[实用新型]一种基于反馈型二级达林顿管的分布式功率放大器

说明书

本实用新型公开了一种基于反馈型二级达林顿管的分布式功率放大器，包括分布式反馈型二级达林顿管放大网络、反馈型二级达林顿管输入分配网络、反馈型二级达林顿管输出合成网络，本实用新型核心架构采用分布式反馈型二级达林顿管放大网络，该放大网络至少由三个分布式反馈型二级达林顿管组成，同时，本实用新型考虑了反馈型二级达林顿管对于人工传输线的等效电容的影响，大大提高了电路设计的精确性，降低了电路后期调试的难度，使得整个功率放大器获得了良好的宽带功率输出能力和功率增益能力，提高电路的稳定性与可靠性。

技术领域

本实用新型涉及异质结双极性晶体管射频功率放大器和集成电路领域，特别是针对超宽带收发机末端的发射模块应用的一种高效率、高输出功率、高增益的分布式功率放大器。

背景技术

随着电子战、软件无线电、超宽带通信、无线局域网(WLAN)等军用电子对抗与通信、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，主要体现：

(1)高功率高效率放大能力受限：半导体工艺中晶体管的特征频率越来越高，由此带来了低击穿电压从而限制了单一晶体管的功率容量。为了获得高功率能力，往往需要多路晶体管功率合成，但是由于多路合成网络的能量损耗导致功率放大器的效率比较低，因此高功率、高效率能力较差。

(2)超宽带高功率放大能力受限：为满足高功率指标就需要多个晶体管功率合成，但是多路合成的负载阻抗大大降低，从而导致了很高的阻抗变换比；在高阻抗变换比下，实现宽带特性是极大的挑战。

常见的超宽带高功率放大器的电路结构有很多，最典型的是传统分布式放大器，但是，传统分布式放大器要同时满足各项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晶体管采用分布式放大排列的方式实现，由于单晶体管受到寄生参数的影响，随着工作频率升高时，其功率增益会显著降低、同时功率特性等也会显著恶化，因此为了获得超宽带平坦的放大结构，必须要牺牲低频增益来均衡高频损耗，导致传统分布式放大器的超宽带增益很低；

②为了提高放大器增益提高隔离度的影响，也有采用Cascode双晶体管分布式放大结构，但是Cascode双晶体管虽然增加了电路隔离度，却无法抑制增益随频率显著恶化的趋势，也无法实现Cascode双晶体管间的最佳阻抗匹配，从而降低了输出功率特性。

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。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于反馈型二级达林顿管的分布式功率放大器，结合了反馈型二级达林顿晶体管和分布式放大器的优点，具有超宽带下高功率输出能力、高功率增益、良好的输入、输出匹配特性，且成本低等优点。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于反馈型二级达林顿管的分布式功率放大器，其特征在于，包括分布式反馈型二级达林顿管放大网络、反馈型二级达林顿管输入分配网络、反馈型二级达林顿管输出合成网络，分布式反馈型二级达林顿管放大网络由k个二晶体管堆叠结构的反馈型二级达林顿管结构组成，其中k大于等于3。反馈型二级达林顿管输入分配网络的输入端为整个所述基于反馈型二级达林顿管的分布式功率放大器的输入端，其k个输出端分别与分布式反馈型二级达林顿管放大网络中的k个反馈型二级达林顿管的输入端连接；反馈型二级达林顿管输出合成网络的输出端为整个所述基于反馈型二级达林顿管的分布式功率放大器的输出端，其k个输入端分别与分布式反馈型二级达林顿管放大网络中的k个反馈型二级达林顿管的输出端连接。