[发明专利]微波毫米波波段单片集成功率放大器

摘要

一种微波毫米波波段单片集成功率放大器，包括输入朗格耦合器、输出朗格耦合器、连接于所述输入朗格耦合器直通输出端和所述输出朗格耦合器直通输入端的第一放大支路、连接于所述输入朗格耦合器耦合输出端和所述输出朗格耦合器耦合输入端的第二放大支路；所述第一放大支路和所述第二放大支路包括相同的三级放大电路，所述三级放大电路包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路、第三级放大电路。本发明的微波毫米波波段单片集成功率放大器具有高增益（＞19dB)、高输出功率（>36dBm），在额定工作条件下稳定，可广泛应用于各种电子领域、雷达及无线通信系统中。

主权项

1.一种微波毫米波波段单片集成功率放大器，其特征在于，包括输入朗格耦合器、输出朗格耦合器、连接于所述输入朗格耦合器的直通输出端和所述输出朗格耦合器的直通输入端的第一放大支路、连接于所述输入朗格耦合器的耦合输出端和所述输出朗格耦合器的耦合输入端的第二放大支路；所述第一放大支路和所述第二放大支路包括相同的三级放大电路，所述三级放大电路包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路；所述第一级放大电路包括与所述输入朗格耦合器输出端依次相连的第一耦合电容、十字型结构的第一栅极匹配及偏置电路、第一场效应管和十字型结构的第一漏极匹配及偏置电路；所述第一场效应管的栅极与所述第一栅极匹配及偏置电路相连，漏极与所述第一漏极匹配及偏置电路相连，源极接地；所述第二级放大电路包括第二耦合电容、第一T型微带功分电路、十字型结构的第二栅极匹配及偏置电路、第二场效应管、十字型结构的第二漏极匹配及偏置电路、十字型结构的第三栅极匹配及偏置电路、第三场效应管和十字型结构的第三漏极匹配及偏置电路；所述第一漏极匹配及偏置电路通过所述第二耦合电容与所述第一T型微带功分电路的输入端相连；所述第一T型微带功分电路的一输出端通过所述第二栅极匹配及偏置电路与所述第二场效应管的栅极相连，另一输出端通过所述第三栅极匹配及偏置电路与所述第三场效应管的栅极相连；所述第二场效应管的源极接地，漏极与所述第二漏极匹配及偏置电路相连；所述第三场效应管的源极接地，漏极与所述第三漏极匹配及偏置电路相连；所述第三级放大电路包括第三耦合电容、第二T型微带功分电路、第四栅极匹配及偏置电路、第四场效应管、第五栅极匹配及偏置电路、第五场效应管、第四耦合电容、第三T型微带功分电路、第六栅极匹配及偏置电路、第六场效应管、第七栅极匹配及偏置电路、第七场效应管、第一一级功率合成电路、第二一级功率合成电路、二级功率合成电路、第四漏极匹配及偏置电路、第五漏极匹配及偏置电路和第五耦合电容；所述第四栅极匹配及偏置电路、所述第五栅极匹配及偏置电路、所述第六栅极匹配及偏置电路、所述第七栅极匹配及偏置电路均是十字型结构电路；所述第四漏极匹配及偏置电路和所述第五漏极匹配及偏置电路均是T字型结构电路；所述第二漏极匹配及偏置电路通过所述第三耦合电容与所述第二T型微带功分电路的输入端相连；所述第二T型微带功分电路一输出端通过所述第四栅极匹配及偏置电路与所述第四场效应管的栅极相连，另一输出端通过所述第五栅极匹配及偏置电路与所述第五场效应管的栅极相连；所述第四场效应管的源极接地，漏极与所述第一一级功率合成电路的输入端相连；所述第五场效应管的源极接地，漏极与所述第一一级功率合成电路的另一输入端相连；所述第三漏极匹配及偏置电路通过所述第四耦合电容与所述第三T型微带功分电路的输入端相连；所述第三T型微带功分电路一输出端通过所述第六栅极匹配及偏置电路与所述第六场效应管的栅极相连，另一输出端通过所述第七栅极匹配及偏置电路与所述第七场效应管的栅极相连；所述第六场效应管的源极接地，漏极与所述第二一级功率合成电路的输入端相连；所述第七场效应管的源极接地，漏极与所述第二一级功率合成电路的另一输入端相连；所述第一一级功率合成电路的输出端通过所述第四漏极匹配及偏置电路与所述二级功率合成电路的一输入端相连；所述第二一级功率合成电路的输出端通过所述第五漏极匹配及偏置电路与所述二级功率合成电路的另一输入端相连；所述二级功率合成电路通过所述第五耦合电容与所述输出朗格耦合器的输入端相连；采用公式：P_out＝A×ρ_max×NOF×GW×N确定所述三级放大电路中所用各场效应管的栅宽和叉指数，其中P_out是期望射频输出功率，A是考虑场效应管损耗及电路损耗后的经验系数，ρ_max是场效应管最大功率输出密度，NOF是单个场效应管叉指数，GW是单个场效应管栅宽，N是最后一级场效应管总数目；采用公式：P_out＝0.5·I_ds·I_ds·η确定所述三级放大电路中各场效应管直流偏置的静态工作电流和静态工作电压，其中P_out是期望射频输出功率，I_ds是场效应管静态工作电流，V_ds是场效应管静态工作电压，η是功率放大器的期望效率。