一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，应用于微波集成电路技术领域。包括前级放大电路、中间级放大电路和末级放大电路；前级放大电路将输入端信号进行放大并进行栅极电压调节，将前级的输出信号进行进一步放大输出。本发明专利技术通过栅极分压电阻的作用，实现了给予三级晶体管不同栅极偏置电压的功能，达到了同时实现带内高功率输出与高效率的特点。的特点。的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器


[0001]本专利技术涉及微波集成电路
，更具体的说是涉及一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器。

技术介绍

[0002]功率放大器(PowerAmplifier，PA)作为发射链路的末级核心器件，对整个无线系统的作用距离起着至关重要的作用。超宽带、高功率、高效率的功率放大器可以满足集成一体化电子战系统的使用需求。
[0003]随着集成一体化电子战系统的发展，多功能模块包括电子战模块与通讯模块等将会被集成在一起，但低效率的高功率放大器会释放大量的热量，而高密度集成的一体化电子战系统散热能力相对较差，因此会导致系统内各功能模块性能的恶化；为了解决该困难，本专利技术了提出了一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，能够很好的缓解热耗散问题。
[0004]2022年美国QORVO公司推出的QPA1013D产品能在6
–
18
‑
GHz频段实现39.9
–
42.5
‑
dBm的饱和输出功率与17％
–
27％的功率附加效率(PAE)；其带内最低效率仅为17％，无法满足高密度集成一体化电子战系统的需求。
[0005]2022年美国QORVO公司推出的TGA2963产品能在6
–
18
‑
GHz频段实现43.2
–
46.1
‑
dBm的饱和输出功率与19％
–
30％的功率附加效率(PAE)。该功放芯片实现了带内最低20W的输出功率，但其最低19％的PAE依旧会导致大量的热累积，无法满足使用需求。
[0006]2022年美国QORVO公司推出的TGA2963
‑
CP产品能在6
–
18
‑
GHz频段实现42.8
–
45.6
‑
dBm的饱和输出功率与17％
–
27％的功率附加效率(PAE)，其在实现高功率的同时效率较低，仍然会对集成一体化电子战系统的其它功能模块会造成明显负面影响。
[0007]因此，提出一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供了一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，来解决现有技术中存在的技术问题。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，包括前级放大电路、中间级放大电路和末级放大电路；前级放大电路将输入端信号进行放大并进行栅极电压调节，将前级的输出信号进行进一步放大输出。
[0011]可选的，前级放大电路包括：第一隔直电容C0，第一匹配电容C1、第二匹配电容C2、第三匹配电容C3、第四匹配电容C5，第一稳定结构电容C4；第一输入匹配微带线L1、第二输入匹配微带线L2、第三输入匹配微带线L3、第四输入匹配微带线L4，第一栅极偏置电感L3’
；稳定结构电阻R1；前级晶体管T1。
[0012]可选的，第一隔直电容C0的一端作为射频信号的输入端口，另一端与第一输入匹配微带线L1、第一匹配电容C1的一端连接，第一匹配电容C1的另一端接地；第二匹配电容C2的一端与第一输入匹配微带线L1、第二输入匹配微带线L2连接，第二匹配电容C2的另一端接地；第三匹配电容C3的一端与第二输入匹配微带线L2、第三输入匹配微带线L3连接，第三匹配电容C3的另一端接地；稳定结构电阻R1、第一稳定结构电容C4并联连接，其一端与第三输入匹配微带线L3、第一栅极偏置电感L3’
共接点连接，另一端与第四输入匹配微带线L4、第四匹配电容C5共接点连接；前级晶体管T1栅极与第四输入匹配微带线L4连接，漏极端与中间级放大电路连接，源极接地。
[0013]可选的，中间级放大电路包括：第五匹配微带线L5、第六匹配微带线L6、第七匹配微带线L7、第八匹配微带线L8、第九匹配微带线L9、第十匹配微带线L
10
，位置电感L
11
，第二栅极偏置电感L7’
；第二隔直电容C6、第三隔直电容C9、第四隔直电容C9’
、第五匹配电容C7、第六匹配电容C
10
，第二稳定结构电容C8；第一栅极偏置分压电阻R
G1
、第二栅极偏置分压电阻R
G2
，中间级晶体管T2，稳定性电阻R3，第一偶模振荡抑制电阻R2、第二偶模振荡抑制电阻R4、第三偶模振荡抑制电阻R5。
[0014]可选的，第二隔直电容C6的一端与第五匹配微带线L5、第六匹配微带线L6共接点相连，第二隔直电容C6的另一端与第五匹配电容C7的一端、第七匹配微带线L7一端的共接点相连，第五匹配电容C7另一端接地，第六匹配微带线L6另一端作为第一级晶体管漏极偏置输入端口，第七匹配微带线L7的另一端与第二栅极偏置电感L7’
的一端、第二稳定结构电容C8、第一偶模振荡抑制电阻R2共接点相连接；第二栅极偏置电感L7’
的另一端与第一栅极偏置分压电阻R
G1
、第二栅极偏置分压电阻R
G2
的一端共接点连接，第一栅极偏置分压电阻R
G1
的另一端接地，第二栅极偏置分压电阻R
G2
另一端与位置电感L
11
、第二栅极偏置电感L7’
的共接点相连接，稳定性电阻R3、第二稳定结构电容C8并联，并联后另一端连接中间级晶体管T2栅极，第一偶模振荡抑制电阻R2并联在两支路第七匹配微带线L7与稳定性结构共接点之间；第二偶模振荡抑制电阻R4并联在两支路中间级晶体管T2漏极与第八匹配微带线L8共接点之间，第八匹配微带线L8另一端与第九匹配微带线L9、第三隔直电容C9共接点连接，第九匹配微带线L9的另一端作为中间级晶体管T2栅极偏置电流的输入端口，第三隔直电容C9的另一端与第六匹配电容C
10
、第十匹配微带线L
10
共接点连接，第六匹配电容C
10
的另一端接地；第三偶模振荡抑制电阻R5并联在两支路第十匹配微带线L
10
、偏置电感L
11
、中间级晶体管T2栅极共接点之间，第四隔直电容C9’
的一端与第九匹配微带线L9连接，第四隔直电容C9’
的另一端接地。
[0015]可选的，末级放大电路包括：末级晶体管T3，第十一匹配微带线L
12
、第十二匹配微带线L
13
、第十三匹配微带线L
14
、第十四匹配微带线L
15
、第十五匹配微带线L
16
、第十六匹配微带线L
17
、第十七匹配微带线L
18
、第十八匹配微带线L
19
；第七匹配电容C<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，其特征在于，包括前级放大电路、中间级放大电路和末级放大电路；前级放大电路将输入端信号进行放大并进行栅极电压调节，将前级的输出信号进行进一步放大输出。2.根据权利要求1所述的一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，其特征在于，前级放大电路包括：第一隔直电容C0，第一匹配电容C1、第二匹配电容C2、第三匹配电容C3、第四匹配电容C5，第一稳定结构电容C4；第一输入匹配微带线L1、第二输入匹配微带线L2、第三输入匹配微带线L3、第四输入匹配微带线L4，第一栅极偏置电感L3’
；稳定结构电阻R1；前级晶体管T1。3.根据权利要求2所述的一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，其特征在于，第一隔直电容C0的一端作为射频信号的输入端口，另一端与第一输入匹配微带线L1、第一匹配电容C1的一端连接，第一匹配电容C1的另一端接地；第二匹配电容C2的一端与第一输入匹配微带线L1、第二输入匹配微带线L2连接，第二匹配电容C2的另一端接地；第三匹配电容C3的一端与第二输入匹配微带线L2、第三输入匹配微带线L3连接，第三匹配电容C3的另一端接地；稳定结构电阻R1、第一稳定结构电容C4并联连接，其一端与第三输入匹配微带线L3、第一栅极偏置电感L3’
共接点连接，另一端与第四输入匹配微带线L4、第四匹配电容C5共接点连接；前级晶体管T1栅极与第四输入匹配微带线L4连接，漏极端与中间级放大电路连接，源极接地。4.根据权利要求1所述的一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，其特征在于，中间级放大电路包括：第五匹配微带线L5、第六匹配微带线L6、第七匹配微带线L7、第八匹配微带线L8、第九匹配微带线L9、第十匹配微带线L
10
，位置电感L
11
，第二栅极偏置电感L7’
；第二隔直电容C6、第三隔直电容C9、第四隔直电容C9’
、第五匹配电容C7、第六匹配电容C
10
，第二稳定结构电容C8；第一栅极偏置分压电阻R
G1
、第二栅极偏置分压电阻R
G2
，中间级晶体管T2，稳定性电阻R3，第一偶模振荡抑制电阻R2、第二偶模振荡抑制电阻R4、第三偶模振荡抑制电阻R5。5.根据权利要求4所述的一种异化栅极偏置的超宽带高效率功率放大器，其特征在于，第二隔直电容C6的一端与第五匹配微带线L5、第六匹配微带线L6共接点相连，第二隔直电容C6的另一端与第五匹配电容C7的一端、第七匹配微带线L7一端的共接点相连，第五匹配电容C7另一端接地，第六匹配微带线L6另一端作为第一级晶体管漏极偏置输入端口，第七匹配微带线L7的另一端与第二栅极偏置电感L7’
的一端、第二稳定结构电容C8、第一偶模振荡抑制电阻R2共接点相连接；第二栅极偏置电感L7’
的另一端与第一栅极偏置分压电阻R
G1
、第二栅极偏置分压电阻R
G2
的一端共接点连接，第一栅极偏置分压电阻R
G1
的另一端接地，第二栅极偏置分压电阻R
G2
另一端与位置电感L
11
、第二栅极偏置电感L7’
的共接点相连接，稳定性电阻R3、第二稳定结构电容C8并联，并联后另一端连接中间级晶体管T2栅极，第一偶模振荡抑制电阻R2并联在两支路第七匹配微带线L7与稳定性结构共接点之间；第二偶模振荡抑制电阻R4并联在两支路中间级晶体管T2漏极与第八匹配微带线L8共接点之间，第八匹配微带线L8另一端与第九匹配微带线L9、第三隔直电容C9共接点连接，第九匹配微带线L9的另一端作为中间级晶体管T2栅极偏置电流的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉豪，朱世泉，武庆智，徐跃杭，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：