微波毫米波波段单片集成功率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种微波毫米波波段单片集成功率放大 器，可应用于各种微波毫米波波段的电子雷达、无线通信等系统。
【背景技术】
[0002] 在毫米波雷达、通信等技术领域，为了使毫米波接收机能检测小信号，一般是在前 级用功率放大器接收信号来克服后级的噪声问题。功率放大器位于发送机端，直接与天线 信号相连接，因此它的噪声特性将大大影响整个系统的噪声特性。同时，接收的天线信号强 度一般都较弱，功率放大器在满足功率的输出要求的同时也要满足一定的噪声系数要求。
[0003] 随着微波毫米波通信技术的迅速发展，人们对通信设备的要求也越来越高。微波 单片集成电路（MMIC)是用半导体工艺把有源器件、无源器件和微波传输线、互联线等全部 制作在一片半导体基片上而构成的集成电路。由于微波单片集成电路的体积小、重量轻、可 靠性高、稳定性好等，使得其在微波通信领域逐渐取代了波导系统和混合集成电路。
[0004] 目前普遍应用的功率放大器多为混合电路和模块电路，实现方式主要是通过单个 晶体管和外围匹配电路组成，该类功率放大器主要缺点有；体积大、输出功率小、增益小、一 致性不好等。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种体积小、一致性好，输出功率大的微波毫 米波波段单片集成功率放大器。
[0006] -种微波毫米波波段单片集成功率放大器，包括输入朗格禪合器、输出朗格禪合 器、连接于所述输入朗格禪合器直通输出端和所述输出朗格禪合器直通输入端的第一放大 支路、连接于所述输入朗格禪合器禪合输出端和所述输出朗格禪合器禪合输入端的第二放 大支路；
[0007] 所述第一放大支路和所述第二放大支路包括相同的H级放大电路，所述H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H级放大电路。
[0008] 本发明微波毫米波波段单片集成功率放大器，与现有技术中的功率放大器相互比 较时，有W下优点：
[0009] 1、本发明采用输入朗格禪合器、输出朗格禪合器与位于它们之间的两条相同的放 大支路实现功率放大器，输入朗格禪合器输入的射频信号经过两平衡放大支路放大后进入 输出朗格禪合器功率合成，该平衡结构，提高了功率放大器的稳定性和一致性，改善了驻波 比的性能和提高了放大器输出功率；
[0010] 2、本发明每条放大支路包括H级放大电路，对输入禪合器输出的射频信号进行逐 级放大，然后将放大后的信号通过输出朗格禪合器禪合输出，大大增加了功率放大器的输 出功率和带宽；
[0011]3、本发明的功率放大器电路可集成于单片半导体基片上，体积小。
【附图说明】
[0012] 图1为微波毫米波波段单片集成功率放大器实施例的示意图；
[0013] 图2为微波毫米波波段单片集成功率放大器其中一条放大支路实施例的电路图；
[0014] 图3为微波毫米波波段单片集成功率放大器增益及回波损耗性能图；
[0015] 图4为微波毫米波波段单片集成功率放大器33GHz工作输出功率；
[0016] 图5为微波毫米波波段单片集成功率放大器34GHz工作输出功率；
[0017] 图6为微波毫米波波段单片集成功率放大器35GHz工作输出功率；
[0018] 图7为微波毫米波波段单片集成功率放大器36GHz工作输出功率。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明微波毫米波波段单片集成功率放大器的【具体实施方式】做 详细描述。
[0020] 如图1所示，一种微波毫米波波段单片集成功率放大器，包括输入朗格禪合器 100、输出朗格禪合器400、连接于所述输入朗格禪合器100直通输出端和所述输出朗格禪 合器400直通输入端的第一放大支路200、连接于所述输入朗格禪合器100禪合输出端和所 述输出朗格禪合器400禪合输入端的第二放大支路300;
[0021] 所述第一放大支路200和所述第二放大支路300包括相同的H级放大电路，所述 H级放大电路包括依次连接的第一级放大电路210 (310)、第二级放大电路220 (320)、第 H级放大电路230 (330)。
[0022] 所述第一级放大电路210(310)对所述输入朗格禪合器100输出的射频信号放大， 输出第一级放大信号；所述第二级放大电路220 (320)对所述第一级放大信号放大，输出第 二级放大信号；所述第H级放大电路230 (330)对所述第二级放大信号放大，并将输出的第 H级放大信号通过所述输出朗格禪合器400输出。
[0023] 所述H级放大电路的各级电路有多种实现方式，由于第一放大支路和第二放大支 路完全相同，所W下面仅W第一放大支路的各级电路构成示例。在一个实施例中，如图2所 示，所述第一级放大电路210包括与输入朗格禪合器100输出端依次相连的第一禪合电容 212、第一栅极匹配及偏置电路213、第一场效应管（FieldEffectTransistor)215、第一漏 极匹配及偏置电路216 ;第一场效应管215的栅极与第一栅极匹配及偏置电路213相连，漏 极与第一漏极匹配及偏置电路216相连，源极接地，其中本发明所用场效应管可W是神化 嫁（GaAs)场效应管，也可W是其它类型的场效应管，例如氮化娃场效应管等等。
[0024] 第一栅极匹配及偏置电路213采用的是十字型结构电路，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十字型微带传输线的垂直端；第一漏极匹 配及偏置电路216是十字型结构电路，漏极偏置电压通过其旁路电容接地的同时通过微带 传输线和偏置电路接十字型微带传输线的垂直端。
[00巧]栅极匹配及偏置电路、漏极匹配及偏置电路除了最基本的偏置作用外，同时也参 与到整体电路的匹配中去，同时使用十字型结构的栅极匹配及偏置电路、漏极匹配及偏置 电路有W下好处：
[0026] (1)栅极匹配及偏置电路和漏极匹配及偏置电路不必采用四分之一波长结构，节 约版图面积进而节约了电路尺寸；
[0027] (2)栅极匹配及偏置电路和漏极匹配及偏置电路参与各级匹配可W构造更宽的匹 配网络，同时使得整体电路性能进一步得W优化；
[0028] (3)十字型结构相比传统的T型结构来说，在电路平衡方面更加优异。该十字型平 衡结构设计可W有效地抑制共模噪声，提高了功率放大器的稳定性、改善驻波比性能最终 提高了输出功率。
[0029] 按照上述第一级放大电路210的电路结构，所述第一级放大电路210对输入朗格 禪合器100输出的射频信号的处理过程为：所述输入朗格禪合器100输出的射频信号经过 第一禪合电容212、第一栅极匹配及偏置电路213进入第一场效应管215的栅极，第一场效 应管215的漏极通过第一漏极匹配及偏置电路216输出第一级放大信号。
[0030] 由于半导体功率器件属于有源器件，在高频应用中容易引起共振。特别是将半导 体功率器件应用于一些大信号电路设计中时巧日本发明所述的功率放大器电路)，若设计考 虑不周，有很大的概率会导致场效应管在某个特定频率振荡并损坏电路。对于单片微波毫 米波电路设计来说，现有技术中往往都注重高频工作频段的稳定，从而忽视了低频段的稳 定系数，或者即使满足了低频段的稳定系数，通