[发明专利]一种超宽带高功率放大器

权利要求书

1.一种超宽带高功率放大器，其特征在于，包括输入人工传输线匹配网络、输入吸收负载、高功率低频放大网络、第一中功率中频放大网络、第二中功率中频放大网络、高功率高频放大网络、输出人工传输线匹配网络和输出吸收负载；

所述输入人工传输线匹配网络的输入端为超宽带高功率放大器的射频输入端，其第一输出端、第二输出端和第三输出端分别与高功率低频放大网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接，其第四输出端、第五输出端和第六输出端分别与第一中功率中频放大网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接，其第七输出端、第八输出端和第九输出端分别与第二中功率中频放大网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接，其第十输出端、第十一输出端和第十二输出端分别与高功率高频放大网络的第一输入端、第二输入端和第三输入端一一对应连接；

所述输出人工传输线匹配网络的输出端为超宽带高功率放大器的射频输出端，其第一输入端、第二输入端和第三输入端分别与高功率低频放大网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端一一对应连接，其第四输入端、第五输入端和第六输入端分别与第一中功率中频放大网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端一一对应连接，其第七输入端、第八输入端和第九输入端分别与第二中功率中频放大网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端一一对应连接，其第十输入端、第十一输入端和第十二输入端分别与高功率高频放大网络的第一输出端、第二输出端和第三输出端一一对应连接；

所述输入吸收负载与输入人工传输线匹配网络连接，所述输出吸收负载与输出人工传输线匹配网络连接；

所述输入人工传输线匹配网络包括依次串联的电容C₁、电感L₁、电感L₂、电感L₃、电感L₄、电感L₅、电感L₆、电感L₇、电感L₈、电感L₉、电感L₁₀、电感L₁₁、电感L₁₂和电感L₁₃；

所述电容C₁的一端与电感L₁连接，其另一端作为输入人工传输线匹配网络的输入端；

所述电感L₁和电感L₂的连接节点还与电容C₂的一端连接，所述电容C₂的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第一输出端，所述电感L₂和电感L₃的连接节点作为输入人工传输线匹配网络的第二输出端，所述电感L₃和电感L₄的连接节点还与电容C₃的一端连接，所述电容C₃的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第三输出端；

所述电感L₄和电感L₅的连接节点还与电容C₄的一端连接，所述电容C₄的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第四输出端，所述电感L₅和电感L₆的连接节点作为输入人工传输线匹配网络的第五输出端，所述电感L₆和电感L₇的连接节点还与电容C₅的一端连接，所述电容C₅的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第六输出端；

所述电感L₇和电感L₈的连接节点还与电容C₆的一端连接，所述电容C₆的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第七输出端，所述电感L₈和电感L₉的连接节点作为输入人工传输线匹配网络的第八输出端，所述电感L₉和电感L₁₀的连接节点还与电容C₇的一端连接，所述电容C₇的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第九输出端；

所述电感L₁₀和电感L₁₁的连接节点还与电容C₈的一端连接，所述电容C₈的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第十输出端，所述电感L₁₁和电感L₁₂的连接节点作为输入人工传输线匹配网络的第十一输出端，所述电感L₁₂和电感L₁₃的连接节点还与电容C₉的一端连接，所述电容C₉的另一端作为输入人工传输线匹配网络的第十二输出端；

所述电感L₁₃的一端与电感L₁₂连接，其另一端与输入吸收负载连接；

所述高功率低频放大网络包括第一路四堆叠功率放大结构和第二路四堆叠功率放大结构；

所述第一路四堆叠功率放大结构包括依次按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M₁、中间层晶体管M₂、中间层晶体管M₃以及底层晶体管M₄，所述底层晶体管M₄的源极接地，其栅极与电阻R₅的一端连接，并作为高功率低频放大网络的第一输入端，所述中间层晶体管M₃的栅极分别与电阻R₄的一端以及接地电容C₁₄连接，所述中间层晶体管M₂的栅极分别与电阻R₃的一端以及接地电容C₁₃连接，所述顶层晶体管M₁的栅极分别与电阻R₂的一端以及接地电容C₁₂连接，其漏极作为高功率低频放大网络的第一输出端；

所述第二路四堆叠功率放大结构包括依次按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M₅、中间层晶体管M₆、中间层晶体管M₇以及底层晶体管M₈，所述底层晶体管M₈的源极接地，其栅极与电阻R₉的一端连接，并作为高功率低频放大网络的第三输入端，所述中间层晶体管M₇的栅极分别与电阻R₈的一端以及接地电容C₁₇连接，所述中间层晶体管M₆的栅极分别与电阻R₇的一端以及接地电容C₁₆连接，所述顶层晶体管M₅的栅极分别与电阻R₆的一端以及接地电容C₁₅连接，其漏极作为高功率低频放大网络的第三输出端；

所述电阻R₅的另一端分别与电阻R₉的另一端、电阻R₁₂的一端以及电阻R₁₃的一端连接，所述电阻R₁₃的另一端作为高功率低频放大网络的第二输入端，所述电阻R₄的另一端分别与电阻R₈的另一端、电阻R₁₂的另一端以及电阻R₁₁的一端连接，所述电阻R₃的另一端分别与电阻R₇的另一端、电阻R₁₁的另一端以及电阻R₁₀的一端连接，所述电阻R₂的另一端分别与电阻R₆的另一端以及电阻R₁₀的另一端连接，并作为高功率低频放大网络的第二输出端；

所述第一中功率中频放大网络包括第一路三堆叠功率放大结构和第二路三堆叠功率放大结构；

所述第一路三堆叠功率放大结构包括依次按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M₉、中间层晶体管M₁₀以及底层晶体管M₁₁，所述底层晶体管M₁₁的源极接地，其栅极与电阻R₁₆的一端连接，并作为第一中功率中频放大网络的第一输入端，所述中间层晶体管M₁₀的栅极分别与电阻R₁₅的一端以及接地电容C₁₉连接，所述顶层晶体管M₉的栅极分别与电阻R₁₄的一端以及接地电容C₁₈连接，其漏极作为第一中功率中频放大网络的第一输出端；

所述第二路三堆叠功率放大结构包括依次按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M₁₂、中间层晶体管M₁₃以及底层晶体管M₁₄，所述底层晶体管M₁₄的源极接地，其栅极与电阻R₁₉的一端连接，并作为第一中功率中频放大网络的第三输入端，所述中间层晶体管M₁₃的栅极分别与电阻R₁₈的一端以及接地电容C₂₁连接，所述顶层晶体管M₁₂的栅极分别与电阻R₁₇的一端以及接地电容C₂₀连接，其漏极作为第一中功率中频放大网络的第三输出端；

所述电阻R₁₆的另一端分别与电阻R₁₉的另一端、电阻R₂₁的一端以及电阻R₂₂的一端连接，所述电阻R₂₂的另一端作为第一中功率中频放大网络的第二输入端，所述电阻R₁₅的另一端分别与电阻R₁₈的另一端、电阻R₂₁的另一端以及电阻R₂₀的一端连接，所述电阻R₁₄的另一端分别与电阻R₁₇的另一端以及电阻R₂₀的另一端连接，并作为第一中功率中频放大网络的第二输出端；

所述第二中功率中频放大网络包括第一路二堆叠功率放大结构和第二路二堆叠功率放大结构；

所述第一路二堆叠功率放大结构包括依次按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M₁₅和底层晶体管M₁₆，所述底层晶体管M₁₆的源极接地，其栅极与电阻R₂₄的一端连接，并作为第二中功率中频放大网络的第一输入端，所述顶层晶体管M₁₅的栅极分别与电阻R₂₃的一端以及接地电容C₂₂连接，其漏极作为第二中功率中频放大网络的第一输出端；

所述第二路二堆叠功率放大结构包括依次按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M₁₇和底层晶体管M₁₈，所述底层晶体管M₁₈的源极接地，其栅极与电阻R₂₆的一端连接，并作为第二中功率中频放大网络的第三输入端，所述顶层晶体管M₁₇的栅极分别与电阻R₂₅的一端以及接地电容C₂₃连接，其漏极作为第二中功率中频放大网络的第三输出端；

所述电阻R₂₄的另一端分别与电阻R₂₆的另一端、电阻R₂₇的一端以及电阻R₂₈的一端连接，所述电阻R₂₈的另一端作为第二中功率中频放大网络的第二输入端，所述电阻R₂₃的另一端分别与电阻R₂₅的另一端以及电阻R₂₇的另一端连接，并作为第二中功率中频放大网络的第二输出端；

所述高功率高频放大网络包括晶体管M₁₉和晶体管M₂₀，所述晶体管M₁₉的源极接地，其栅极与电阻R₂₉的一端连接，并作为高功率高频放大网络的第一输入端，其漏极作为高功率高频放大网络的第一输出端，所述晶体管M₂₀的源极接地，其栅极与电阻R₃₀的一端连接，并作为高功率高频放大网络的第三输入端，其漏极作为高功率高频放大网络的第三输出端，所述电阻R₂₉的另一端分别与电阻R₃₀的另一端以及电阻R₃₁的一端连接，并作为高功率高频放大网络的第二输出端，所述电阻R₃₁的另一端作为高功率高频放大网络的第二输入端；

所述输出人工传输线匹配网络包括依次串联的电感L₁₆、电感L₁₇、电感L₁₈、电感L₁₉、电容C₂₇、电感L₂₁、电感L₂₂、电感L₂₃、电容C₃₀、电感L₂₅、电感L₂₆、电感L₂₇、电容C₃₃、电感L₂₉、电感L₃₀、电感L₃₁和电容C₃₆；

所述电感L₁₆的一端与电感L₁₇连接，并作为输出人工传输线匹配网络的第一输入端，其另一端分别与接地电容C₂₅以及高压偏置电源V_d1连接，所述电感L₁₇和电感L₁₈的连接节点还分别与电阻R₃₃的一端以及接地电容C₂₅连接，所述电阻R₃₃的另一端作为输出人工传输线匹配网络的第二输入端，所述电感L₁₈和电感L₁₉的连接节点作为输出人工传输线匹配网络的第三输入端；

所述电容C₂₇和电感L₂₁的连接节点还与电感L₂₀的一端连接，并作为输出人工传输线匹配网络的第四输入端，所述电感L₂₀的另一端分别与接地电容C₂₈以及高压偏置电源V_d2连接，所述电感L₂₁和电感L₂₂的连接节点还分别与电阻R₃₄的一端以及接地电容C₂₉连接，所述电阻R₃₄的另一端作为输出人工传输线匹配网络的第五输入端，所述电感L₂₂和电感L₂₃的连接节点作为输出人工传输线匹配网络的第六输入端；

所述电容C₃₀和电感L₂₅的连接节点还与电感L₂₄的一端连接，并作为输出人工传输线匹配网络的第七输入端，所述电感L₂₄的另一端分别与接地电容C₃₁以及高压偏置电源V_d3连接，所述电感L₂₅和电感L₂₆的连接节点还分别与电阻R₃₅的一端以及接地电容C₃₂连接，所述电阻R₃₅的另一端作为输出人工传输线匹配网络的第八输入端，所述电感L₂₆和电感L₂₇的连接节点作为输出人工传输线匹配网络的第九输入端；

所述电容C₃₃和电感L₂₉的连接节点还与电感L₂₈的一端连接，并作为输出人工传输线匹配网络的第十输入端，所述电感L₂₈的另一端分别与接地电容C₃₄以及高压偏置电源V_d4连接，所述电感L₂₉和电感L₃₀的连接节点还分别与电阻R₃₆的一端以及接地电容C₃₅连接，所述电阻R₃₆的另一端作为输出人工传输线匹配网络的第十一输入端，所述电感L₃₀和电感L₃₁的连接节点作为输出人工传输线匹配网络的第十二输入端；

所述电容C₃₆的一端与电感L₃₁连接，其另一端作为输出人工传输线匹配网络的输出端。