[发明专利]一种超宽带渐变温补分布式微波功率放大芯片

说明书

本发明公开了一种超宽带渐变温补分布式微波功率放大芯片，属于微波射频芯片领域。本发明包括共源共栅放大结构、输入人工传输线和输出人工传输线，共源共栅放大结构包括若干级结构相同的共源共栅放大网络，每级共源共栅放大网络输入端均与输入人工传输线连接，每级共源共栅放大网络输出端均与输出人工传输线连接，每级共源共栅放大网络均包括共源共栅放大单元、RC稳定单元、第一栅极电压温补分压单元、栅极到地单元、第二栅极电压温补分压单元、匹配电容和第一偏置电阻。通过逐级尺寸变小的晶体管和独立匹配的人工传输线，扩展了高频增益和功率带宽，利用不同温度系数的电阻特性，实现了对晶体管栅极电压的温度补偿。

技术领域

本发明涉及微波射频芯片领域，具体涉及为一种超宽带渐变温补分布式微波功率放大芯片。

背景技术

超宽带微波功率放大芯片在无线通信、超宽带雷达、电子对抗等宽带系统中有广泛的应用。功率放大器需采用大尺寸晶体管来获得足够的输出功率，但大尺寸晶体管的寄生电阻、寄生电容会显著恶化工作带宽和放大增益。分布式放大结构将总栅宽为Wch的晶体管拆分为N个Wch/N的更小尺寸晶体管，利用微带线补偿各个晶体管的寄生电容，基于N个重复的放大结构并联实现超宽带,是目前多倍频程超宽带放大的主流结构。

传统的分布式放大结构的栅压由外部馈电单元控制，外部馈电电压的波动可能导致芯片工作点偏离正常状态。另一方面，晶体管的直流和射频性能会随温度变化而变化，栅极电压得不到温度补偿的话，射频性能会恶化甚至损坏芯片。

对于工作频率低至50MHz或更低的超宽带放大芯片，往往要求大容值的隔直电容，通常无法集成在芯片内部，需系统在片外增加隔直电容，增加了集成复杂度和成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种扩展高频增益、功率宽带并实现温补分压的超宽带渐变温补分布式微波功率放大芯片。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种超宽带渐变温补分布式微波功率放大芯片，包括用于将射频信号进行多级放大的共源共栅放大结构、用于输入匹配并吸收晶体管的输入电阻和输出电容的输入人工传输线和用于输出匹配并吸收晶体管的输出电容和输出电阻的输出人工传输线；

所述共源共栅放大结构包括若干级结构相同的共源共栅放大网络，每级所述共源共栅放大网络输入端均与输入人工传输线连接，每级所述共源共栅放大网络输出端均与输出人工传输线连接；

每级所述共源共栅放大网络均包括用于放大信号的共源共栅放大单元、用于均衡增益的RC稳定单元、用于提供具有温度补偿和第一栅极电压的第一栅极电压温补分压单元、用于信号滤波和稳定晶体管静态工作点的栅极到地单元、用于提供具有温度补偿和第二栅极电压的第二栅极电压温补分压单元、用于输入信号隔直的匹配电容和用于调整电压的第一偏置电阻；

所述共源共栅放大单元包括共源晶体管和共栅晶体管，同一级中的共源晶体管和共栅晶体管尺寸相同，且每级共源晶体管与共栅晶体管的尺寸沿信号输入到信号输出方向逐级减小，用于使各级相同晶体管的漏极电压幅摆相同，所述共源晶体管的漏极与共栅晶体管的源极通过峰值电感连接，所述共源晶体管的源极接地，共源晶体管的栅极与RC稳定单元中并联的稳定电阻的一端和稳定电容的一端连接，所述稳定电阻的另一端和稳定电容的另一端通过匹配电容连接到输入人工传输线，且也通过第一偏置电阻与第一栅极电压温补分压单元的输出端连接，所述共栅晶体管的栅极与栅极到地单元的输出端连接，所述栅极到地单元的输入端与第二栅极电压温补分压单元的输出端连接，所述共栅晶体管的漏极与输出人工传输线连接。

进一步的是，所述第一栅极电压温补分压单元包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的一端连接第一栅极电压，第一分压电阻的另一端分别与第一偏置电阻的一端和第二分压电阻的一端相连，第二分压电阻的另一端接地；