[发明专利]X波段单片功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种X波段单片功率放大器。

背景技术

功率放大器是雷达通信、卫星通信、微波通信等领域中高灵敏度发射与接收机中的关键部件，通过功率放大器实现信号的放大和功率的输出。

MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit，单片微波集成电路）具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点，并可缩小的电子设备体积、减轻重量、降低价格，成为设计制造微波毫米波频段功率放大集成电路的最佳选择之一。采用MMIC工艺技术的X波段功率放大器在雷达、无线通信与微波成像等军民用途中有着广泛的应用。根据IEEE521-2002标准，X波段是指频率在8-12GHz的无线电波波段，在电磁波谱中属于微波。而在某些场合中，X波段的频率范围则为7-11.2GHz。通俗而言，X波段中的X即英语中的“extended”，表示“扩展的”调幅广播。

稳定性问题是功率放大器设计中的一个重点和难点，因为在较低频段内有很高的增益和噪声，容易引起低频振荡，从而使整个电路不能稳定工作。为了降低低频振荡提高稳定性，通常在多级放大器的级与级之间加入匹配电路，一般常采用阻容耦合电路的匹配结构形式，该耦合电路采用较小的电阻和电容即可使电路达到稳定，但其需占用较大的电路面积，且该匹配电路属于窄带结构，宽带性能较差，很难满足X波段功率放大器中对匹配电路的宽带特性要求，难以实现功率放大器的宽带高功率输出。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种X波段单片功率放大器，以提高宽带性能、实现功率放大器的宽带高功率输出。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

X波段单片功率放大器，其结构特点是，包括单芯片，所述单芯片上集成有输入匹配电路、功率分配电路、三级PHEMT管放大器（Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor，赝高电子迁移率晶体管）、功率合成电路和输出匹配电路；所述输入匹配电路的输入端与单芯片的外部信号输入端RF-IN相连接，用于接入外部信号输入源；所述输入匹配电路的输出端与所述功率分配电路的输入端相连接，所述功率分配电路的输出端与三级PHEMT管放大器的输入端相连接；所述三级PHEMT管放大器的输出端与所述功率合成电路的输入端相连接；所述所述功率合成电路的输出端与所述输出匹配电路的输入端相连接；所述输出匹配电路的输出端与单芯片的外部输出端RF-OUT相连接，用于输出放大后的信号。

本发明的X波段单片功率放大器的结构特点也在于：

所述三级PHEMT管放大器包括第一级PHEMT管放大器、第二级PHEMT管放大器、第三级PHEMT管放大器、第一中间级功率分配合成及匹配电路和第二中间级功率分配合成及匹配电路；所述第一级PHEMT管放大器的输入端与所述功率分配电路的输出端相连接，所述第一级PHEMT管放大器的输出端与所述第一中间级功率分配合成及匹配电路的输入端相连接；所述第一中间级功率分配合成及匹配电路的输出端与所述第二级PHEMT管放大器的输入端相连接，所述第二级PHEMT管放大器的输出端与第二中间级功率分配合成及匹配电路的输入端相连接；所述第二中间级功率分配合成及匹配电路的输出端与第三级PHEMT管放大器的输入端相连接，所述第三级PHEMT管放大器的输出端与所述功率合成电路的输入端相连接。

所述第一级PHEMT管放大器包括两个相互并联连接的PHEMT管和两个三级滤波电路；所述第二级PHEMT管放大器包括八个相互并联连接的PHEMT管和两个三级滤波电路；所述第三级PHEMT管放大器包括十六个相互并联连接的PHEMT管和两个三级滤波电路；所述PHEMT管的栅极和漏极通过三级滤波电路与直流供电端连接；PHEMT管为采用0.25um栅宽的赝电高电子迁移率晶体管PHEMT制作而成；

所述第一级PHEMT管放大器、第二级PHEMT管放大器和第三级PHEMT管放大器的相互并联的PHEMT管的栅极之间连接有电阻，漏极之间也连接有电阻。

所述电阻为用于降低和阻止奇模振荡的奇模电阻。

所述三级滤波电路为三级RC滤波电路。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：