[发明专利]一种多级谐波控制高效率微波单片集成功放的匹配电路

说明书

技术领域

本发明涉及谐波控制技术领域，特别是涉及一种多级谐波控制高效率微波单片集成(Monolithic Microwave Integrated Circuit：MMIC)功放匹配电路实现方法。

背景技术

功放效率的提高对通信系统性能的提升具有重要意义，作为一种有效提升功放效率的技术，谐波控制在功放中的应用近年来屡见报道。相关的谐波控制结构也如雨后春笋般在功放电路中应用起来。谐波控制结构不仅在单级功放中得以应用，将谐波控制结构应用于多级功放也有报道。

为了实现高效率，在现有技术中，在电气和电子工程师协会(IEEE)微波与无线元件快报2015，第133页到135页中提出在单级功放输出级采用蝴蝶结形的谐波控制结构，形成三次谐波阻带，同时对于二次谐波，在漏极馈电网络和管子漏极端口之间串联四分之波长传输线结构，使得二次阻抗近似短路，三次阻抗近似开路，实现输出电路中对谐波进行控制的技术。虽然蝴蝶结加传输线结构能有效的对谐波进行控制，但是他们需要的空间较大；微波与无线元件快报2016，第137页到第139页中提出一款在输出级进行谐波控制的单级功放，为了实现谐波控制，漏极馈电网络和管子漏极端口之间并联了四条开路枝节，并且在枝节之间串联阻抗变换线；欧洲微波集成电路会议2011提出在单级功放的输入输出级同时采用并联开路枝节结构实现二次谐波控制；微波与无线元件快报2016，第137页到第139页和欧洲微波集成电路会议2011中采用的并联开路枝节谐波匹配电路虽然是目前最常用的结构，但由于都是传输线结构，这样的匹配电路频带窄，同时所用的传输线较长，需要占据较多的空间；微波与无线元件快报2014,第185页到第187页采用了并联电容到地结构实现频带较宽的二次谐波控制。以上的谐波控制匹配结构都是在混合微波集成电路(Hybrid Microwave Integrated Circuit，HMIC)中实现，这类电路的空间大，容易实现。然而同时实现高效率大功率小体积才是功放设计者们的目标，即在相比于HMIC空间小很多的MMIC中实现多级功放的谐波控制。电子快报2016,第219页到第221页提出一款对末级进行谐波控制的多级MMIC功放，采用阻抗变换线、并联电感以及串联开关电容结构实现谐波控制，但这款功放只实现了末级的谐波调谐。虽然在单片上实现了末级的谐波控制，但是该谐波匹配结构复杂，需要的较多的匹配成分，无法在前级驱动电路中使用；孙环，欧荣德，徐锐敏等在2015年全国微波毫米波会议中提出了多级MMIC功放的谐波控制技术，但是文中没有说明谐波匹配电路的具体实现结构和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种多级谐波控制高效率MMIC功放匹配电路，为了在多级MMIC功放中实现谐波控制，提出了一种简单的电阻电感(RL)并联结构对级间和输入级的二次谐波阻抗进行最优匹配，所述RL结构在级间嵌入到馈电网络中有效缩小了面积，并且谐波被控制之后电路的损耗大大降低，提高了功放匹配电路的效率。同时对输出级采用并联电感到地，对基波而言本发明中的结构引入的损耗较小，有效实现多级功放的谐波控制技术。其中的RL并联结构同时应用在输入匹配、一二级间匹配和二三级间匹配电路中，证明了此结构的灵活性，占用空间的灵活性和谐波匹配的灵活性，它非常适合在谐波控制的多级MMIC功放中使用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多级谐波控制高效率微波单片集成功放的匹配电路，所述匹配电路包括第一级输入匹配电路、一二级间匹配电路、二三级间匹配电路、第三级输出匹配电路；

所述第一级输入匹配电路包括第一级晶体管栅极馈电网络、第一级基波阻抗匹配电路、二次谐波阻抗匹配电路；

所述一二级间匹配电路包括第一级晶体管漏极馈电网络、一二级间基波阻抗匹配电路、二次谐波阻抗匹配电路、第二级晶体管栅极馈电网络；

所述二三级间匹配电路包括第二级晶体管漏极馈电网络、二三级间基波阻抗匹配电路、二次谐波匹配电路、第三级晶体管栅极馈电网络；

所述二次谐波阻抗匹配电路包括电感和电阻，所述电感和所述电阻并联(并联RL)。

所述第三级输出匹配电路包括第三级晶体管漏极馈电网络、基波和谐波阻抗匹配电路；

所述第三级输出匹配电路中的第三级二次谐波匹配电路，采用电感接地结构，所述电感并联在微带线与隔直电容中间。

可选的，在第一级输入匹配电路中，所述并联RL二次谐波阻抗匹配电路一端接第一级晶体管的栅极，另一端接地。