CN109800452B - 一种GaN微波功率放大器的匹配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种GaN微波功率放大器的匹配方法，提出了一种利用微带线匹配的匹配方式，采用逐级向上匹配的方式，将芯片阻抗匹配到5欧姆，再匹配到20欧姆，最后匹配到50欧姆，逐级向上匹配的方式能最大限度的挖掘芯片的最佳输出功率、最大增益以及最佳的相对带宽，极大程度的节约设计人员的时间，能够有效的得到芯片的最佳性能。解决了现有技术中匹配时的Q值过大，匹配繁杂、费时费力的问题。本发明提供一种高效精准的采用微带线逐级向上匹配的GaN微波功率放大器的匹配方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波电路设计技术领域，尤其涉及一种GaN微波功率放大器的匹配方法。
背景技术
由于国家大力提倡芯片的国产化，国内很多芯片公司都开始自研GaN微波功率放大器，而以前常规的匹配方式需要很长时间的理论仿真与实践调试才能大致摸透其生产的芯片性能，既耗时又耗力。
常规的GaN功率放大器的匹配是在管壳内采用T型或者π型匹配思路，在仿真软件上找出输入及输出的最佳功率负载阻抗，然后在Smith图上利用T型或者π型匹配将其匹配到50欧姆线，然后再在实际调试中将电路匹配到最佳谐振点，以达到最好的芯片特性。而这么做有很大的弊端：1.很多芯片的输入阻抗很小，这就导致了匹配时的Q值过大，其后果就是产品的相对带宽很小，效率低。2.很多新型的芯片给出的datasheet并不是很准确，根据这种datasheet设计出来的匹配方案并不能很好的设计出最佳性能的产品。3.这种调试方案需要耗费大量的时间，因为需要不停的更换电容电感来找到产品的最佳谐振点，导致了很大的时间上以及资源上的浪费。
因此需要提出一种能够最大限度的挖掘芯片性能，包括带宽特性以及效率特性，有效节省研发时间与成本的GaN微波功率放大器的匹配方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高效精准的采用微带线逐级向上匹配的GaN微波功率放大器的匹配方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种GaN微波功率放大器的匹配方法，包括：
步骤a.找到被测试芯片的芯片负载阻抗；
步骤b．通过将芯片负载阻抗的参数设定入仿真软件中进行阻抗模拟分级匹配；仿真出多级微带线。
（1）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗匹配到第一级阻抗值时，所需第一微带线的长宽；
（2）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗从第一级阻抗值匹配至第二级阻抗值时，所需第二微带线的长宽；
（4）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗从第二级阻抗值匹配至第三级阻抗值时，所需第三微带线的长宽；
（5）．将第一微带线、第二微带线、第三微带线组合后，仿出最佳微带线逐级向上匹配电路。
（6）．第一微带线、第二微带线、第三微带线依次串接，且相邻的第一微带线、第二微带线、第三微带线之间均设置有检测点。
步骤c． 将仿真的微带线逐级向上匹配电路制在测试板上。
步骤d. 测试板上还设置有多个用于微调的调试小方块。
步骤e．通过带有微带线逐级向上匹配电路的测试板对被检测的芯片进行测试。
本发明一个较佳实施例中，第一微带线、第二微带线、第三微带线的阻抗调节使逐级向上的。
本发明一个较佳实施例中，步骤b中，第一级阻抗值是5Ω；第二级阻抗值是20Ω；第三级阻抗值是50Ω。
本发明一个较佳实施例中，仿真的频段是2.7GHz-3.1GHz。
本发明一个较佳实施例中，调试小方块用于最后的微调，采用贴铜皮与割铜皮的方式进行微调。微带线匹配方式调试简单快捷，不需要如电容电感匹配方式一样，每一次调试需要更换电容电感，耗时耗材，只需要用手工刀切割铜皮以及贴铜皮进行调试，极大的精简了复杂的工作，节约了时间与材料成本。
本发明一个较佳实施例中，测试板是PCB板材，采用的是厚度为20mil的PCB板材，采用调试小方块用于最后的微调，采用贴铜皮与割铜皮的方式进行微调，使得调试简单便捷，不需要如常规匹配方式那样更换组件。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的有益效果是：
1、本发明的采用微带线逐级向上匹配的GaN微波功率放大器的匹配方法；仿真表面效果很好，具有回波损耗很低的优点。
2、本发明的采用微带线逐级向上匹配的GaN微波功率放大器的匹配方法生产出来的测试板，调试简单，不需要如常规匹配方式那样更换组件。同时测试板上设置有用于微调的调试小方块结合贴铜皮与割铜皮的方式进行微调，使得调试结果更便捷、精准。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明在Smith图上的原理图；
图2是步骤b的流程框图；
图3是ADS环境下以S波段为例基于本发明方法的仿真模型图一；
图4是ADS环境下以S波段为例基于本发明方法的仿真模型图二；
图5是基于图2、图3中的仿真环境的匹配性能仿真结果图；
图6是采用微带线匹配生产出来的测试板成品图；
图中：第一微带线-1，第二微带线-2，第三微带线-3，负载阻抗-4，输出阻抗-5。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图2~6所示，一种GaN微波功率放大器的匹配方法，包括：
步骤a.找到被测试芯片的芯片负载阻抗；
步骤b．通过将芯片负载阻抗的参数设定入仿真软件中，进行阻抗模拟分级匹配，仿真出多级微带线，仿真频段是2.7GHz-3.1GHz。
（1）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗4匹配到第一级阻抗值5Ω时，所需第一微带线1的长宽；
（2）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗4从第一级阻抗值5Ω匹配至第二级阻抗值20Ω时，所需第二微带线2的长宽；
（4）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗4从第二级阻抗值20Ω匹配至第三级阻抗值50Ω时，所需第三微带线3的长宽；
（5）．将第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3组合后，仿真出最佳微带线逐级向上匹配电路。
（6）．第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3依次串接，且相邻的第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3之间均设置有检测点。
步骤c． 将仿真的微带线逐级向上匹配电路制作在测试板上。
步骤d. 测试板上还设置有多个用于微调的调试小方块。
步骤e．通过带有微带线逐级向上匹配电路的测试板对被检测的芯片进行测试。
本发明一个较佳实施例中，第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3的阻抗调节使逐级向上的。
本发明一个较佳实施例中测试板是PCB板材，采用的是20mil厚度的板材。采用调试小方块用于最后的微调，采用贴铜皮与割铜皮的方式进行微调，使得调试简单便捷，不需要如常规匹配方式那样更换组件。
现有技术中的GaN微波功率器件的匹配方式：如图１，如果采用普通的T型匹配，那么在负载阻抗较小的情况下，匹配出来的电路Q值会较大，从而导致了电路的相对带宽很小，不能有效的反应产品的实际特性。
本发明一个较佳实施例中，采用微带线逐级向上匹配电路，先由负载阻抗匹4通过第一微带线1配到5欧姆，然后将5欧姆再通过第二微带线2匹配到20欧姆，然后将20欧姆最后通过第三微带线3再匹配至50欧姆，则由于多段匹配，所以Q值被压缩到相对很小的值，功率管放大器芯片的实际特性就会发挥出来。
本发明微带线逐级向上匹配方式调试简单快捷，不需要如常规电容电感匹配方式一样，每一次调试需要更换电容电感，耗费时间精力与材料，只需要用手工刀切割铜皮以及贴铜皮进行调试，极大的精简了复杂的工作。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (6)
1.一种GaN微波功率放大器的匹配方法，其特征在于，包括：
步骤a.找到被测试芯片的芯片负载阻抗；
步骤b．通过将芯片负载阻抗的参数设定入仿真软件中进行阻抗模拟分级匹配；仿真出多级微带线；
（1）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗匹配到第一级阻抗值时，所需第一微带线的长宽；
（2）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗从第一级阻抗值匹配至第二级阻抗值时，所需第二微带线的长宽；
（4）．通过仿真软件仿真出将芯片负载阻抗从第二级阻抗值匹配至第三级阻抗值时，所需第三微带线的长宽；
（5）．将第一微带线、第二微带线、第三微带线组合后，仿出最佳微带线逐级向上匹配电路；
（6）．第一微带线、第二微带线、第三微带线依次串接，且相邻的第一微带线、第二微带线、第三微带线之间均设置有检测点；
步骤c． 将仿真的微带线逐级向上匹配电路制在测试板上；
步骤d. 测试板上还设置有多个用于微调的调试小方块；
步骤e．通过带有微带线逐级向上匹配电路的测试板对被检测的芯片进行测试。
2.根据权利要求1所述的GaN微波功率放大器的匹配方法，其特征在于：第一微带线、第二微带线、第三微带线的阻抗调节是逐级向上的。
3.根据权利要求1所述的GaN微波功率放大器的匹配方法，其特征在于：步骤b中，第一级阻抗值是5Ω；第二级阻抗值是20Ω；第三级阻抗值是50Ω。
4.根据权利要求3所述的GaN微波功率放大器的匹配方法，其特征在于：仿真的频段是2.7GHz-3.1GHz。
5.根据权利要求1所述的GaN微波功率放大器的匹配方法，其特征在于：调试小方块用于最后的微调，采用贴铜皮与割铜皮的方式进行微调。
6.根据权利要求1所述的GaN微波功率放大器的匹配方法，其特征在于：测试板是PCB板材，测试板的板材厚度是 20mil（500mm）。
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