一种毫米波单片集成功率放大器

摘要

一种毫米波单片集成功率放大器，属于电子技术领域，涉及毫米波单片集成功率放大器。本发明电路采用三级放大结构，以获得高增益；最后一级放大结构中包含一个四路合成结构，以获得高的输出功率。整个电路具有宽带匹配电路，实现功率放大器芯片的宽带特性，在保证单片功率放大器输出功率的同时，提高功率放大器的工作带宽。本发明的单片功率放大器在28-31GHz频带内，不需要任何外部匹配电路，相对于混合集成功率放大器，其体积更小。仿真结果表明，本发明具有高增益(＞15dB)、高输出功率(28dBm)，满足稳定性要求。本发明可应用于雷达和无线通信系统。

主权项

一种毫米波单片集成功率放大器，其特征在于，包括三级放大电路，即第一、二、和三级放大电路，所述三级放大电路集成于一片砷化镓或硅片上；所述第一级放大电路对射频输入信号进行第一级放大处理；射频输入信号通过第一级耦合电容和第一pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路输入到第一pHEMT场效应三极管的栅极，第一pHEMT场效应三极管的源极接地，第一pHEMT场效应三极管的漏极通过第一pHEMT场效应三极管的漏极匹配及偏置电路输出第一级放大信号；第一级放大电路中：所述第一pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路为十字形对称结构电路：两路相同的第一pHEMT场效应三极管的栅极偏置电压分别通过各自的旁路电容接地的同时分别通过各自的微带传输线和偏置电阻接第一十字形微带传输线的上下两端；第一十字形微带传输线的左端接第一级耦合电容，右端接第一pHEMT场效应三极管的栅极；所述第一pHEMT场效应三极管的漏极匹配及偏置电路为十字形对称结构电路：两路第一pHEMT场效应三极管漏极偏置电压分别通过各自旁路电容接地的同时接第二十字形微带传输线的上下两端；第二十字形微带传输线的左端接第一pHEMT场效应三极管的漏极，右端输出第一级放大信号；所述第二级放大电路对第一级放大信号进行第二级放大处理；第一级放大信号通过第二级耦合电容和第一T形微带功分电路后分成两路信号：一路经第二pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路输入到第二pHEMT场效应三极管的栅极，另一路经第三pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路输入到第三pHEMT场效应三极管的栅极；第二、第三pHEMT场效应三极管的源极接地；第二、第三pHEMT场效应三极管的漏极分别通过各自的漏极匹配及偏置电路输出第二级放大信号；第二、第三pHEMT场效应三极管的栅极之间通过第一奇模振荡抑制电阻相连，第二、第三pHEMT场效应三极管的漏极之间通过第二奇模振荡抑制电阻相连；第二级放大电路中：所述第二、第三pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路均为T形结构电路：第二、第三pHEMT场效应三极管的栅极偏置电压分别通过各自的旁路电容接地的同时通过各自的微带传输线和偏置电阻分别接第一、第二T形微带传输线的垂直端，第一、第二T形微带传输线的水平左端接第一T形微带功分电路的输出端，第一、第二T形微带传输线的水平右端分别接第二、第三pHEMT场效应三极管的栅极；所述第二、第三pHEMT场效应三极管的漏极匹配及偏置电路均为T形结构电路：第二、第三pHEMT场效应三极管的漏极偏置电压分别通过各自的旁路电容接地的同时通过各自的微带传输线和偏置电阻分别接第三、第四T形微带传输线的垂直端，第三、第四T形微带传输线的水平左端分别接第二、第三pHEMT场效应三极管的漏极，第三、第四T形微带传输线的水平右端分别输出两路第二级放大信号；所述第三级放大电路对第二级放大信号进行第三级放大处理及功率合成输出；一路第二级放大信号通过一个第三级耦合电容和第二T形微带功分电路后分成两路信号，另一路第二级放大信号通过另一个第三级耦合电容和第三T形微带功分电路后分成两路信号；两路第二级放大信号所分成的四路信号中：第一路信号经第四pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路输入到第四pHEMT场效应三极管的栅极，第二路信号经一段微带传输线输入到第五pHEMT场效应三极管的栅极，第三路信号经另一段微带传输线输入到第六pHEMT场效应三极管的栅极，第四路信号经第七pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路输入到第七pHEMT场效应三极管的栅极；第四、第五、第六、第七pHEMT场效应三极管的源极接地；第四、第五、第六、第七pHEMT场效应三极管的漏极输出四路第三级放大信号；第四、第五pHEMT场效应三极管的栅极之间通过第三奇模振荡抑制电阻相连，第四、第五pHEMT场效应三极管的漏极之间通过第四奇模振荡抑制电阻相连；第六、第七pHEMT场效应三极管的栅极之间通过第五奇模振荡抑制电阻相连，第六、第七pHEMT场效应三极管的漏极之间通过第六奇模振荡抑制电阻相连；第四、第五pHEMT场效应三极管的漏极输出的两路第三级放大信号经一个一级功率合成电路合二为一，第六、第七pHEMT场效应三极管的漏极输出的另外两路第三级放大信号经另一个一级功率合成电路合二为一；两个一级功率合成电路输出的两路信号经一个二级功率合成电路合二为一后经第三级放大电路的漏极匹配及偏置电路、输出耦合电容和输出级匹配电路后输出最终的射频输出信号；第三级放大电路中：所述第四、第七pHEMT场效应三极管的栅极匹配及偏置电路均为T形结构电路：第四、第七pHEMT场效应三极管的栅极偏置电压分别通过各自的旁路电容接地的同时分别通过各自的微带传输线和偏置电阻分别接第五、第六T形微带传输线的垂直端，第五、第六T形微带传输线的水平左端分别接第二、第三T形微带功分电路的输出端，第五、第六T形微带传输线的水平右端分别接第四、第七pHEMT场效应三极管的栅极；所述第三极放大电路的漏极匹配及偏置电路为十字形对称结构电路：两路第三极放大电路的漏极偏置电压分别通过各自旁路电容接地的同时分别接第三十字形微带传输线的上下两端；第三十字形微带传输线的左端接二级功率合成电路的输出端，第三十字形微带传输线的右端接输出耦合电容；所述输出级匹配电路为十字形对称结构电路：第四十字形微带传输线的上下两端分别通过各自的匹配电阻、微带传输线和旁路电容接地；第四十字形微带传输线的左端通过输出耦合电容接第三十字形微带传输线的右端，第四十字形微带传输线的右端输出最终的射频输出信号。