[发明专利]一种微波单片集成超宽带功率放大器

说明书

本发明公开了一种微波单片集成超宽带功率放大器，包括共源共栅放大结构、行波放大结构和匹配网络；共源共栅放大结构包括若干组结构相同的共源共栅放大单元，每组共源共栅放大单元均与行波放大结构连接；匹配网络包括输入匹配网络和输出匹配网络，输入匹配网络通过行波放大结构及共源共栅放大单元与输出匹配网络连接。本发明采用共源共栅结构和行波放大结构相结合的技术，解决了多个放大管级联时功耗较大，且工作带宽有限、高频增益难提高等问题；其中的行波放大结构能在很宽的频带范围内提供较好的增益，同时兼顾噪声系数和输出功率；共源共栅放大结构通过两个晶体管的漏极与源极相连，使放大器具有高增益、高输出和高反向隔离等优点。

技术领域

本发明属于功率放大器技术领域，具体涉及一种微波单片集成超宽带功率放大器。

背景技术

随着世界各方面通讯技术的快速发展，以及军事化作战系统覆盖领域的不断扩大，超宽带通信脊柱(UWB)由于自身的特殊优势在通信领域内占据着重要的地位。目前，超宽带通信技术主要应用于雷达、均是通信、电子对抗等领域，尤其是近年来雷达技术飞速发展，许多新体制雷达应运而生，如有源相控阵雷达、电子通信一体化雷达等，均需要功率发达器具有高效率、高功率、超带宽等特点。随着超带宽技术在通信领域的广泛应用，超带宽功率放大器逐渐在功率放大器家族中崭露头角，由于超带宽功率放大器具有宽频率范围、高速率传输、高隐秘性、强穿透性等特点，因此成为功率放大器发展的一大趋势。

传统的微波单片集成超带宽功率放大器设计方法是将多个晶体管直接级联，但是多个晶体管级联的工作电流是几个晶体管的总和，因此功耗较大；且多个晶体管直接级联的工作带宽有限，高频增益较难提高，增益正斜率的设计难度则更大。

另外，目前设计宽带放大器的主要障碍是受到有源器件增益-带宽乘积的制约，任何有源器件的增益在高频端都具有逐渐下降的特性，除了正向增益降低之外，反向增益增加，这将使放大器的整体增益进一步降低，并使器件进入振荡状态的可能性增加。同时，在高频下晶体管的输出功率会降低，为了提高输出功率，往往会采用较大的晶体管，而大晶体管的工作电流较大。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的微波单片集成超宽带功率放大器解决了现有的超宽带功率放大器中多个放大管级联时功耗较大，且工作带宽有限、高频增益难提高的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种微波单片集成超宽带功率放大器，包括共源共栅放大结构、行波放大结构和匹配网络；

所述共源共栅放大结构包括若干组结构相同的共源共栅放大单元，每组所述共源共栅放大单元均与所述行波放大结构连接；所述匹配网络包括输入匹配网络和输出匹配网络，所述输入匹配网络通过行波放大结构及共源共栅放大单元与所述输出匹配网络连接，所述输入匹配网络的输入端作为超宽带功率放大器的输入端，所述输出匹配网络的输出端作为超宽带功率放大器的输出端。

进一步地，每组所述共源共栅放大单元均包括共源共栅放大网络、栅极到地网络和RC均衡网络；

所述共源共栅放大网络包括共源放大管共栅放大管，所述共源放大管的栅极与RC均衡网络中均衡电阻的一端和均衡电容的一端连接，所述均衡电阻的另一端和均衡电容的另一端作为共源共栅放大单元的输入端与行波放大结构连接，所述共源放大管的源极接地，所述共源放大管的漏极通过一根微带线与所述共栅放大管的源极连接，所述共栅放大管的栅极通过第一电阻与栅极到地网络中的第二电阻的一端、去耦电容的一端和行波放大结构连接，所述第二电阻的另一端连接一个接地电容，所述去耦电容的另一端接地，所述共栅放大管的漏极作为共源共栅放大单元的输出端与行波放大结构连接。

进一步地，所述行波放大结构包括行波结构栅线、行波结构漏线、栅极吸收网络、漏极吸收网络和栅极分压网络；