CN100429869C - 超宽带微波单片集成放大器 - Google Patents

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Abstract

超宽带微波单片集成放大器，本发明涉及一种工作频率为2～26.5GHz的超宽带微波单片集成放大器。它克服了现有技术在频率较低时稳定性比较差，其小信号S参数不能满足绝对稳定条件的缺陷。它由多个共射共基极放大器(1)，输出级微带线(2)和输入级微带线(3)组成，每个(1)的输入端都连接在(3)上，每个(1)的输出端都连接在(2)上，每个(1)都由一号微波三极管(T1)、二号微波三极管(T2)、电感(L)和电容(C)组成，(T1)的栅极连接在(3)上，(T1)的源极接地，(T1)的漏极通过(L)连接(T2)的源极，(T2)的漏极连接在(2)上，(T1)和(T2)都是赝配高电子迁移率晶体管。本发明工作时从(3)输入微波信号，从(2)输出经过功率放大了的微波信号。本发明具有广泛应用前景。

Description

超宽带微波单片集成放大器
技术领域
本发明涉及一种工作频率为2～26.5GHz的超宽带微波单片集成放大器。
背景技术
单片微波集成电路(MMIC)是70年代以来随着半导体技术的发展而产生出来的一项新技术，它将无源电路、无源元件、有源半导体器件都做在同一块半导体芯片上。同普通的微波集成电路相比，由于MMIC不必单独封装半导体器件，实现了有源、无源器件的一体化，使微波电路一改传统的同轴和波导的笨重形状，具有与数字集成电路近似的大小与封装，从而使微波电路系统能象一般的电子线路一样进行设计与加工。
随着各种系统应用对工作频率要求的不断提高，同时为了在超宽带频率范围内获得功率输出能力和低噪声性能，传统的离子注入(GaAs MESFET)已不能满足要求，而高电子迁移率晶体管(HEMT)、HBT等新型的微波三极管得到了广泛的应用。相比于传统的MESFETs来说，HEMTs的漏/栅噪声电流源之间的相关系数更高，栅极噪声抵消掉部分漏极噪声，从而减小了HEMTs的固有噪声系数。因此，HEMTs具有更高的增益和更优的噪声系数性能。此外，HEMTs具有较低的噪声电导，降低了噪声系数对源阻抗变化的敏感度，因此能在宽频带范围内得到较小的噪声系数。单片微波集成HEMT放大器直到Q波段都有良好的增益和噪声性能。高电子迁移率晶体管(HEMT)虽然在微波波段具有良好的噪声性能和比较大的跨导，但在频率较低时稳定性比较差，其小信号S参数(散射参量)不能满足绝对稳定条件。
发明内容
本发明的目的是提供一种超宽带微波单片集成放大器，以克服现有技术在频率较低时稳定性比较差，其小信号S参数不能满足绝对稳定条件的缺陷。它由多个共射共基极放大器，输出级微带线和输入级微带线组成，每个共射共基极放大器的输入端都连接在输入级微带线上，每个共射共基极放大器的输出端都连接在输出级微带线上，每个共射共基极放大器都由一号微波三极管、二号微波三极管、电感和电容组成，一号微波三极管的栅极连接在输入级微带线上，一号微波三极管的源极接地，一号微波三极管的漏极通过电感连接二号微波三极管的源极，二号微波三极管的漏极连接在输出级微带线上，二号微波三极管的栅极连接电容的一端和电源，电容另一端接地，一号微波三极管和二号微波三极管都是赝配高电子迁移率晶体管。本发明工作时从输入级微带线输入微波信号，从输出级微带线输出经过功率放大了的微波信号，拓扑结构为级联行波放大器，工作频率2～26.5GHz，频率最高可达40GHz，输出功率大，工作电压高(6V左右)，输出功率24dBm，相当于120mW左右，它属于中功率行波放大器。由于本发明中应用了赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)作为有源器件，频率在较低时稳定性也比较高，其小信号S参数能满足绝对稳定条件，在兼顾高性能的情况下，实现小尺寸、重复生产，大批量生产时成本比较低，在通信、雷达、灵巧武器、电子战和辐射测量系统等方面具有广泛应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，图2是本发明实施方式一仿真增益特性示意图，图3是工作频率20GHz处的功率特性示意图，图4是工作频率26.5GHz处的功率特性示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图4具体说明本实施方式。本实施方式由六个共射共基极放大器1，输出级微带线2和输入级微带线3组成，每个共射共基极放大器1的输入端都连接在输入级微带线3上，每个共射共基极放大器1的输出端都连接在输出级微带线2上，每个共射共基极放大器1都由一号微波三极管T1、二号微波三极管T2、电感L和电容C组成，一号微波三极管T1的栅极V1连接在输入级微带线3上，一号微波三极管T1的源极Y1接地，一号微波三极管T1的漏极D1通过电感L连接二号微波三极管T2的源极Y2，二号微波三极管T2的漏极D2连接在输出级微带线2上，二号微波三极管T2的栅极V2连接电容C的一端和电源+VA，电容C的另一端接地，一号微波三极管T1和二号微波三极管T2都是赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)，电源+VA约为0.5伏特。增加共射共基极放大器1的数目可以增大行波放大器的增益，但同时由于数目的增加也增加了栅线和漏线的损耗，所以本实施方式选择了六个共射共基极放大器1，当然通过具体电路参数的改变也可以选用别的数目。
结合布线的电路仿真结果表明，在2-26.5GHz频率范围内放大器增益为18dB，增益平坦度为0.5dB。输入和输出反射系数都小于-10dB。20GHz处，放大器1dB压缩点的输出功率为24dBm，饱和输出功率为25dBm。26.5GHz处，1dB压缩点输出功率大于22dBm，饱和输出功率大于23dBm。结果表明，行波放大器克服了寄生参数对电抗匹配放大器增益带宽积的限制，获得了高增益和宽的频带。并且放大器带宽可能进一步扩展。

Claims (2)

1、超宽带微波单片集成放大器，其特征在于它由多个共射共基极放大器(1)，输出级微带线(2)和输入级微带线(3)组成，每个共射共基极放大器(1)的输入端都连接在输入级微带线(3)上，每个共射共基极放大器(1)的输出端都连接在输出级微带线(2)上，每个共射共基极放大器(1)都由一号微波三极管(T1)、二号微波三极管(T2)、电感(L)和电容(C)组成，一号微波三极管(T1)的栅极(V1)连接在输入级微带线(3)上，一号微波三极管(T1)的源极(Y1)接地，一号微波三极管(T1)的漏极(D1)通过电感(L)连接二号微波三极管(T2)的源极(Y2)，二号微波三极管(T2)的漏极(D2)连接在输出级微带线(2)上，二号微波三极管(T2)的栅极(V2)连接电容(C)的一端和电源(+VA)，电容(C)的另一端接地，一号微波三极管(T1)和二号微波三极管(T2)都是赝配高电子迁移率晶体管。
2、根据权利要求1所述的超宽带微波单片集成放大器，其特征在于选用六个共射共基极放大器(1)。
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