[实用新型]一种Ka波段GaN高性能6W功率放大器芯片

说明书

本实用新型公开了一种Ka波段GaN高性能6W功率放大器芯片，包括输入级电路、第一放大电路、第二放大电路、输出级电路，所述第一放大电路和第二放大电路并联后，左端接输入级电路的输出端，右端接输出级电路的输入端，所述输入级电路的输入端接射频信号输入端，输出级电路的输出端为射频信号输出端；所述第二放大电路与第一放大电路的结构、功能均相同，所述第一放大电路、第二放大电路关于射频信号输入端、射频信号输出端上下对称。本实用新型采用三级放大电路依次相连，构成信号通路，射频输入信号均分为两路，通过上下两部分电路放大后在射频输出端功率合成输出，以实现功率的放大，可应用于高功率、高效率、小型化、低驻波等应用场景。

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，具体的涉及一种Ka波段GaN高性能6W 功率放大器芯片。

背景技术

继硅(Si)、砷化镓(GaAs)之后，具有优良高温、高压、高频特性的氮化镓(GaN)材料被称为第三代半导体的代表，以其为材料基础的器件及电路已成为目前国际上研究的热点和重点，GaN具有材料宽间隙、电子饱和速率高、击穿场强大、耐高温、耐高压等特点，在国防军事等领域具有至关重要的意义。根据频率划分，毫米波是波长介于1mm-10mm的电磁波，由于毫米波的波长短、频带宽和它自身特殊的大气传播特性，使得Ka波段在雷达系统中得到了广泛的应用，从而推动Ka波段收发组件的快速发展，而功率放大器是收发组件中最为关键的组成部分，其输出功率、效率以及带宽等性能指标直接影响了整个收发组件的性能。目前，Ka波段微波单片集成电路已成为当前各种高科技武器的重点发展方向，可广泛用于各种先进的战术导弹、电子战、卫星通信系统和陆海空基的先进相控阵雷达，特别是机载和星载雷达，因此研究该频段的功率放大器芯片变得尤为重要。

对于Ka波段的雷达发射系统，发射端需要提供足够大的发射功率，由于发射系统中采用多个功率放大器芯片进行功率合成以此来提供足够的发射功率，因此单个功率放大器芯片具有较高的功率、效率和优秀的性能可以有效降低芯片个数，降低成本，减少功耗，保证工作的稳定性。所以如何设计Ka波段GaN 材料的高性能的功率放大器芯片是研究的热点。针对该问题，YounSub Noh等学者设计了一款Ka波段GaN单片放大器，采用的是栅长为0.15um的GaN材料高电子迁移率晶体管，测试结果显示在26GHz—29.5GHz频带内，功率附加效率 PAE>30％，最大PAE为34.5％，输出功率为37.8dBm—39dBm，芯片大小为3.4mm ×3.3mm(YounSub Noh，Yoon-Ho Choi，Inbok Yom，Ka-band GaN Power Amplifier MMICChipset for Satellite and 5G Cellular Communications[C]. Asia-PacificConference on Antennas and Propagation，Korea，2015)，该功放芯片性能优异，具有较高的效率和功率，但是带宽相对较窄，并且芯片末级采用八路合成，整个芯片的尺寸较大。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种Ka波段GaN高性能6W功率放大器芯片，目的在于克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供一种以满足Ka波段高功率、高效率、宽带高增益、低驻波、小型化应用场景下保持高性能的功率放大器芯片。

本实用新型采用下述的技术方案：

一种Ka波段GaN高性能6W功率放大器芯片，包括输入级电路、第一放大电路、第二放大电路、输出级电路，所述第一放大电路和第二放大电路并联后，左端接输入级电路的输出端，右端接输出级电路的输入端，所述输入级电路的输入端接射频信号输入端，输出级电路的输出端为射频信号输出端；