CN113872533B - 功率放大器和发射机 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种功率放大器和发射机。该功率放大器的输入级匹配电路用于实现信号输入端与放大电路之间的阻抗匹配，并向放大电路传输第一射频信号，放大电路对第一射频信号进行放大处理，并向输出级匹配电路传输对第一射频信号进行放大处理后得到的第二射频信号，负反馈电路根据第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将反馈信号反馈至放大电路的输入端，以降低放大电路的输出阻抗随功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度，输出级匹配电路用于实现放大电路的输出端与信号输出端之间的阻抗匹配，以输出经输出级匹配电路对第二射频信号进行阻抗匹配后得到的第三射频信号。能够拓宽功率放大器的工作频段的带宽以及实现较高的增益。

Description

功率放大器和发射机
技术领域
本申请涉及微波单片集成电路技术领域，特别是涉及一种功率放大器和发射机。
背景技术
功率放大器是无线通信系统发射机的重要组成部分，功率放大器通常位于无线通信系统发射链路的最后一级，用于将射频大信号进行功率放大，增加信号的传输距离。
由于功率放大器的增益以及带宽等性能对发射机系统性能有直接影响，因此，如何实现具有宽频带和高增益的功率放大器成为本领域技术人员重点研究的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现具有宽频带和高增益的功率放大器和发射机。
一种功率放大器，所述功率放大器包括输入级匹配电路、放大电路、所述放大电路对应的负反馈电路、输出级匹配电路；
所述输入级匹配电路，用于实现信号输入端与所述放大电路之间的阻抗匹配，并向所述放大电路传输第一射频信号，其中，所述第一射频信号为所述输入级匹配电路对来自所述信号输入端的射频信号进行阻抗匹配后得到的信号；
所述放大电路，用于对所述第一射频信号进行放大处理，并向所述输出级匹配电路传输对所述第一射频信号进行放大处理后得到的第二射频信号；
所述负反馈电路，用于根据所述第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述放大电路的输入端，以降低所述放大电路的输出阻抗随所述功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度；
所述输出级匹配电路，用于实现所述放大电路的输出端与信号输出端之间的阻抗匹配，以输出经所述输出级匹配电路对所述第二射频信号进行阻抗匹配后得到的第三射频信号。
在其中一个实施例中，所述放大电路包括氮化镓晶体管，所述负反馈电路包括第一电容、第一电感以及第一电阻，所述第一电容的一端与所述氮化镓晶体管的漏极连接，所述第一电容的另一端与所述第一电感的一端连接，所述第一电阻设置于所述第一电感与所述氮化镓晶体管的栅极之间。
在其中一个实施例中，所述功率放大器还包括所述放大电路对应的栅极偏置电路，所述栅极偏置电路包括所述第一电阻、第二电感、第二电阻、第二电容以及第三电容，所述第二电阻设置于所述第二电感与所述氮化镓晶体管之间，所述第二电感与所述第二电阻的一端和所述第三电容的一端分别连接，所述第二电阻的另一端与所述第二电容连接。
在其中一个实施例中，所述放大电路对应的栅极偏置电路中第一电感为所述第二电感的部分电感。
在其中一个实施例中，所述功率放大器还包括所述放大电路对应的漏极偏置电路，所述漏极偏置电路与所述氮化镓晶体管的漏极连接；
所述漏极偏置电路，用于为所述氮化镓晶体管的漏极提供漏极偏压，并抑制位于所述功率放大器的工作频段内的射频信号泄露到所述漏极偏置电路的电源位置。
在其中一个实施例中，所述功率放大器还包括输入功率分配电路；
所述输入功率分配电路，用于将来自所述信号输入端的射频信号分配给所述输入级匹配电路。
在其中一个实施例中，所述功率放大器包括多个功率放大支路，各所述功率放大支路包括所述输入级匹配电路、所述放大电路、所述负反馈电路以及所述输出级匹配电路；
所述输入功率分配电路，用于将来自所述信号输入端的射频信号平均分配给所述多个功率放大支路的输入级匹配电路。
在其中一个实施例中，所述功率放大器还包括输出功率合成电路；
所述输出功率合成电路，用于将各所述功率放大支路输出的射频信号的功率进行合成，得到合成后的功率。
在其中一个实施例中，所述放大电路的数量为多个，各所述放大电路分别对应一个所述负反馈电路，多个放大电路中相邻的两个放大电路之间设置有极间匹配电路；
所述极间匹配电路，用于实现所述两个放大电路中前一个放大电路的漏极与后一个放大电路的栅极之间的阻抗匹配。
一种发射机，包括上述所述的功率放大器。
上述功率放大器和发射机，其中的功率放大器包括输入级匹配电路、放大电路、放大电路对应的负反馈电路、输出级匹配电路，输入级匹配电路用于实现信号输入端与放大电路之间的阻抗匹配，并向放大电路传输第一射频信号，放大电路对第一射频信号进行放大处理，并向输出级匹配电路传输对第一射频信号进行放大处理后得到的第二射频信号，负反馈电路根据第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将反馈信号反馈至放大电路的输入端，以降低放大电路的输出阻抗随功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度，输出级匹配电路用于实现放大电路的输出端与信号输出端之间的阻抗匹配，以输出经输出级匹配电路对第二射频信号进行阻抗匹配后得到的第三射频信号。由于负反馈电路能够根据第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将反馈信号反馈至放大电路的输入端，以降低放大电路的输出阻抗随功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度，同时由于功率放大器的增益与放大电路的输出阻抗成正比，因此，在功率放大器的高频工作频段，能够减缓功率放大器的增益随频率升高而降低的幅度，从而确保功率放大器在整个工作频段内的增益平坦性，拓宽功率放大器的工作频段的带宽，并且在高频频段能够实现较高的增益。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种功率放大器的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种功率放大器的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种功率放大器的增益与回波损耗的实验结果图；
图4是本申请实施例提供的一种功率放大器的功率附加效率随频率变化的实验结果图；
图5是本申请实施例提供的一种功率放大器的输出功率随频率变化的实验结果图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
参照图1，图1是本申请实施例提供的一种功率放大器的结构示意图，该功率放大器包括输入级匹配电路101、放大电路102、放大电路102对应的负反馈电路103、输出级匹配电路104；
输入级匹配电路101，用于实现信号输入端与放大电路102之间的阻抗匹配，并向放大电路102传输第一射频信号，其中，第一射频信号为输入级匹配电路对来自信号输入端的射频信号进行阻抗匹配后得到的信号；
放大电路102，用于对第一射频信号进行放大处理，并向输出级匹配电路104传输对第一射频信号进行放大处理后得到的第二射频信号；
负反馈电路103，用于根据第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将反馈信号反馈至放大电路102的输入端，以降低放大电路102的输出阻抗随功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度；
输出级匹配电路104，用于实现放大电路102的输出端与信号输出端之间的阻抗匹配，以输出经输出级匹配电路104对第二射频信号进行阻抗匹配后得到的第三射频信号。
其中，信号输入端用图1中的IN表示，信号输出端用图1中的OUT表示。
由于功率放大器的增益与放大电路的输出阻抗的大小成正比，放大电路的输出阻抗与功率放大器的工作频率成反比，功率放大器的工作频率越高，放大电路的输出阻抗越低，功率放大器的增益越低，并且在频率升高时，放大电路的输出阻抗会随频率的升高产生滚降，不利于高频时的增益以及带宽拓展。而本实施例中的负反馈电路，能够根据第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将反馈信号反馈至放大电路102的输入端，以降低放大电路102的输出阻抗随功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度，从而减缓放大电路的输出阻抗随频率的升高而产生滚降。同时由于功率放大器的增益与放大电路的输出阻抗成正比，因此，在功率放大器的高频工作频段，能够减缓功率放大器的增益随频率升高而降低的幅度，从而确保功率放大器在整个工作频段内的增益平坦性，拓宽功率放大器的工作频段的带宽，并且在高频频段能够实现较高的增益。
本实施例提供的功率放大器包括输入级匹配电路、放大电路、放大电路对应的负反馈电路、输出级匹配电路，输入级匹配电路用于实现信号输入端与放大电路之间的阻抗匹配，并向放大电路传输第一射频信号，放大电路对第一射频信号进行放大处理，并向输出级匹配电路传输对第一射频信号进行放大处理后得到的第二射频信号，负反馈电路根据第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将反馈信号反馈至放大电路的输入端，以降低放大电路的输出阻抗随功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度，输出级匹配电路用于实现放大电路的输出端与信号输出端之间的阻抗匹配，以输出经输出级匹配电路对第二射频信号进行阻抗匹配后得到的第三射频信号。由于负反馈电路能够根据第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将反馈信号反馈至放大电路的输入端，以降低放大电路的输出阻抗随功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度，同时由于功率放大器的增益与放大电路的输出阻抗成正比，因此，在功率放大器的高频工作频段，能够减缓功率放大器的增益随频率升高而降低的幅度，从而确保功率放大器在整个工作频段内的增益平坦性，拓宽功率放大器的工作频段的带宽，并且在高频频段能够实现较高的增益。
需要说明的是，在功率放大器工作在低频频段时，负反馈电路还用于降低放大电路的输出阻抗，从而降低功率放大器工作在低频频段时的增益，避免功率放大器工作在高频频段时的增益与低频频段时的增益相差较大，从而实现功率放大器在较宽的工作频段内的增益平坦性。
参照图2，图2是本申请实施例提供的另一种功率放大器的结构示意图，放大电路包括氮化镓晶体管，负反馈电路包括第一电容、第一电感以及第一电阻，第一电容的一端与氮化镓晶体管的漏极连接，第一电容的另一端与第一电感的一端连接，第一电阻设置于第一电感与氮化镓晶体管的栅极之间。
如图2所示，负反馈电路201包括第一电容C5、第一电感L2、第一电阻R1，第一电容C5的一端与氮化镓晶体管M1的漏极连接，第一电容C5的另一端与第一电感L2的一端连接，第一电阻R1设置于第一电感L2与氮化镓晶体管M1的栅极之间。
本实施例中，由于负反馈电路包括第一电感，第一电感的阻抗与频率成正比，频率越高，第一电感的阻抗越高。功率放大器工作在低频频段时，第一电感的阻抗较低，有足够多的负反馈信号反馈至氮化镓晶体管的栅极，以降低功率放大器工作在低频频段时的增益，并且功率放大器工作子高频频段时，第一电感的阻抗较高，呈现高阻抗特性，从而减小对高频信号的增益和带宽的影响。也就是说，在高频频段，由于第一电感呈现高阻抗特性，高频信号不会通过负反馈电路反馈至栅极或者有极少的信号反馈至栅极，从而小对高频信号的增益和带宽的影响，进而实现功率放大器的较宽的工作频段以及工作频段内增益的稳定性。
需要说明的是，放大电路的数量可以为多个，例如图2中共包括两个功率放大支路，每个功率放大支路分别包括3个放大电路，例如，图2中的功率放大支路200包括氮化镓晶体管M1、氮化镓晶体管M2以及氮化镓晶体管M3共3个放大电路。
其中，氮化镓晶体管M2对应的负反馈电路为负反馈电路202，氮化镓晶体管M3对应的负反馈电路为负反馈电路203。
负反馈电路202包括第一电容C13、第一电感L4、第一电阻R3，第一电容C13的一端与氮化镓晶体管M2的漏极连接，第一电容C13的另一端与第一电感L4的一端连接，第一电阻R3设置于第一电感L4与氮化镓晶体管M2的栅极之间。
负反馈电路203包括第一电容C22、第一电感L6、第一电阻R5，第一电容C22的一端与氮化镓晶体管M3的漏极连接，第一电容C22的另一端与第一电感L6的一端连接，第一电阻R5设置于第一电感L6与氮化镓晶体管M3的栅极之间。
可选的，功率放大器还包括放大电路对应的栅极偏置电路，栅极偏置电路包括第一电阻、第二电感、第二电阻、第二电容以及第三电容，第二电阻设置于第二电感与氮化镓晶体管之间，第二电感与第二电阻的一端和第三电容的一端分别连接，第二电阻的另一端与第二电容连接。
如图2中的栅极偏置电路包括M1管栅极偏置电路301、M2管栅极偏置电路302以及M3管栅极偏置电路303。
氮化镓晶体管M1对应的M1管栅极偏置电路301包括第一电阻R1、第二电感L1、第二电阻R2、第二电容C4以及第三电容C5，第一电阻R1设置于第二电感L1与氮化镓晶体管M1之间，第二电感L1与第二电阻R2的一端和第三电容C5的一端分别连接，第二电阻R2的另一端与第二电C4连接。其中，第二电容C4的一端接地，第三电容C5的另一端接地。
氮化镓晶体管M2对应的M2管栅极偏置电路302包括第一电阻R3、第二电感L3、第二电阻R4、第二电容C11以及第三电容C12，第一电阻R3设置于第二电感L3与氮化镓晶体管M2之间，第二电感L3与第二电阻R4的一端和第三电容C12的一端分别连接，第二电阻R4的另一端与第二电C11连接。其中，第二电容C11的一端接地，第三电容C12的另一端接地。
氮化镓晶体管M3对应的M3管栅极偏置电路303包括第一电阻R5、第二电感L5、第二电阻R6、第二电容C20以及第三电容C21，第一电阻R5设置于第二电感L5与氮化镓晶体管M3之间，第二电感L5与第二电阻R6的一端和第三电容C20的一端分别连接，第二电阻R6的另一端与第二电C20连接。其中，第二电容C20的一端接地，第三电容C20的另一端接地。
可选的，放大电路对应的栅极偏置电路中第一电感为第二电感的部分电感。
例如，第一电感L2为第一电感L1的部分电感，第一电感L4为第一电感L3的部分电感，第一电感L6为第一电感L5的部分电感。
图2中氮化镓晶体管M1、氮化镓晶体管M2和氮化镓晶体管M3分别引入负反馈电路的结构是先通过将电阻、电感和电容进行串联，再将该串联后的电路与氮化镓晶体管并联，使一部分信号重新回到氮化镓晶体管的栅极，这样可以同时改善输入与输出的氮化镓晶体管阻抗，能够在低频频段通过电阻和电感控制增益大小，在高频频段降低负反馈深度，从而获得平坦的增益。
此外，本申请中的各氮化镓晶体管采用共源级结构，每一级管子都采用负反馈电路结构，放大电路对应的负反馈电路中的电阻元件共用放大电路对应的栅极偏置电路中的电阻元件，并且，放大电路对应的负反馈电路中第一电感为该放大电路对应的栅极偏置电路中的第二电感的部分电感，因此，能够减少电路版图面积，同时负反馈电路中使用第一电感能够减缓对应的放大电路的输出阻抗随频率升高产生的滚降，从而实现对高频增益带宽的拓展。
可选的，功率放大器还包括放大电路对应的漏极偏置电路，漏极偏置电路与氮化镓晶体管的漏极连接；
漏极偏置电路，用于为氮化镓晶体管的漏极提供漏极偏压，并抑制位于功率放大器的工作频段内的射频信号泄露到漏极偏置电路的电源位置。
如图2所示，氮化镓晶体管M1对应M1管漏极偏置电路，M1管漏极偏置电路为图2中示出的漏极偏置电路401；氮化镓晶体管M2对应M2管漏极偏置电路，M2管漏极偏置电路为图2中示出的漏极偏置电路402；氮化镓晶体管M3对应M3管漏极偏置电路，M3管漏极偏置电路为图2中示出的漏极偏置电路403。漏极偏置电路401与氮化镓晶体管M1的漏极连接，漏极偏置电路402与氮化镓晶体管M2的漏极连接，漏极偏置电路403与氮化镓晶体管M3的漏极连接。
需要说明的是，漏极偏置电路包括第一微带线和第四电容，第一微带线的一端与氮化镓晶体管的漏极连接，第一微带线的另一端与第四电容的一端和漏极电源分别连接。例如，漏极偏置电路401包括第一微带线TL5和第四电容C7，第一微带线TL5的一端与氮化镓晶体管M1的漏极连接，第一微带线TL5的另一端与第四电容的一端和漏极电源Vd1分别连接，第四电容C7的另一端接地。漏极偏置电路401用于抑制位于功率放大器的工作频段内的射频信号泄露到漏极电源Vd1。
再例如，漏极偏置电路402包括第一微带线TL8和第四电容C14，第一微带线TL8的一端与氮化镓晶体管M1的漏极连接，第一微带线TL8的另一端与第四电容C14的一端和漏极电源Vd2分别连接，第四电容C14的另一端接地。漏极偏置电路402用于抑制位于功率放大器的工作频段内的射频信号泄露到漏极电源Vd2。
再例如，漏极偏置电路403包括第一微带线TL13和第四电容C23，第一微带线TL13的一端与氮化镓晶体管M1的漏极连接，第一微带线TL13的另一端与第四电容C23的一端和漏极电源Vd3分别连接，第四电容C23的另一端接地。漏极偏置电路403用于抑制位于功率放大器的工作频段内的射频信号泄露到漏极电源Vd3。
需要说明的是，本申请实施例中各栅极偏置电路均采用大电感，漏极偏置电路均采用1/4波长偏置线，同时采用接地电容抑制带内射频信号泄露到偏置电源处。采用了电阻与接地电容串联结构，提高低频频段稳定性。其中，一般将几纳亨的电感成为大电感，漏极偏置电路包括的第一微带线指偏置线，第一微带线是1/4波长偏置线，漏极偏置电路中的接地电容指第四电容。
可选的，功率放大器还包括输入功率分配电路；
输入功率分配电路，用于将来自信号输入端的射频信号分配给输入级匹配电路。
输入功率分配电路包括至少一条第二微带线、第五电容以及第六电容。
其中，第五电容的一端与信号输入端连接，第五电容的另一端与第六电容的一端连接，第六电容的另一端接地，各第二微带线与第五电容和第二六电容形成的通路连接。
如图2所示，图2中示出了输入功率分配电路501，输入功率分配电路501包括第二微带线TL1、第二微带线TL2、第五电容C1以及第六电容C2。其中，第五电容C1以及第六电容C2形成通路，第二微带线TL1以及第二微带线TL2分别与该通路连接。
可选的，功率放大器包括多个功率放大支路，各功率放大支路包括输入级匹配电路、放大电路、负反馈电路以及输出级匹配电路；
输入功率分配电路，用于将来自信号输入端的射频信号平均分配给多个功率放大支路的输入级匹配电路。
图2示出的功率放大器包括功率放大支路601和功率放大支路602共两个功率放大支路，功率放大支路601与功率放大支路602的结构相同，图2中仅示出了功率放大支路601的详细结构，由于功率放大支路602的结构与功率放大支路601的结构相同，图2中仅示出了简要的结构图。
本实施例中，各功率放大支路分别与输入功率分配电路连接，具体的，各功率放大支路与输入功率分配电路的一个第二微带线连接，不同的功率放大电路连接不同的第二微带线。例如图2中的功率放大电路601与第二微带线TL1连接，功率放大电路602与第二微带线TL2连接。
可选的，不同的功率放大支路的输入级匹配电路与不同的第二微带线连接，例如，功率放大支路601包括的输入级匹配电路701与第二微带线TL1连接，功率放大支路602包括的输入级匹配电路与第二微带线TL2连接。
如图2所示，输入级匹配电路701包括第三微带线TL3、第四微带线TL4以及第七电容C3。第三微带线TL3的一端与第二微带线TL1连接，第三微带线TL3的另一端第七电容C3的一端和第四微带线TL4分别连接，第四微带线TL4的另一端与氮化镓晶体管M1的栅极连接，第七电容C3的另一端接地。
可选的，功率放大器还包括输出功率合成电路；
输出功率合成电路，用于将各功率放大支路输出的射频信号的功率进行合成，得到合成后的功率。
如图2示出的功率合成电路801，功率合成电路801用于将功率放大支路1输出的射频信号的功率和功率放大支路2输出的射频信号的功率进行合成，得到合成后的功率，从而可以进一步提高合成后的功率，进而提高功率放大器的输出功率、增益以及功率附加效率。
可选的，放大电路的数量为多个，各放大电路分别对应一个负反馈电路，多个放大电路中相邻的两个放大电路之间设置有极间匹配电路；
极间匹配电路，用于实现两个放大电路中前一个放大电路的漏极与后一个放大电路的栅极之间的阻抗匹配。
如图2所示，图2中示出的功率放大器包括极间匹配电路901和极间匹配电路902。
极间匹配电路901用于实现氮化镓晶体管M1的漏极与氮化镓晶体管M2的栅极之间的阻抗匹配，极间匹配电路902用于实现氮化镓晶体管M2的漏极与氮化镓晶体管M3的栅极之间的阻抗匹配。
其中，极间匹配电路901包括微带线TL6、微带线TL7、电容C8、电容C9以及电容C10，微带线TL6与氮化镓晶体管M1漏极和第一微带线TL5连接，电容C9设置于微带线TL6和微带线TL7之间，电容C8的一端与微带线TL6和电容C9形成的通路连接，电容C10的一端与微带线TL7和电容C9形成的通路连接，电容C8的另一端接地，电容C10的另一端接地。
极间匹配电路902包括微带线TL9、与微带线TL9连接的微带线TL10、与微带线TL10连接的电容17、与电容17连接的微带线TL11、与微带线TL11连接的微带线TL12、电容C15、电容C16、电容C18、电容C19，电容C15的一端与微带线TL9和微带线TL10形成的通路连接，电容C15的另一端接地，电容C16的一端与微带线TL10和电容C17形成的通路连接，电容C16的另一端接地，电容C18的一端与电容C17和微带线TL11形成的通路连接，电容C18的另一端接地，电容C19的一端与微带线TL11和微带线TL12形成的通路连接，电容C19的另一端接地。
可选的，输出级匹配电路与最后一级放大电路的漏极连接，用于实现最后一级放大电路的漏极与信号输出端之间的阻抗匹配，以输出功率放大后的射频信号。
如图2中示出的输出级匹配电路1001，输出级匹配电路1001包括微带线TL15、与微带线TL15连接的微带线TL17、与微带线TL17连接的微带线TL19、电容24以及电容C25，电容C24的一端与微带线TL15和微带线TL17形成的通路连接，电容C24的另一端接地，电容C25的一端与微带线TL17和微带线TL19形成的通路连接，电容C25的另一端接地。
需要说明的是，图2中的功率放大支路601中的Vg1、Vg2、Vg3分别为氮化镓晶体管M1、氮化镓晶体管M2以及氮化镓晶体管M3提供栅极偏压，功率放大支路601中的Vd1、Vd2、Vd3分别为氮化镓晶体管M1、氮化镓晶体管M2以及氮化镓晶体管M3提供漏极偏压。
上述的功率放大器能够实现较高的带宽、增益、功率附加效率以及增益平坦性，具体可以参照图3、图4和图5。其中，参照图3，图3是本申请实施例提供的一种功率放大器的增益与回波损耗的实验结果图，从图3中可以看到，在频率24—40GHz变化范围内小信号增益（S21）均大于18dB，同时回波损耗（S11、S22)在频率24—40GHz变化范围内均小于-3dB。其中，曲线S21表示信号增益随频率变化的趋势，曲线S11和S22均表示回波损耗，S11表示从信号输入端输入，并从信号输入端反射回来的回波损耗随频率的变化而变化，S22表示从信号输出端输入并从信号输出端反射回来的回波损耗随频率的变化而变化。
参照图4，图4是本申请实施例提供的一种功率放大器的功率附加效率随频率变化的实验结果图。从图4中可以看到，在频率24—40GHz变化范围内功率附加效率（PowerAdded Efficiency，PAE）均大于20。
参照图5，图5是本申请实施例提供的一种功率放大器的输出功率随频率变化的实验结果图。图5是本发明实施例中的输出功率(Pout)随频率变化的关系图。可以看到，在频率24—40GHz变化范围内输出功率(Pout)为在33dBm至36dBm内，具有良好的增益平坦度。
本申请实施例中，功率放大器芯片工作频段为24GHz~40GHz，输入级放大电路的氮化镓晶体管M1漏压为6V，中间级放大电路的氮化镓晶体管M2和输出级放大电路的氮化镓晶体管M3的漏压为12V，氮化镓晶体管M1、氮化镓氮化镓M2、氮化镓氮化镓M3的栅压均为-1V。最终使得功率放大器芯片增益在工作频段24GHz-40GHz内实现较好的功率附加效率（PAE≥20）和较高的增益（增益≥18dB），并且输出功率在工作频段内保持在33dBm至36dBm内，具有良好的增益平坦度。其中，该功率放大器为负反馈式宽带毫米波氮化镓（GaN）功率放大器。
需要说明的是，上述涉及的低频频段指靠近24GHz的工作频段，高频频段指靠近40GHz的工作频段。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种功率放大器，其特征在于，所述功率放大器包括输入级匹配电路、放大电路、所述放大电路对应的负反馈电路、输出级匹配电路；
所述输入级匹配电路，用于实现信号输入端与所述放大电路之间的阻抗匹配，并向所述放大电路传输第一射频信号，其中，所述第一射频信号为所述输入级匹配电路对来自所述信号输入端的射频信号进行阻抗匹配后得到的信号；
所述放大电路，用于对所述第一射频信号进行放大处理，并向所述输出级匹配电路传输对所述第一射频信号进行放大处理后得到的第二射频信号；
所述负反馈电路，用于根据所述第二射频信号的功率大小产生反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述放大电路的输入端，以降低所述放大电路的输出阻抗随所述功率放大器的工作频率的升高而降低的幅度；
所述输出级匹配电路，用于实现所述放大电路的输出端与信号输出端之间的阻抗匹配，以输出经所述输出级匹配电路对所述第二射频信号进行阻抗匹配后得到的第三射频信号；
其中，所述放大电路包括氮化镓晶体管，所述负反馈电路包括第一电容、第一电感以及第一电阻，所述第一电容的一端与所述氮化镓晶体管的漏极连接，所述第一电容的另一端与所述第一电感的一端连接，所述第一电阻设置于所述第一电感与所述氮化镓晶体管的栅极之间；
所述功率放大器还包括所述放大电路对应的栅极偏置电路，所述栅极偏置电路包括所述第一电阻、第二电感、第二电阻、第二电容以及第三电容，所述第二电阻设置于所述第二电感与所述氮化镓晶体管之间，所述第二电感与所述第二电阻的一端和所述第三电容的一端分别连接，所述第三电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述放大电路对应的栅极偏置电路中第一电感为所述第二电感的部分电感。
3.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器还包括所述放大电路对应的漏极偏置电路，所述漏极偏置电路与所述氮化镓晶体管的漏极连接；
所述漏极偏置电路，用于为所述氮化镓晶体管的漏极提供漏极偏压，并抑制位于所述功率放大器的工作频段内的射频信号泄露到所述漏极偏置电路的电源位置。
4.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器还包括输入功率分配电路；
所述输入功率分配电路，用于将来自所述信号输入端的射频信号分配给所述输入级匹配电路。
5.根据权利要求4所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器包括多个功率放大支路，各所述功率放大支路包括所述输入级匹配电路、所述放大电路、所述负反馈电路以及所述输出级匹配电路；
所述输入功率分配电路，用于将来自所述信号输入端的射频信号平均分配给所述多个功率放大支路的输入级匹配电路。
6.根据权利要求5所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器还包括输出功率合成电路；
所述输出功率合成电路，用于将各所述功率放大支路输出的射频信号的功率进行合成，得到合成后的功率。
7.根据权利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述放大电路的数量为多个，各所述放大电路分别对应一个所述负反馈电路，多个放大电路中相邻的两个放大电路之间设置有极间匹配电路；
所述极间匹配电路，用于实现所述两个放大电路中前一个放大电路的漏极与后一个放大电路的栅极之间的阻抗匹配。
8.一种发射机，其特征在于，包括权利要求1至7任一所述的功率放大器。
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