一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器制造技术

本发明专利技术属于一种功率放大器，对现有功率放大器在工作频带内的整体效率和功率转换率仍需提高的技术问题，提供一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，设置有四级低损匹配网络，以及三级晶体管组及稳定电路，晶体管组及稳定电路中的稳定电路部分能够抑制晶体管组在高频处的二次谐波，低损匹配网络能够使功放整体性能得到提高。其中，输入级低损匹配网络能够匹配第一级晶体管组及稳定电路的最佳输入阻抗，让第一级晶体管组及稳定电路输出增益最大。再依次通过输入级与中间级级间低损匹配网络、中间级和输出级级间低损匹配网络和输出级低损匹配网络，使功率放大器最终的输出功率最大化。最大化。最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器


[0001]本专利技术属于一种功率放大器，具体涉及一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器。

技术介绍

[0002]在较早时期，由于技术与工艺不成熟，电路往往采用分立式结构，且人们对功率放大器的需求也不高。直到雷达的引入，为电路提供了放大微波信号的应用。如今，功率放大器已经成为射频前端必不可少的核心部件。
[0003]随着微电子技术和半导体工艺的不断发展，单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC)以其高可靠性、低成本、小体积等优势，在通讯及雷达T/R(Transmitter and Receiver，发射和接收)组件中被广泛应用。同时，随着5G技术与工业4.0时代热潮的不断推进，研发高效率、高功率、高线性度以及高可靠性的MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit，单片微波集成电路)功率放大器势在必行。
[0004]在雷达T/R组件中，所有射频信号都需要经过功率放大器，利用漏极电流将电源的直流功率转换为与输入信号变化相同的射频功率。因此，功率放大器性能的好坏，将直接决定信号的强弱和雷达的质量。随着大规模相控阵雷达等综合电子系统的飞速发展，如何进一步提升功率放大器在其工作频带内的整体效率，提高功率转换率，已成为近年来功率放大器设计的主要挑战之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有功率放大器在工作频带内的整体效率和功率转换率仍需提高的技术问题，提供一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术提出一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，包括依次连接的输入级低损匹配网络、第一级晶体管组及稳定电路、输入级与中间级级间低损匹配网络、第二级晶体管组及稳定电路、中间级和输出级级间低损匹配网络、第三级晶体管组及稳定电路和输出级低损匹配网络；
[0008]所述输入级低损匹配网络设置有射频输入端口，用于为第一级晶体管组及稳定电路中第一晶体管组匹配输入阻抗，使第一晶体管组的输出增益最大化；
[0009]所述输入级与中间级级间低损匹配网络，用于降低第一级晶体管组及稳定电路中第一晶体管组的输出功率损耗；
[0010]所述中间级和输出级级间低损匹配网络，用于将第二级晶体管组及稳定电路中的第二晶体管组输出功率分配至第三级晶体管组及稳定电路中第三晶体管组的各晶体管；
[0011]所述输出级低损匹配网络设置有射频输出端口，用于使第三级晶体管组及稳定电路中第三晶体管组的输出功率最大化。
[0012]进一步地，所述输入级低损匹配网络包括微带线TL31、微带线TL32、微带线TL33、
微带线TL34、电容C24、电容C25和电容C26；
[0013]所述微带线TL31一端连接射频输入端口，另一端连接电容C26的一端，电容C26的另一端接地；
[0014]所述微带线TL32的一端连接于微带线TL31和电容C26之间，另一端依次连接电容C24和微带线TL34的一端，微带线TL34的另一端作为第一级晶体管组的栅极馈电端VGS1；
[0015]所述电容C25一端接地，另一端连接于微带线TL34和栅极馈电端VGS1之间；
[0016]所述微带线TL33一端连接于电容C24和微带线TL34之间，另一端与第一级晶体管组的栅极相连。
[0017]进一步地，所述微带线TL31和微带线TL32均为T型枝节微带线，微带线TL33为串联微带线，微带线TL34为并联枝节微带线。
[0018]进一步地，所述输入级与中间级级间低损匹配网络包括微带线TL27、微带线TL28、微带线TL29、微带线TL30、电容C21、电容C22、电容C23和电阻R5；
[0019]所述电容C21一端接地，另一端连接第二级晶体管组的漏极馈电端VGS2；
[0020]所述微带线TL27一端连接于电容C21和栅极馈电端VGS2之间，另一端依次连接电阻R5和微带线TL28的一端；
[0021]所述电容C22一端依次连接微带线TL29和第一级晶体管组的漏极，另一端连接第二级晶体管组的栅极，微带线TL28的另一端连接于电容C22和第一级晶体管组的漏极之间；
[0022]所述微带线TL30一端连接于电容C22和微带线TL29之间，另一端作为第一级晶体管组的漏极馈电端VDS1；
[0023]所述电容C23一端接地，另一端连接于微带线TL30和漏极馈电端VDS1之间。
[0024]进一步地，所述微带线TL27、微带线TL28和微带线TL30均为并联枝节微带线。
[0025]进一步地，所述第三级晶体管组中晶体管的数量为大于等于4的偶数n；
[0026]所述中间级和输出级级间低损匹配网络包括电容C13、电容C19、电容C20、微带线TL25、微带线TL26和n/4个第一子电路；
[0027]所述微带线TL25一端作为第二级晶体管组的漏极馈电端VDS2，另一端连接于微带线TL26和电容C19之间；
[0028]所述电容C20一端接地，另一端连接于漏极馈电端VDS2和微带线TL25之间；
[0029]所述微带线TL26一端连接第二级晶体管组的漏极，另一端依次连接电容C19、电容C13和地；
[0030]所述第一子电路包括微带线TL19、电容C10、电阻R3和两个第二子电路，每个所述第二子电路与第三级晶体管组中两个相邻晶体管相对应；
[0031]微带线TL19一端连接于电容C19和电容C13之间，另一端依次连接电容C10和地；
[0032]第二子电路包括微带线TL15、微带线TL16、微带线TL39、电容C8和电容C9；电容C8一端接地，另一端作为第三级晶体管组的栅极馈电端VGS3，另一个接地；微带线TL15一端依次连接微带线TL16、微带线TL19和电容C10之间，另一端连接第三级晶体管组的栅极；电容C9一端连接于微带线TL15和微带线TL16之间，另一端接地；微带线TL39一端连接于电容C8和栅极馈电端VGS3之间，另一端连接于微带线TL15和第三级晶体管组的栅极之间；
[0033]位于同一第一子电路中的两个第二子电路的两个微带线TL39，分别连接电阻R3的两端。
[0034]进一步地，所述微带线TL25、微带线TL19和微带线TL39均为并联枝节微带线，微带线TL15为串联微带线。
[0035]进一步地，所述输出级低损匹配网络包括电容C7和n/4个第三子电路；
[0036]所述第三子电路包括微带线TL7、电容C2、电阻R1和两个第四子电路；
[0037]所述第四子电路包括微带线TL1、微带线TL3、微带线TL5、微带线TL35和电容C1；所述电容C1一端接地，另一端作为第三级晶体管组的漏极馈电端VDS3；所述微带线TL35本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，其特征在于：包括依次连接的输入级低损匹配网络、第一级晶体管组及稳定电路、输入级与中间级级间低损匹配网络、第二级晶体管组及稳定电路、中间级和输出级级间低损匹配网络、第三级晶体管组及稳定电路和输出级低损匹配网络；所述输入级低损匹配网络设置有射频输入端口，用于为第一级晶体管组及稳定电路中第一晶体管组匹配输入阻抗，使第一晶体管组的输出增益最大化；所述输入级与中间级级间低损匹配网络，用于降低第一级晶体管组及稳定电路中第一晶体管组的输出功率损耗；所述中间级和输出级级间低损匹配网络，用于将第二级晶体管组及稳定电路中的第二晶体管组输出功率分配至第三级晶体管组及稳定电路中第三晶体管组的各晶体管；所述输出级低损匹配网络设置有射频输出端口，用于使第三级晶体管组及稳定电路中第三晶体管组的输出功率最大化。2.根据权利要求1所述一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，其特征在于：所述输入级低损匹配网络包括微带线TL31、微带线TL32、微带线TL33、微带线TL34、电容C24、电容C25和电容C26；所述微带线TL31一端连接射频输入端口，另一端连接电容C26的一端，电容C26的另一端接地；所述微带线TL32的一端连接于微带线TL31和电容C26之间，另一端依次连接电容C24和微带线TL34的一端，微带线TL34的另一端作为第一级晶体管组的栅极馈电端VGS1；所述电容C25一端接地，另一端连接于微带线TL34和栅极馈电端VGS1之间；所述微带线TL33一端连接于电容C24和微带线TL34之间，另一端与第一级晶体管组的栅极相连。3.根据权利要求2所述一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，其特征在于：所述微带线TL31和微带线TL32均为T型枝节微带线，微带线TL33为串联微带线，微带线TL34为并联枝节微带线。4.根据权利要求1至3任一所述一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，其特征在于：所述输入级与中间级级间低损匹配网络包括微带线TL27、微带线TL28、微带线TL29、微带线TL30、电容C21、电容C22、电容C23和电阻R5；所述电容C21一端接地，另一端连接第二级晶体管组的漏极馈电端VGS2；所述微带线TL27一端连接于电容C21和栅极馈电端VGS2之间，另一端依次连接电阻R5和微带线TL28的一端；所述电容C22一端依次连接微带线TL29和第一级晶体管组的漏极，另一端连接第二级晶体管组的栅极，微带线TL28的另一端连接于电容C22和第一级晶体管组的漏极之间；所述微带线TL30一端连接于电容C22和微带线TL29之间，另一端作为第一级晶体管组的漏极馈电端VDS1；所述电容C23一端接地，另一端连接于微带线TL30和漏极馈电端VDS1之间。5.根据权利要求4所述一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，其特征在于：所述微带线TL27、微带线TL28和微带线TL30均为并联枝节微带线。6.根据权利要求5所述一种基于谐波抑制的X波段MMIC功率放大器，其特征在于：
所述第三级晶体管组中晶体管的数量为大于等于4的偶数n；所述中间级和输出级级间低损匹配网络包括电容C13、电容C19、电容C20、微带线TL25、微带线TL26和n/4个第一子电路；所述微带线TL25一端作为第二级晶体管组的漏极馈电端VDS2，另一端连接于微带线TL26和电容C19之间；所述电容C20一端接地，另一端连接于漏极馈电端VDS2和微带线TL25之间；所述微带线TL26一端连接第二级晶体管组的漏极，另一端依次连接电容C19、电容C13和地；所述第一子电路包括微带线TL19、电容C10、电阻R3和两个第二子电路，每个所述第二子电路与第三级晶体管组中两个相邻晶体管相...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖与禾，李嘉骐，朱硕，段蓉凯，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：