[发明专利]一种改善栅源寄生效应的功率放大器

说明书

本发明提供一种改善栅源寄生效应的功率放大器，包括输入匹配电路、栅源寄生补偿电路、输出匹配电路和偏置电路，其中，栅源寄生补偿电路用于补偿GaN HEMT自身的栅源寄生效应，使得栅源寄生效应对电路的影响达到最小。相对于现有技术，本发明通过改善GaN HEMT栅源寄生效应的方法来设计功率放大器，减少由于栅源寄生效应产生的输入谐波对于功率放大器的影响，提高整体电路的输出功率和效率。

技术领域

本发明涉及射频通讯技术领域，尤其涉及一种提高改善GaN HEMT栅源寄生效应输出功率和效率的功率放大器。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，射频微波技术在人们的日常生活中越来越重要。为了在提倡节能环保的今天，节约更多的能源，通信商通常采用高效率和高输出功率的功率放大器，而使用传统的功率放大器如A类、AB类对非恒包络信号进行放大效率很低。所以高效率射频功率放大器成为学术界和工业界的研究热点之一。如何提高功率放大器的效率成为学术界和工业界的热点之一。一个典型的功率放大器通过负载牵引系统得出晶体管的负载阻抗和源阻抗，再通过共轭匹配设计出输入输出匹配电路，提高功率放大器的输出功率和效率。

但随着通信技术的快速发展，输入输出匹配电路也越加地复杂，传统的功率放大器的效率和输出功率已经不能满足当今无线通信系统的要求，因此，急需研制出一种提高功率放大器的效率和输出功率以满足当前及未来无线通信系统高传输数率的要求。高功率和高效率功放也理所当然的成为了学术界和工业界研究的热点。

为了提高功率放大器的效率和输出功率，一般采用第三代半导体晶体管，而GaNHEMT又是第三代半导体晶体管的代表，由于GaN HEMT为有源非线性器件，所以管子的寄生效应所产生的谐波效应对整体的功率放大器电路有较大的影响，降低功率放大器的效率和输出功率，而通常会考虑漏源间的寄生电容，而栅源间的寄生电容同样对电路有重大影响。

所以针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改善栅源寄生效应的功率放大器，通过优化现有的GaN HEMT模型，由于栅源寄生效应产生的谐波对电路有重大影响，所以必须对栅源寄生效应进行补偿，从而提高功率放大器的输出功率和效率。

为了克服现有技术的缺陷，本发明采用以下技术方案：

一种改善栅源寄生效应的功率放大器，包括输入匹配电路、GaN HEMT功放管、输出匹配电路、偏置电路和栅源寄生补偿电路，其中，所述栅源寄生补偿电路串接在输入匹配电路和GaN HEMT功放管之间，用于补偿栅源寄生效应；

所述栅源寄生补偿电路采用微带线结构，包括第一微带线TL1、第二微带线TL2和第三微带线TL3，其中，所述第三微带线TL3的一端与所述输入匹配网络的输出端相连接，所述第三微带线TL3的另一端与第一微带线TL1的一端和第二微带线TL2的一端相连接，所述第一微带线TL1的另一端与GaN HEMT功放管的栅极相连接，并与偏置电路相连接；所述第二微带线TL2的另一端开路。

优选地，所述输出匹配电路用于对负载牵引系统得出的GaN HEMT的负载阻抗进行共轭匹配。

优选地，所述输入匹配电路用于对源牵引系统得出的GaN HEMT的源阻抗进行共轭匹配。

优选地，所述偏置电路用于隔离直流信号和射频信号。

优选地，所述第一微带线TL1用来补偿GaN HEMT功放管封装时导致的栅极寄生电感L_g和寄生电阻R_g；所述第二微带线TL2和第三微带线TL3用来补偿GaN HEMT功放管栅源极的寄生电容C_gs。