[实用新型]一种毫米波单片集成功率放大器

摘要

一种毫米波单片集成功率放大器，属于电子技术领域，涉及毫米波单片集成功率放大器。本实用新型电路采用三级放大结构，以获得高增益；最后一级放大结构中包含一个四路合成结构，以获得高的输出功率。整个电路具有宽带匹配电路，实现功率放大器芯片的宽带特性，在保证单片功率放大器输出功率的同时，提高功率放大器的工作带宽。本实用新型的单片功率放大器在28-31GHz频带内，不需要任何外部匹配电路，相对于混合集成功率放大器，其体积更小。仿真结果表明，本实用新型具有高增益(＞15dB)、高输出功率(28dBm)，满足稳定性要求。本发明可应用于雷达和无线通信系统。

主权项

1、一种毫米波单片集成功率放大器，其特征在于，包括三级放大电路，所述三级放大电路集成于一片砷化镓或硅片上；所述第一级放大电路对射频输入信号RF_IN进行第一级放大处理；射频输入信号RF_IN通过第一级耦合电容和pHEMT场效应三极管FET1的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应三极管FET1的栅极，pHEMT场效应三极管FET1的源极接地，pHEMT场效应三极管FET1的漏极通过pHEMT场效应三极管FET1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场效应三极管FET1的栅极匹配及偏置电路为十字形对称结构电路：两路相同的栅极偏置电压分别通过各自的旁路电容接地的同时通过微带传输线和偏置电阻接十字形微带传输线的上下两端；十字形微带传输线的左端接第一级耦合电容，十字形微带传输线的右端接pHEMT场效应三极管FET1的栅极；所述pHEMT场效应三极管FET1的漏极匹配及偏置电路为十字形对称结构电路：两路漏极偏置电压分别通过各自旁路电容接地的同时接十字形微带传输线的上下两端；十字形微带传输线的左端接pHEMT场效应三极管FET1的漏极，十字形微带传输线的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；第一级放大信号通过第二级耦合电容和T形微带功分电路后分成两路信号：一路经pHEMT场效应三极管FET2的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应三极管FET2的栅极，另一路经pHEMT场效应三极管FET3的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应三极管FET3的栅极；pHEMT场效应三极管FET2和FET3的源极接地；pHEMT场效应三极管FET2和FET3的漏极分别通过各自的漏极匹配及偏置电路输出第二级放大信号；pHEMT场效应三极管FET2和FET3的栅极之间通过奇模振荡抑制电阻相连，pHEMT场效应三极管FET2和FET3的漏极之间通过奇模振荡抑制电阻相连；第二级放大电路中：所述pHEMT场效应三极管FET2和FET3的栅极匹配及偏置电路均为T形结构电路：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形微带传输线的垂直端，T形微带传输线的水平左端接T形微带功分电路的输出端，T形微带传输线的水平右端接pHEMT场效应三极管的栅极；所述pHEMT场效应三极管FET2和FET3的漏极匹配及偏置电路均为T形结构电路：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形微带传输线的垂直端，T形微带传输线的水平左端接pHEMT场效应三极管的漏极，T形微带传输线的水平右端输出第二级放大信号；所述第三级放大电路对第二级放大信号进行第三级放大处理及功率合成输出；两路第二级放大信号分别通过两个第三级耦合电容和T形微带功分电路后分成四路信号：第一路信号经pHEMT场效应三极管FET4的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应三极管FET4的栅极，第二路信号经微带传输线输入到pHEMT场效应三极管FET5的栅极，第三路信号经微带传输线输入到pHEMT场效应三极管FET6的栅极，第四路信号经pHEMT场效应三极管FET7的栅极匹配及偏置电路输入到pHEMT场效应三极管FET7的栅极，pHEMT场效应三极管FET4、FET5、FET6和FET7的源极接地；pHEMT场效应三极管FET4、FET5、FET6和FET7的漏极输出四路第三级放大信号；pHEMT场效应三极管FET4和FET5的栅极之间通过奇模振荡抑制电阻相连，pHEMT场效应三极管FET4和FET5的漏极之间通过奇模振荡抑制电阻相连；pHEMT场效应三极管FET6和FET7的栅极之间通过奇模振荡抑制电阻相连，pHEMT场效应三极管FET6和FET7的漏极之间通过奇模振荡抑制电阻相连；pHEMT场效应三极管FET4和FET5的漏极输出的两路第三级放大信号经一个一级功率合成电路合二为一，pHEMT场效应三极管FET6和FET7的漏极输出的两路第三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输出的两路信号经一个二级功率合成电路合二为一后经第三级放大电路的漏极匹配及偏置电路、输出耦合电容和输出级匹配电路后输出最终的射频输出信号RF_OUT；第三级放大电路中：所述pHEMT场效应三极管FET4和FET7的栅极匹配及偏置电路均为T形结构电路：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形微带传输线的垂直端，T形微带传输线的水平左端接T形微带功分电路的输出端，T形微带传输线的水平右端接pHEMT场效应三极管的栅极；所述第三极放大电路的漏极匹配及偏置电路为十字形对称结构电路：两路漏极偏置电压分别通过各自旁路电容接地的同时接十字形微带传输线的上下两端；十字形微带传输线的左端接二级功率合成电路的输出端，十字形微带传输线的右端接输出耦合电容，所述输出级匹配电路为十字形对称结构电路：十字形微带传输线的上下两端分别通过匹配电阻、微带传输线和旁路电容接地；十字形微带传输线的左端接输出耦合电容，十字形微带传输线的右端输出最终的射频输出信号RF_OUT。