有源级间匹配网络、无源输出匹配网络、有源输出匹配网络、第一晶体管(pHEMT1)、第二晶体管(pHEMT2)；所述无源输入匹配网络的输入端与射频输入端(RF
in
)连接，所述有源输入匹配网络的输入端与无源输入匹配网络的输出端连接；所述第一晶体管(pHEMT1)的栅极与有源输入匹配网络的输出端连接；所述第一晶体管(pHEMT1)的源极接地；所述无源级间匹配网络的输入端与第一晶体管(pHEMT1)的漏极连接；所述有源级间匹配网络的输入端与无源级间匹配网络的输出端连接；所述第二晶体管(pHEMT2)的栅极与有源级间匹配网络的输出端连接；所述第二晶体管(pHEMT2)的源极接地；所述无源输出匹配网络的输入端与第二晶体管(pHEMT2)的漏极连接；所述有源输出匹配网络的输入端与无源输出匹配网络的输出端连接；射频输出端(RF
out
)与有源输出匹配网络的输出端连接；所述有源输入匹配网络的控制信号为第一控制信号(CS
in1
)；所述有源级间匹配网络的控制信号为第二控制信号(CS
in2
)；所述有源输出匹配网络的控制信号为第三控制信号(CS
in3
)；射频输入端(RF
in
)的输入信号为输入信号源(S0)；所述第一控制信号(CS
in1
)、第二控制信号(CS
in2
)、第三控制信号(CS
in3
)均为第一信号源(S1)、第二信号源(S2)、
……
、第n信号源(S
n
)输出信号的组合；所述n为正整数且n≥3；输入信号源(S0)的输出信号频率为f0；第一信号源(S1)输出信号频率为f0；第二信号源(S2)输出信号频率为2f0；
……
；第n信号源(S
n
)输出信号频率为nf0。2.根据权利要求1所述的有源匹配结合无源匹配的6
‑
18GHz功率放大器，其特征在于：所述无源输入匹配网络包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第一微带线(TL1)、第二微带线(TL2)、第三微带线(TL3)、第四微带线(TL4)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)；第一电阻(R1)的一端与射频输入端(RF
in
)连接；第一电阻(R1)的另一端分别与第二电阻(R2)和第三电阻(R3)的一端连接；第三电阻(R3)的另一端与第一微带线(TL1)的一端连接；第一微带线(TL1)的另一端接地；第二电阻(R2)的另一端与第一电容(C1)的一端连接；第一电容(C1)的另一端分别与第二电容(C2)和第二微带线(TL2)的一端连接；第二电容(C2)的另一端接地；第二微带线(TL2)的另一端分别与第三微带线(TL3)和第四电阻(R4)的一端连接；第三微带线(TL3)的另一端与有源输入匹配网络中第五微带线(TL5)的一端连接；第四电阻(R4)的另一端与第四微带线(TL4)的一端连接；第四微带线(TL4)的另一端分别与栅极偏置电压(V
G1
)和第三电容(C3)的一端连接；第三电容(C3)的另一端接地；所述有源输入匹配网络包括第五微带线(TL5)、第六微带线(TL6)和第七微带线(TL7)，第五微带线(TL5)的一端与无源输入匹配网络中第三微带线(TL3)的一端连接；第五微带线(TL5)的另一端分别与第六微带线(TL6)和第七微带线(TL7)的一端连接；第六微带线(TL6)的另一端与第一晶体管(pHEMT1)的栅极连接；第七微带线(TL7)的另一端与第一控制信号(CS
in1
)连接。3.根据权利要求1所述的有源匹配结合无源匹配的6
‑
18GHz功率放大器，其特征在于：所述无源级间匹配网络包括第八微带线(TL8)、第九微带线(TL9)、第十微带线(TL
10
)、第十一微带线(TL
11
)、第十二微带线(TL
12
)、第十三微带线(TL
13
)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、
第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)；第八微带线(TL8)的一端与第一晶体管(pHEMT1)的漏极连接；第八微带线(TL8)的另一端分别与第九微带线(TL9)和第十微带线(TL
10
)的一端连接；第九微带线(TL9)的另一端分别与漏极偏置电压(V
D1
)和第四电容(C4)的一端连接；第四电容(C4)的另一端接地；第十微带线(TL
10
)的另一端与第五电容(C5)的一端连接；第五电容(C5)的另一端分别与第六电容(C6)、第七电容(C7)、第五电阻(R5)的一端连接；第六电容(C6)的另一端接地；第七电容(C7)的另一端和第五电阻(R5)的另一端连接并分别与第八电容(C8)和第十一微带线(TL
11
)的一端连接；第八电容(C8)的另一端接地；第十一微带线(TL
11
)的另一端分别与第十二微带线(TL
12
)和第六电阻(R6)的一端连接；第十二微带线(TL
12
)的另一端与有源级间匹配网络中第十四微带线(TL
14
)的一端连接；第六电阻(R6)的另一端与第十三微带线(TL
13
)的一端连接；第十三微带线(TL
13
)的另一端分别与栅极偏置电压(V
G2
)和第九电容(C9)的一端连接；第九电容(C9)的另一端接地；所述有源级间匹配网络包括第十四微带线(TL
14
)、第十五微带线(TL
15
)和第十六微带线(TL
16
)，第十四微带线(TL
14
)的一端与无源输入匹配网络中的第十二微带线(TL
12
)的一端连接；第十四微带线(TL
14
)的另一端分别与第十五微带线(TL
15
)和第十六微带线(TL
16
)的一端连接；第十五微带线(TL
15
)的另一端与第二晶体管(pHEMT2)的栅极连接；第十六微带线(TL
16
)的另一端与第二控制信号(CS
in2
)连接。4.根据权利要求1所述的有源匹配结合无源匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶洪琪，王光年，余旭明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：