[实用新型]一种毫米波单片集成功率放大器

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别是一种毫米波单片集成功率放大器（PA），可应用于雷达、通信等系统。

背景技术

在毫米波雷达、通信等系统领域，毫米波接收机为了检测小信号，一般都是在前级用功率放大器接收信号来克服后级的噪声问题。功率放大器位于发送机，是直接与天线信号相连接的，因此它的噪声特性将大大影响整个系统的噪声特性。同时，天线接收下来的信号强度一般都较弱，放大器在满足功率的输出要求的同时也要求一定的噪声系数要求。

目前普遍应用的功率放大器多为混合电路和模块电路，主要实现方式是通过单个晶体管和外围匹配电路组成，这类低功率放大器主要缺点有：体积大、输出功率小、增益小、一致性不好等。

如图2所示，是一种改进的集成功率放大器，其将两路由单个晶体管和外围电路组成的的电路通过两个朗格耦合器进行耦合，这种放大器在输出功率、增益、一致性方面得到了改进，但是还是存在体积大、输出功率和增益达不到现代雷达和通信系统要求的缺点。

随着微波毫米波通信技术的迅速发展，人们对通信设备的要求也越来越高。微波单片集成电路（MMIC）是用半导体工艺把有源器件、无源器件和微波传输线、互联线等全部制作在一片半导体基片上而构成的集成电路。由于微波单片集成电路（MMIC）的体积小、重量轻、可靠性高、稳定性好等优点，使得其在微波通信领域逐渐取代了波导系统和混合集成电路。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于pHEMT场效应管工艺技术的，集合功分技术，采用两个朗格耦合器构成的平衡结构，在保证了一致性好和体积小的同时，大大提高功率放大器输出功率的目的。

本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种毫米波单片集成功率放大器，包括输入朗格耦合器、输出朗格耦合器、连接于输入朗格耦合器的直通输出端和输出朗格耦合器的直通输入端的第一放大支路、连接于输入朗格耦合器的耦合输出端和输出朗格耦合器的耦合输入端的第二放大支路；整个放大器电路集成于单片半导体基片上； 

所述第一放大支路和第二放大支路均为相同的两级放大电路结构；所述第一级放大电路对输入朗格耦合器输入的射频信号进行第一级放大处理；输入的射频信号通过第一级耦合电容和T型微带功分电路后分为两路信号：一路经pHEMT场效应管FET1的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应管FET1的栅极，另一路经pHEMT场效应管FET2的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应管FET2的栅极；pHEMT场效应管FET1和FET2的源极接地；pHEMT场效应管FET1和FET2的漏极分别通过各自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pHEMT场效应管FET1和FET2的栅极匹配及偏置电路均为T型结构电路：栅极偏置电压通过其旁路电容接地的同时通过微带传输线和偏置电阻接T型微带传输线的垂直端，T型微带传输线的水平右端接pHEMT场效应管的栅极，T型微带传输线的水平左端接T型微带功分电路的输出端；所述pHEMT场效应管FET1和FET2的漏极均为T型结构电路：漏极偏置电压通过其旁路电容接地的同时通过微带传输线和偏置电阻接T型微带传输线的垂直端，T型微带传输线的水平左端接pHEMT场效应管的漏极，T型微带传输线的水平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及功率合成输出；两路第一级放大信号分别通过两个第二级耦合电容和T型微带功分电路后分成四路信号；第一路信号经pHEMT场效应管FET3的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应管FE3的栅极，第二路信号经pHEMT场效应管FET4的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应管FET44的栅极，第三路信号经pHEMT场效应管FET5的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应管FET5的栅极，第四路信号经pHEMT场效应管FET6的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应管FET6的栅极；pHEMT场效应管FET3、FET4、FET5和FET6的源极接地；pHEMT场效应管FET3、FET4、FET5和FET6的漏极输出四路第二级放大信号；pHEMT场效应管FET3和FET4的漏极输出的两路第二级放大信号经一个一级功率合成电路合二为一，pHEMT场效应管FET5和FET6的漏极输出的两路第二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的输出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输出朗格耦合器输出。