[实用新型]一种准芯片功率放大器

说明书

本实用新型涉及电子通信领域，具体涉及一种级联型准芯片功率放大器，其提供一种准芯片功率放大器，包括输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块、放大器管芯以及输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块，输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块连接到所述放大器管芯的栅极，所述放大器管芯的漏极连接到输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块；所述放大器管芯用于对输入信号进行放大；所述偏置电路用于对射频信号进行扼流并为放大器管芯提供栅极电压。一方面采用砷化镓材料在节约成本的同时，有利于放大器小型化。另一方面采用氮化镓材料制作有源功率放大器管芯，满足功率放大器对材料的高频、大功率和高热导率要求。

技术领域

本实用新型涉及电子通信领域，具体涉及一种级联型准芯片功率放大器。

背景技术

功率放大器作为通信、雷达等各类无线电系统中重要的组成部分之一，其性能很大程度上决定了整机性能的好坏。随着有源相控阵技术和无线通讯技术的发展，系统对功率放大器的需求越来越大，同时对其体积、成本、效率和线性度等方面要求也越来越高。

传统功率放大器的实现方式一般分为两种，一种是基于集成电路与分立元件的混合集成电路，优点是设计灵活、成本低，缺点是体积大、调试量大；另外一种是微波芯片集成电路(MMIC)，将所有元器件集成在一个芯片上，优点是一致性好、稳定性好、体积小，缺点是开发成本高、受特定工艺限制多。MMIC具有稳定性好、体积小等优势，被广泛应用于功率放大器的设计和使用中。制作MMIC的主要衬底材料有砷化镓(GaAs)材料和氮化镓(GaN)材料。相对于GaAs材料，GaN功率放大器芯片的主要优势表现在有源GaN功放管：采用GaN制作的功放管饱和电子速率高、击穿电压大、导热率高，这些优势是GaAs功放管所不具备的。但是在GaN功率放大器芯片的设计和使用中，往往无源器件尤其是电感占用面积较多，使得芯片面积较大，而GaN材料由于其介电常数等方面的原因，其匹配电路的面积大于GaAs，加之材料固有成本高于GaAs，使得GaN芯片放大器的成本较高。功率放大器为实现所要求的高功率，往往需要多级功率放大器级联，这就涉及到前级功率放大器和后级之间的连接和匹配。常见的方法是分别设计前后级功率放大器的放大和匹配电路，再将前级功率放大器的输出与后级功率放大器的输入级联。作为后级输出大功率的GaN准芯片功率放大器，其输入匹配和偏置电路依然可以使用GaAs材料制作，再与前级放大器连接。前级功率放大器往往不需要输出很大的功率，GaAs材料制作能够满足要求，采用GaN制作前级功率放大器不能完全发挥GaN的优势，同时造成成本升高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服以往混合集成电路设计的功率放大器不利于小型化以及功率放大器完全采用GaN材料制作成本高的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种准芯片功率放大器，包括输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块、放大器管芯以及输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块，所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块连接到所述放大器管芯的栅极，所述放大器管芯的漏极连接到输出匹配电路与漏极偏置电路的组合模块；所述放大器管芯用于对输入信号进行放大；所述输入/输出匹配电路用于放大器管芯输入/输出阻抗与输入/输出端口欧姆阻抗匹配；所述栅极/漏极偏置电路用于对射频信号进行扼流。

进一步地，所述输入匹配电路包括T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及与微带结构同路数的金丝，所述T型匹配结构、至少两路微带匹配结构以及金丝依次连接。

进一步地，所述T型匹配结构由微带TL1、TL2并联电容C2构成。

进一步地，所述栅极偏置电路由电阻和微带串联后并联电容构成，该栅极偏置电路用于抑制射频输入信号从放大器管芯栅极馈电电源端泄漏以及为该放大器管芯提供栅极电压；所述漏极偏置电路由微带并联电容构成，用于抑制输出信号向漏极馈电电源端泄漏，同时为放大器管芯提供漏极电压。

进一步地，所述输入匹配电路与栅极偏置电路的组合模块作为放大器的输入部分，其由金丝或金带连接到放大器管芯的栅极。