[實用新型]基于復合電抗式LC濾波網絡的超寬帶堆疊功率放大器

有效

• 申請號: 201721727035.0
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN207732732U
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 滑育楠;鄔海峰;廖學介;王測天;陳依軍;胡柳林;呂繼平;童偉;吳曦;楊云婷
• 申請（專利權）人: 成都嘉納海威科技有限責任公司
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F1/56;H03F3/19;H03F3/21;H03F3/24
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李林合

本實用新型公開了一種基于復合電抗式LC濾波網絡的超寬帶堆疊功率放大器，包括寬帶均衡輸入匹配網絡、雙路三堆疊功率放大網絡、復合電抗式LC濾波寬帶輸出匹配網絡、第一供電偏置網絡以及第二供電偏置網絡。本實用新型采用三堆疊晶體管放大網絡實現超寬帶放大器的放大功能，提高了功率放大器的功率增益和功率容量，利用復合電抗式LC濾波寬帶輸出匹配網絡實現功率放大器的超寬帶輸出匹配，利用寬帶均衡輸入匹配網絡實現功率放大器的超寬帶輸入匹配，在保證低插損和高效率的前提下大大提升了放大器的寬帶增益和寬帶功率特性。本實用新型工作帶寬極寬、效率高、增益平坦度好、面積小。

技術領域

本實用新型屬于場效應晶體管射頻、微波功率放大器和集成電路技術領域，具體涉及一種基于復合電抗式LC濾波網絡的超寬帶堆疊功率放大器的設計。

背景技術

隨著軍用與民用通信市場的快速發展，以及超寬帶通信與電子戰系統的快速革新，射頻、微波前端發射系統也向高性能、大帶寬、高效率的方向發展；該系統對末端功率放大器的超寬帶特性和效率指標提出了嚴峻的考驗，因此市場迫切的需求針對射頻、微波前端的超寬帶、高效率功率放大器芯片。

然而，在射頻、微波頻段超寬帶、高效率功率放大器芯片設計中，一直存在一些設計難題，具體體現為：

(1)跨倍頻程的功率放大器中的超寬帶增益特性和超寬帶功率特性的設計難度較大，這是由于受到寄生參數以及晶體管特征頻率影響，功率放大器的最佳負載阻抗在超寬帶范圍內變化范圍很大，往往是頻率越高，最佳負載阻抗模值越低，這就給超寬帶匹配網絡的設計提出了嚴峻的考驗。

(2)射頻、微波頻段傳統超寬帶功率放大器高功率、高增益指標設計難度較大：由于寬帶系統的驅使，射頻、微波寬帶前端發射機迫切需要高增益、高功率的寬帶功率放大器，為了覆蓋極寬的工作帶寬，高頻應用電路必須采用柵長較小的半導體工藝晶體管，受到其低擊穿電壓的影響，功率放大器的電壓擺幅將受到較大的限制，因此也就限制了功率晶體管的功率容量；同時為了獲得較大的功率，當采用大柵寬尺寸的晶體管時，放大器的增益也收到明顯的制約。

典型的寬帶功率放大器有分布式、電抗式功率放大器等。但是，傳統分布式功率放大器尺寸較大，并且功率和帶寬二者相互制約，效率指標也較低，因為設計者往往采用電抗式結構實現高功率寬帶特性。在射頻、微波頻段，傳統電抗式功率放大器仍然存在一些設計不足，主要體現在：

(1)傳統電抗式匹配結構無法實現寬頻通帶內高低頻率的良好折中。

傳統電抗式結構往往在靠近晶體管的輸出端采用一階或者二階LC高通濾波網絡實現阻抗匹配，這樣一方面抑制低頻增益，改善增益平坦度，另一方面將晶體管的低頻輸出阻抗降低，更加易于實現寬帶阻抗匹配，但是由于LC高通濾波器中的電感L在集成電路中實現時，Q值較低，自諧振頻率較低，無法同時滿足寬頻放大器中最低頻和最高頻的折中匹配，因此大大限制了放大器的工作帶寬。

(2)超寬帶頻段中的高頻、高功率晶體管阻抗匹配難度較大。

超寬帶頻段中，由于放大器工作在較高的頻率，單個晶體管的功率容量有限，設計者為了獲得較高的功率容量，往往需要2n倍的功率合成結構，這種結構往往導致輸出網絡具有很低的最佳負載阻抗，這種低負載阻抗又將導致較高的頻率下的阻抗匹配難度加大。

實用新型內容

本實用新型的目的提出一種基于復合電抗式LC濾波網絡的超寬帶堆疊功率放大器，利用三晶體管堆疊技術、基于復合電抗式LC濾波器的寬帶輸出匹配技術和寬帶均衡技術，實現射頻、微波頻段超寬帶、高增益、高效率等指標。

本實用新型的技術方案為：基于復合電抗式LC濾波網絡的超寬帶堆疊功率放大器，包括寬帶均衡輸入匹配網絡、雙路三堆疊功率放大網絡、復合電抗式LC濾波寬帶輸出匹配網絡、第一供電偏置網絡以及第二供電偏置網絡。