[發明專利]X波段單片功率放大器

在審

• 申請號: 201410040266.9
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103812458A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 張忠祥;陳明生;魯世斌;范程華;張量;水泉;沈濱翼;靳振龍;許瑩瑩
• 申請（專利權）人: 合肥師范學院;安徽易科技術有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20;H03F1/42
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生;郭華俊

技術領域

本發明涉及一種X波段單片功率放大器。

背景技術

功率放大器是雷達通信、衛星通信、微波通信等領域中高靈敏度發射與接收機中的關鍵部件，通過功率放大器實現信號的放大和功率的輸出。

MMIC（Monolithic?Microwave?Integrated?Circuit，單片微波集成電路）具有電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動態范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強等特點，并可縮小的電子設備體積、減輕重量、降低價格，成為設計制造微波毫米波頻段功率放大集成電路的最佳選擇之一。采用MMIC工藝技術的X波段功率放大器在雷達、無線通信與微波成像等軍民用途中有著廣泛的應用。根據IEEE521-2002標準，X波段是指頻率在8-12GHz的無線電波波段，在電磁波譜中屬于微波。而在某些場合中，X波段的頻率范圍則為7-11.2GHz。通俗而言，X波段中的X即英語中的“extended”，表示“擴展的”調幅廣播。

穩定性問題是功率放大器設計中的一個重點和難點，因為在較低頻段內有很高的增益和噪聲，容易引起低頻振蕩，從而使整個電路不能穩定工作。為了降低低頻振蕩提高穩定性，通常在多級放大器的級與級之間加入匹配電路，一般常采用阻容耦合電路的匹配結構形式，該耦合電路采用較小的電阻和電容即可使電路達到穩定，但其需占用較大的電路面積，且該匹配電路屬于窄帶結構，寬帶性能較差，很難滿足X波段功率放大器中對匹配電路的寬帶特性要求，難以實現功率放大器的寬帶高功率輸出。

發明內容

本發明是為避免上述已有技術中存在的不足之處，提供一種X波段單片功率放大器，以提高寬帶性能、實現功率放大器的寬帶高功率輸出。

本發明為解決技術問題采用以下技術方案。

X波段單片功率放大器，其結構特點是，包括單芯片，所述單芯片上集成有輸入匹配電路、功率分配電路、三級PHEMT管放大器（Pseudomorphic?High?Electron?Mobility?Transistor，贗高電子遷移率晶體管）、功率合成電路和輸出匹配電路；所述輸入匹配電路的輸入端與單芯片的外部信號輸入端RF-IN相連接，用于接入外部信號輸入源；所述輸入匹配電路的輸出端與所述功率分配電路的輸入端相連接，所述功率分配電路的輸出端與三級PHEMT管放大器的輸入端相連接；所述三級PHEMT管放大器的輸出端與所述功率合成電路的輸入端相連接；所述所述功率合成電路的輸出端與所述輸出匹配電路的輸入端相連接；所述輸出匹配電路的輸出端與單芯片的外部輸出端RF-OUT相連接，用于輸出放大后的信號。

本發明的X波段單片功率放大器的結構特點也在于：

所述三級PHEMT管放大器包括第一級PHEMT管放大器、第二級PHEMT管放大器、第三級PHEMT管放大器、第一中間級功率分配合成及匹配電路和第二中間級功率分配合成及匹配電路；所述第一級PHEMT管放大器的輸入端與所述功率分配電路的輸出端相連接，所述第一級PHEMT管放大器的輸出端與所述第一中間級功率分配合成及匹配電路的輸入端相連接；所述第一中間級功率分配合成及匹配電路的輸出端與所述第二級PHEMT管放大器的輸入端相連接，所述第二級PHEMT管放大器的輸出端與第二中間級功率分配合成及匹配電路的輸入端相連接；所述第二中間級功率分配合成及匹配電路的輸出端與第三級PHEMT管放大器的輸入端相連接，所述第三級PHEMT管放大器的輸出端與所述功率合成電路的輸入端相連接。

所述第一級PHEMT管放大器包括兩個相互并聯連接的PHEMT管和兩個三級濾波電路；所述第二級PHEMT管放大器包括八個相互并聯連接的PHEMT管和兩個三級濾波電路；所述第三級PHEMT管放大器包括十六個相互并聯連接的PHEMT管和兩個三級濾波電路；所述PHEMT管的柵極和漏極通過三級濾波電路與直流供電端連接；PHEMT管為采用0.25um柵寬的贗電高電子遷移率晶體管PHEMT制作而成；

所述第一級PHEMT管放大器、第二級PHEMT管放大器和第三級PHEMT管放大器的相互并聯的PHEMT管的柵極之間連接有電阻，漏極之間也連接有電阻。

所述電阻為用于降低和阻止奇模振蕩的奇模電阻。

所述三級濾波電路為三級RC濾波電路。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：