[实用新型]一种基于有源吸收负载的高效率三堆叠行波功率放大器

说明书

本实用新型公开了一种基于有源吸收负载的高效率三堆叠行波功率放大器，包括有源吸收负载、非均匀行波式三堆叠放大网络、隔直栅极人工传输线、有源吸收负载漏极人工传输线和偏置网络。本实用新型核心架构采用非均匀行波式三堆叠放大网络结合有源吸收负载，非均匀行波式三堆叠放大网络由至少三个非均匀的晶体管堆叠结构组成。本实用新型考虑了有源吸收负载对于漏极人工传输线中反射功率的吸收作用，提高了电路的工作效率，使得整个功率放大器获得了良好的宽带高效率、高功率输出能力和功率增益能力，避免了集成电路工艺的低击穿电压特性，提高了电路的稳定性与可靠性。

技术领域

本实用新型属于场效应晶体管射频功率放大器和集成电路技术领域，具体涉及一种基于有源吸收负载的高效率三堆叠行波功率放大器的设计。

背景技术

随着电子战、软件无线电、超宽带通信等军用、民用通信市场的快速发展，射频前端收发器也向高性能、高集成、低功耗的方向发展。因此市场迫切的需求发射机的射频与微波功率放大器具有超宽带、高输出功率、高效率、低成本等性能，而集成电路正是有望满足该市场需求的关键技术。

然而，当采用集成电路工艺设计实现超宽带射频与微波功率放大器芯片电路时，其性能和成本受到了一定制约，如最典型的传统分布式放大器，要同时满足各项指标参数的要求十分困难，主要是因为：

(1)在传统的分布式功率放大器中，核心放大电路是多个单一场效应晶体管FET采用分布式放大排列的方式实现，由于单一场效应晶体管其功率增益较低、最佳阻抗偏低、隔离度较差、因此也导致反射特性恶化，从而降低了合成效率。

(2)改进型分布式堆叠功率放大器虽然可以解决上述问题，但是在漏极人工传输线仍需要采用50欧姆的无源吸收负载来实现宽带阻抗匹配，理论上将有一半的射频功率被耗散掉，这大大降低了电路的效率。

(3)此外，传统分布式放大器的栅极人工传输线往往需要给分布式晶体管的栅极提供直流供电，这就必须要采用串联大电阻和小电容的结构来实现射频和直流的馈电，从而恶化了输入可用功率。

由此可以看出，基于集成电路工艺的超宽带射频功率放大器设计难点为：超宽带下高功率输出、高功率增益难度较大；传统单个晶体管结构或Cascode晶体管的分布式放大结构存在很多局限性；现有改进型分布式堆叠放大器的效率有待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提出一种基于有源吸收负载的高效率三堆叠行波功率放大器，具有超宽带下高功率输出能力、高效率、高功率增益、良好的输入、输出匹配特性，且成本低等优点。

本实用新型的技术方案为：一种基于有源吸收负载的高效率三堆叠行波功率放大器，包括有源吸收负载、非均匀行波式三堆叠放大网络、隔直栅极人工传输线、有源吸收负载漏极人工传输线和偏置网络；隔直栅极人工传输线的输入端为整个高效率三堆叠行波功率放大器的输入端，有源吸收负载漏极人工传输线的输出端为整个高效率三堆叠行波功率放大器的输出端；隔直栅极人工传输线分别与有源吸收负载以及非均匀行波式三堆叠放大网络连接，有源吸收负载漏极人工传输线分别与有源吸收负载以及非均匀行波式三堆叠放大网络连接，偏置网络分别与有源吸收负载、非均匀行波式三堆叠放大网络以及有源吸收负载漏极人工传输线连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型考虑了有源吸收负载对于漏极人工传输线中反射功率的吸收作用，提高了电路的工作效率，使得整个功率放大器获得了良好的宽带高效率、高功率输出能力和功率增益能力，避免了集成电路工艺的低击穿电压特性，提高了电路的稳定性与可靠性。