CN116961594A - 一种功率放大电路 - Google Patents

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CN116961594A CN202310987379.9A CN202310987379A CN116961594A CN 116961594 A CN116961594 A CN 116961594A CN 202310987379 A CN202310987379 A CN 202310987379A CN 116961594 A CN116961594 A CN 116961594A
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Abstract

本发明公开了一种功率放大电路，包括：信号输入端、信号输出端、信号放大单元和直流偏置单元，信号放大单元包括第一和第二级晶体管，第一和第二级晶体管分别包括偶数个晶体管，第一级晶体管的各漏极与第二级晶体管的各栅极耦合；信号放大单元还包括耦合在信号输入端与第一级晶体管的各栅极之间的输入匹配网络、耦合在第一级晶体管的各漏极与第二级晶体管的各栅极之间的级间匹配网络、以及耦合在第二级晶体管的各漏极与信号输出端之间的输出匹配网络；偏置电压中的第一栅极电压和第一漏极电压分别与第一级晶体管的各栅极和漏极耦合，第二栅极电压和第二漏极电压分别与第二级晶体管的各栅极和漏极耦合。本发明功率大、功耗小、效率高。

Description

一种功率放大电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，更具体地，涉及一种功率放大电路。
背景技术
微波单片集成电路具有尺寸小、重量轻、可靠性高等优点，随着电子装备向高性能以及小型化方向发展，微波单片集成电路在微波组件中的应用越来越广泛。基于GaN材料的功率放大器芯片在宽带、高频率、高功率方面具有非常显著的优势，能够更好地满足新一代系统的要求，目前已广泛应用于相控阵雷达、通信、电子战等系统。但是，目前多数功率放大电路存在功耗大、效率低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种功率大、功耗小、效率高的功率放大电路。
本发明的一个方面提供一种功率放大电路，包括：
信号输入端，用于输入射频信号；
信号输出端，用于输出射频信号；
信号放大单元，用于对信号输入端所输入的射频信号进行放大，并通过信号输出端输出放大后的射频信号；和
直流偏置单元，用于向所述信号放大单元提供偏置电压，
其中，所述信号放大单元包括级联的第一级晶体管和第二级晶体管，所述第一级晶体管和第二级晶体管分别包括偶数个晶体管，第一级晶体管的各个晶体管的漏极与第二级晶体管的各个晶体管的栅极耦合；
所述信号放大单元还包括耦合在所述信号输入端与第一级晶体管的各个晶体管的栅极之间的输入匹配网络、耦合在所述第一级晶体管的各个晶体管的漏极与第二级晶体管的各个晶体管的栅极之间的级间匹配网络、以及耦合在第二级晶体管的各个晶体管的漏极与所述信号输出端之间的输出匹配网络；
所述偏置电压包括第一栅极电压、第二栅极电压、第一漏极电压和第二漏极电压，所述第一栅极电压和第一漏极电压分别与所述第一级晶体管的各个晶体管的栅极和漏极耦合，第二栅极电压和第二漏极电压分别与第二级晶体管的各个晶体管的栅极和漏极耦合。
本发明上述方面的功率放大电路功率大、功耗小、效率高。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明一种实施方式的功率放大电路的结构框图。
图2是本发明一种实施方式的功率放大电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施方式提供一种功率放大电路。图1是本发明一种实施方式的功率放大电路的结构框图。图2是本发明一种实施方式的功率放大电路的电路图。
如图1所示，本发明实施方式的功率放大电路包括：信号输入端RFin、信号放大单元、直流偏置单元和信号输出端RFout，信号输入端RFin用于输入射频信号；信号输出端RFout用于输出射频信号；信号放大单元用于对信号输入端RFin所输入的射频信号进行放大，并通过信号输出端RFout输出放大后的射频信号；直流偏置单元，用于向信号放大单元提供偏置电压。在一个可选的实施例中，本发明实施方式的功率放大电路还可以包括直流供电电压端，直流偏置单元基于直流供电电压端的工作电压来向信号放大单元输出偏置电压。
本发明实施方式的功率放大电路能够实现在对射频信号放大的基础上，实现大功率输出，降低电路功耗并提高放大电路的效率。本发明实施方式的功率放大电路为第一级晶体管和第二级晶体管的两级级联结构，第一级晶体管和第二级晶体管分别包括偶数个晶体管，第一级晶体管的各个晶体管的漏极与第二级晶体管的各个晶体管的栅极耦合。第一级晶体管工作在线性放大状态，用于驱动第二级晶体管工作在饱和放大状态。
在一个可选的实施例中，第一级晶体管包括2个晶体管(第一晶体管M1、第二晶体管M2)，第二级晶体管包括8个晶体管(第三晶体管M3～第十晶体管M10)，第一晶体管M1和第二晶体管M2的漏极与第三晶体管M3～第十晶体管M10的栅极耦合，如图2所示。第一晶体管M1～第十晶体管M10例如为耗尽型场效应晶体管。
信号放大单元还包括3个部分的无源匹配网络，第一部分无源匹配网络为输入匹配网络；第二部分无源匹配网络为级间匹配网络；第三部分无源匹配网络为输出匹配网络。第一级晶体管(第一晶体管M1、第二晶体管M2)将输入射频信号进行放大后，为第二级晶体管提供足够高的输入功率，驱动第二级晶体管(第三晶体管M3～第十晶体管M10)均工作在饱和状态，输出最大功率。
输入匹配网络
输入匹配网络用于实现全频带稳定，改善输入匹配，补偿晶体管增益随频率下降的趋势，实现带内增益平坦。在一个具体的实施例中，所述输入匹配网络包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3、第五电阻器R5，第一电感器L1、第二电感器L2、第三电感器L3、第二十六电感器L26、第二十七电感器L27，第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第十电容器C10、第十一电容器C11、第十二电容器C12、第二十一电容器C21、第二十五电容器C25。
其中，第一电感器L1的第一端连接信号输入端RFin、第一电容器C1的第一端和第十电容器C10的第一端；
第一电感器L1的第二端接地GND；
第一电容器C1的第二端连接第二电容器C2的第一端；
第二电容器C2的第二端连接第二电感器L2的第一端；
第二电感器L2的第二端连接第三电感器L3的第一端、第一电阻器R1的第一端和第三电容器C3的第一端；
第一电阻器R1的第二端连接第三电容器C3的第二端和第一晶体管M1的栅极；
第三电感器L3的第二端连接第三电阻器R3的第一端；
第三电阻器R3的第二端连接第二十一电容器C21的第一端；
第二十一电容器C21的第一端连接第一栅极电压VG1；
第二十一电容器C21的第二端接地GND；
第一晶体管M1的源极接地GND；
第十电容器C10的第二端连接第十一电容器C11的第一端；
第十一电容器C11的第二端连接第二十六电感器L26的第一端；
第二十六电感器L26的第二端连接第十二电容器C12的第一端、第二电阻器R2的第一端和第二十七电感器L27的第一端；
第十二电容器C12的第二端连接第二电阻器R2的第二端和第二晶体管M2的栅极；
第二晶体管M2的源极接地GND；
第二十七电感器L27的第二端连接第五电阻器R5的第一端；
第五电阻器R5的第二端连接第二十五电容器C25的第一端；
第二十五电容器C25的第一端连接第一栅极电压VG1；
第二十五电容器C25的第二端接地GND。
在本发明的输入匹配网络中，第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第二电感器L2、第三电感器L3与第十电容器C10、第十一电容器C11、第十二电容器C12、第二十六电感器L26、第二十七电感器L27为对称结构。
级间匹配网络
级间匹配网络的作用是实现第一级晶体管(第一晶体管M1、第二晶体管M2)的输出阻抗到第二级晶体管(第三晶体管M3～第十晶体管M10)的输入阻抗的阻抗变换，优化电路增益平坦度，提高电路稳定性。
在一个具体的实施例中，所述级间匹配网络包括第四电阻器R4、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8、第九电阻器R9，第四电感器L4～第十五电感器L15、第二十八电感器L28～第三十九电感器L39，第四电容器C4～第八电容器C8、第十三电容器C13～第十七电容器C17、第二十二电容器C22、第二十三电容器C23、第二十六电容器C26、第二十七电容器C27、第二十九电容器C29、第三十电容器C30。
其中，第一晶体管M1的漏极连接第四电感器L4的第一端和第七电阻器R7的第一端；
第四电感器L4的第二端连接第五电感器L5的第一端和第四电容器C4的第一端；
第四电容器C4的第二端连接第六电感器L6的第一端和第十一电感器L11的第一端；
第六电感器L6的第二端连接第五电容器C5的第一端和第七电感器L7的第一端；
第五电容器C5的第二端接地GND；
第七电感器L7的第二端连接第十电感器L10的第一端、第六电容器C6的第一端、第八电感器L8的第一端和第九电感器L9的第一端；
第六电容器C6的第二端接地GND；
第八电感器L8的第二端连接第三晶体管M3的栅极；
第三晶体管M3的源极接地GND；
第五电感器L5的第二端连接第二十二电容器C22的第一端；
第二十二电容器C22的第一端连接第一漏极电压VD1；
第二十二电容器C22的第二端接地GND；
第十电感器L10的第二端连接第四电阻器R4的第一端；
第四电阻器R4的第二端连接第二十三电电容器C23的第一端；
第二十三电容器C23的第一端连接第二栅极电压VG2；
第二十三电容器C23的第二端接地GND；
第九电感器L9的第二端连接第四晶体管M4的栅极；
第四晶体管M4的源极接地GND；
第十一电感器L11的第二端连接第七电容器C7的第一端和第十二电感器L12的第一端；
第七电容器C7的第二端接地GND；
第十二电感器L12的第二端连接第八电容器C8的第一端、第十三电感器L13的第一端、第十四电感器L14的第一端和第十五电感器L15的第一端；
第八电容器C8的第二端接地GND；
第十三电感器L13的第二端连接第五晶体管M5的栅极；
第五晶体管M5的源极接地GND；
第十四电感器L14的第二端连接第六晶体管M6的栅极；
第六晶体管M6的源极接地GND；
第十五电感器L15的第二端连接第八电阻器R8的第一端；
第八电阻器R8的第二端连接第三十电容器C30的第一端、第九电阻器R9的第一端和第二十九电容器C29的第一端；
第三十电容器C30的第二端接地GND；
第二十九电容器C29的第二端接地GND；
第九电阻器R9的第二端连接第三十二电感器L32的第二端；
第二晶体管M2的漏极连接第七电阻器R7的第二端和第二十八电感器L28的第一端；
第二十八电感器L28的第二端连接第十三电容器C13的第一端和第二十九电感器L29的第一端；
第十三电容器C13的第二端连接第三十电感器L30的第一端和第三十三电感器L33的第一端；
第三十电感器L30的第二端连接第十四电容器C14的第一端和第三十一电感器L31的第一端；
第十四电容器C14的第二端接地GND；
第三十一电感器L31的第二端连接第三十二电感器L32的第一端、第十五电容器C15的第一端、第三十六电感器L36的第一端和第三十七电感器L37的第一端；
第十五电容器C15的第二端接地GND；
第三十六电感器L36的第一端连接第七晶体管M7的栅极；
第七晶体管M7的源极接地GND；
第三十七电感器L37的第二端连接第八晶体管M8的栅极；
第八晶体管M8的源极接地GND；
第三十三电感器L33的第二端连接第十六电容器C16的第一端和第三十四电感器L34的第一端；
第十六电容器C16的第二端接地GND；
第三十四电感器L34的第二端连接第十七电容器C17的第一端、第三十八电感器L38的第一端、第三十九电感器L39的第一端和第三十五电感器L35的第一端；
第十七电容器C17的第二端接地GND；
第三十八电感器L38的第二端连接第九晶体管M9的栅极；
第九晶体管M9的源极接地；
第三十九电感器L39的第二端连接第十晶体管M10的栅极；
第十晶体管M10的源极接地GND；
第二十九电感器L29的第二端连接第二十六电容器C26的第一端；
第二十六电容器C26的第一端连接第一漏极电压VD1；
第二十六电容器C26的第二端接地GND；
第三十五电感器L35的第二端连接第六电阻器R6的第一端；
第六电阻器R6的第二端连接第二十七电容器C27的第一端；
第二十七电容器C27的第一端连接第二栅极电压VG2；
第二十七电容器C27接地GND。
本发明的级间匹配网络没有采用常见的增加电阻以提高稳定性的办法，而是在第二集晶体管的栅极增加第四电阻器R4、第八电阻器R8、第六电阻器R6、第九电阻器R9。第四电阻器R4和第十电感器L10(高特征阻抗的短截线)串联组成有耗匹配，在低频段，电阻加载晶体管降低了增益，提高了低频稳定性，在高频段，短截线具有高阻抗，电阻对晶体管影响小。这样既降低了级间匹配网络的损耗，提高电路效率，又达到了提高稳定性的效果。第八电阻器R8和第十五电感器L15、第九电阻器R9和第三十二电感器L32、第六电阻器R6和第三十五电感器L35同理。本发明的级间匹配网络采用多阶电抗匹配，损耗小，有利于实现宽带性能。
在本发明的级间匹配网络中，第四电感器L4～第十五电感器L15、第四电容器C4～第八电容器C8与第二十八电感器L28～第三十九电感器L39、第十三电容器C13～第十七电容器C17为对称结构。
输出匹配网络
输出匹配网络为簇丛型合成网络，兼具功率合成和阻抗匹配的作用。该网络具有整形滤波作用，可实现带通频率响应，带通网络在带外杂波抑制和谐波抑制方面的优势有助于抑制功率放大器的谐波，提高输出功率，从而提升其效率。
在一个具体的实施例中，所述输出匹配网络包括第十六电感器L16～第二十五电感器L25、第四十电感器L40～第五十二电感器L52、第十电阻器R10～第十六电阻器R16、第九电容器C9、第十八电容器C18、第十九电容器C19、第二十电容器C20、第二十四电容器C24和第二十八电容器C28。
其中，第三晶体管M3的漏极连接第十六电感器L16的第一端和第十电阻器R10的第一端；
第十六电感器L16的第二端连接第十八电感器L18的第一端和第十七电感器L17的第二端；
第四晶体管M4的漏极连接第十电阻器R10的第二端、第十七电感器L17的第一端和第十一电阻器R11的第一端；
第十八电感器L18的第二端连接第二十二电感器L22的第一端和第二十一电感器L21的第二端；
第五晶体管M5的漏极连接第十一电阻器R11的第二端、第十九电感器L19的第一端和第十二电阻器R12的第一端；
第十九电感器L19的第二端连接第二十一电感器L21的第一端和第二十电感器L20的第二端；
第六晶体管M6的漏极连接第十二电阻器R12的第二端、第二十电感器L20的第一端和第十三电阻器R13的第一端；
第二十二电感器L22的第二端连接第二十四电感器L24的第一端和第二十三电感器L23的第一端；
第二十三电感器L23的第二端连接第五十一电感器L51的第一端和第二十五电感器L25的第一端；
第五十一电感器L51的第二端连接第九电容器C9的第一端；
第九电容器C9的第二端接地GND；
第二十五电感器L25的第二端连接第五十电感器L50的第二端、第二十电容器C20的第一端和第四十九电感器L49的第一端；
第五十电感器L50的第一端连接第十九电容器C19的第二端；
第十九电容器C19的第一端接地GND；
第二十电容器C20的第二端连接信号输出端RFout；
第四十九电感器L49的第二端连接第四十八电感器L48的第二端和第五十二电感器L52的第一端；
第二十四电感器L24的第二端连接第二十四电容器C24的第一端；
第二十四电容器C24的第一端连接第二漏极电压VD2；
第二十四电容器C24的第二端接地GND；
第七晶体管M7的漏极连接第十三电阻器R13的第二端、第四十电感器L40的第一端和第十四电阻器R14的第一端；
第四十电感器L40的第二端连接第四十一电感器L41的第二端和第四十二电感器L42的第一端；
第八晶体管M8的漏极连接第十四电阻器R14的第二端、第四十一电感器L41的第一端和第十五电阻器R15的第一端；
第四十二电感器L42的第二端连接第四十六电感器L46的第一端和第四十五电感器L45的第二端；
第九晶体管M9的漏极连接第十五电阻器R15的第二端、第四十三电感器L43的第一端和第十六电阻器R16的第一端；
第四十三电感器L43的第二端连接第四十五电感器L45的第一端和第四十四电感器L44的第二端；
第十晶体管M10的漏极连接第十六电阻器R16的第二端和第四十四电感器L44的第一端；
第四十六电感器L46的第二端连接第四十八电感器L48的第一端和第四十七电感器L47的第一端；
第五十二电感器L52的第二端连接第十八电容器C18的第一端；
第十八电容器C18的第二端接地GND；
第四十七电感器L47的第二端连接第二十八电容器C28的第一端；
第二十八电容器C28的第一端连接第二漏极电压VD2；
第二十八电容器C28的第二端接地GND。
在本发明的输出匹配网络中，第十六电感器L16～第二十五电感器L25、第九电容器C9与第四十电感器L40～第四十九电感器L49、第十八电容器C18为对称结构。
本发明的输出匹配网络采用多阶电抗匹配网络，实现最低损耗匹配，并合成了第二级晶体管的8个晶体管的功率，能够实现大功率输出，提高了输出功率，从而提高了效率，可以获得的功率更大，效率更高。功率更高的原因在于使用8个晶体管进行功率合成。效率更高的原因在于，针对第二级晶体管(第三晶体管M3～第十晶体管M10)的基波最佳效率阻抗点和二次谐波最佳效率阻抗点同时进行匹配，输出匹配网络通过增加三组谐振网络，即第五十电感器L50、第十九电容器C19和地GND；第五十一电感器L51、第九电容器C9和地GND；第五十二电感器L52、第十八电容器C18和地GND，同时优化输出匹配网络内其他电路参数，使得该输出网络既能与基波最佳效率阻抗点匹配又能与谐波最佳效率阻抗点匹配，这样基波谐波同时匹配可以调整晶体管漏极电压电流波形，使其形成不对称结构，使电压、电流峰值波形错开，交叠部分减少，从而减小器件功耗，提高了功放效率，相比仅进行基波匹配，效率可以提高3～5％。另外，三个谐振网络使该放大电路的二次谐波短路、三次谐波开路，提高了该电路的谐波抑制度，能够使二次谐波及三次谐波抑制度从-20dBc提高到-45dBc，电路的抗干扰性能有明显改善。
直流偏置单元
直流偏置单元用于向所述信号放大单元提供偏置电压，所述偏置电压包括第一栅极电压VG1、第二栅极电压VG2、第一漏极电压VD1和第二漏极电压VD2，第一栅极电压和第一漏极电压分别与第一级晶体管的各个晶体管的栅极和漏极耦合，第二栅极电压和第二漏极电压分别与第二级晶体管的各个晶体管的栅极和漏极耦合。
具体地，第一栅极电压VG1为第一晶体管M1、第二晶体管M2提供栅极电压，第二栅极电压VG2为第三晶体管M3～第十晶体管M10提供栅极电压。两个栅极电压不同，因为第一级和第二级晶体管的工作状态不一致，第一晶体管M1、第二晶体管M2工作在线性放大状态，第三晶体管M3～第十晶体管M10工作在饱和放大状态；第一漏极电压VD1为第一晶体管M1、第二晶体管M2提供漏极电压，第二漏极电压VD2为第三晶体管M3～第十晶体管M10提供漏极电压，两个漏极电压不同，因为第一级和第二级晶体管工作状态不一致，第一晶体管M1、第二晶体管M2工作在线性放大状态，第三晶体管M3～第十晶体管M10工作在饱和放大状态。
在一个具体的实施例中，所述直流偏置单元包括第二十一电容器C21～第二十八电容器C28、第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第八电阻器R8、第九电阻器R9。
其中，第三电感器L3的第二端连接第三电阻器R3的第一端；
第三电阻器R3的第二端连接第二十一电容器C21的第一端；
第二十一电容器C21的第一端连接第一栅极电压VG1；
第二十一电容器C21的第二端接地GND；
第五电感器L5的第二端连接第二十二电容器C22的第一端；
第二十二电容器C22的第一端连接第一漏极电压VD1；
第二十二电容器C22的第二端接地GND；
第十电感器L10的第二端连接第四电阻器R4的第一端；
第四电阻器R4的第二端连接第二十三电电容器C23的第一端；
第二十三电容器C23的第一端连接第二栅极电压VG2；
第二十三电容器C23的第二端接地GND；
第二十四电感器L24的第二端连接第二十四电容器C24的第一端；
第二十四电容器C24的第一端连接第二漏极电压VD2；
第二十四电容器C24的第二端接地GND；
第二十七电感器L27的第二端连接第五电阻器R5的第一端；
第五电阻器R5的第二端连接第二十五电容器C25的第一端；
第二十五电容器C25的第一端连接第一栅极电压VG1；
第二十五电容器C25的第二端接地GND；
第二十九电感器L29的第二端连接第二十六电容器C26的第一端；
第二十六电容器C26的第一端连接第一漏极电压VD1；
第二十六电容器C26的第二端接地GND；
第三十五电感器L35的第二端连接第六电阻器R6的第一端；
第六电阻器R6的第二端连接第二十七电容器C27的第一端；
第二十七电容器C27的第一端连接第二栅极电压VG2；
第二十七电容器C27接地GND；
第四十七电感器L47的第二端连接第二十八电容器C28的第一端；
第二十八电容器C28的第一端连接第二漏极电压VD2；
第二十八电容器C28的第二端接地GND；
第十五电感器L15的第二端连接第八电阻器R8的第一端；
第八电阻器R8的第二端连接第三十电容器C30的第一端、第九电阻器R9的第一端和第二十九电容器C29的第一端；
第三十电容器C30的第二端接地GND；
第二十九电容器C29的第二端接地GND；
所述第九电阻器R9的第二端连接所述第三十二电感器L32的第二端。
在一个具体的实施例中，所述第一电容器C1、第十电容器C10用于隔离直流电流。具体的，所述信号放大单元中的第一电容器C1、第十电容器C10能够起到隔离直流电流的作用，去除前级电路直流对所述放大电路的影响。
在一个具体的实施例中，所述第一电阻器R1和第三电容器C3共同构成电阻电容反馈结构。具体的，所述信号放大单元中的第一电阻器R1与第三电容器C3构成了电阻电容反馈结构，通过调节电阻和电容，使该网络在中心频率阻值较小，低频段阻值增大，从而降低电路在低频的增益，保证低频稳定，改善增益平坦度。第二电阻器R2与第十二电容器C12同理。
在一个具体的实施例中，第十电阻器R10～第十六电阻器R16为在栅极馈电和漏极馈电之间加的隔离电阻，可以抑制奇模振荡，消除不平衡信号。第七电阻器R7同理。
本发明实施方式的功率放大电路能够实现射频信号放大、实现C波段输出高于30瓦功率，降低电路功耗，提高功率放大电路的功率附加效率，在C波段可以实现超过55％的效率，并且实现二次谐波及三次谐波抑制到-45dBc的高谐波抑制性能。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种功率放大电路，其特征在于，包括：
信号输入端，用于输入射频信号；
信号输出端，用于输出射频信号；
信号放大单元，用于对信号输入端所输入的射频信号进行放大，并通过信号输出端输出放大后的射频信号；和
直流偏置单元，用于向所述信号放大单元提供偏置电压，
其中，所述信号放大单元包括级联的第一级晶体管和第二级晶体管，所述第一级晶体管和第二级晶体管分别包括偶数个晶体管，第一级晶体管的各个晶体管的漏极与第二级晶体管的各个晶体管的栅极耦合；
所述信号放大单元还包括耦合在所述信号输入端与第一级晶体管的各个晶体管的栅极之间的输入匹配网络、耦合在所述第一级晶体管的各个晶体管的漏极与第二级晶体管的各个晶体管的栅极之间的级间匹配网络、以及耦合在第二级晶体管的各个晶体管的漏极与所述信号输出端之间的输出匹配网络；
所述偏置电压包括第一栅极电压、第二栅极电压、第一漏极电压和第二漏极电压，所述第一栅极电压和第一漏极电压分别与所述第一级晶体管的各个晶体管的栅极和漏极耦合，第二栅极电压和第二漏极电压分别与第二级晶体管的各个晶体管的栅极和漏极耦合。
2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，
所述第一级晶体管的各个晶体管工作在线性放大状态，用于驱动所述第二级晶体管的各个晶体管工作在饱和放大状态。
3.根据权利要求1或2所述的功率放大电路，其特征在于，
所述第一级晶体管包括第一和第二晶体管，所述第二级晶体管包括第三～第十晶体管。
4.根据权利要求3所述的功率放大电路，其特征在于，
所述输入匹配网络包括第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第五电阻器，第一电感器、第二电感器、第三电感器、第二十六电感器、第二十七电感器，第一电容器、第二电容器、第三电容器、第十电容器、第十一电容器、第十二电容器、第二十一电容器、第二十五电容器，
其中，第一电感器的第一端连接信号输入端、第一电容器的第一端和第十电容器的第一端；
第一电感器的第二端接地；
第一电容器的第二端连接第二电容器的第一端；
第二电容器的第二端连接第二电感器的第一端；
第二电感器的第二端连接第三电感器的第一端、第一电阻器的第一端和第三电容器的第一端；
第一电阻器的第二端连接第三电容器的第二端和第一晶体管的栅极；
第三电感器的第二端连接第三电阻器的第一端；
第三电阻器的第二端连接第二十一电容器的第一端；
第二十一电容器的第一端连接第一栅极电压；
第二十一电容器的第二端接地；
第一晶体管的源极接地；
第十电容器的第二端连接第十一电容器的第一端；
第十一电容器的第二端连接第二十六电感器的第一端；
第二十六电感器的第二端连接第十二电容器的第一端、第二电阻器的第一端和第二十七电感器的第一端；
第十二电容器的第二端连接第二电阻器的第二端和第二晶体管的栅极；
第二晶体管的源极接地；
第二十七电感器的第二端连接第五电阻器的第一端；
第五电阻器的第二端连接第二十五电容器的第一端；
第二十五电容器的第一端连接第一栅极电压；
第二十五电容器的第二端接地。
5.根据权利要求4所述的功率放大电路，其特征在于，
在所述输入匹配网络中，第一电容器、第二电容器、第三电容器、第二电感器、第三电感器与第十电容器、第十一电容器、第十二电容器、第二十六电感器、第二十七电感器为对称结构。
6.根据权利要求4或5所述的功率放大电路，其特征在于，
所述级间匹配网络包括第四电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器、第九电阻器，第四电感器～第十五电感器、第二十八电感器～第三十九电感器，第四电容器～第八电容器、第十三电容器～第十七电容器、第二十二电容器、第二十三电容器、第二十六电容器、第二十七电容器、第二十九电容器、第三十电容器，
其中，第一晶体管的漏极连接第四电感器的第一端和第七电阻器的第一端；
第四电感器的第二端连接第五电感器的第一端和第四电容器的第一端；
第四电容器的第二端连接第六电感器的第一端和第十一电感器的第一端；
第六电感器的第二端连接第五电容器的第一端和第七电感器的第一端；
第五电容器的第二端接地；
第七电感器的第二端连接第十电感器的第一端、第六电容器的第一端、第八电感器的第一端和第九电感器的第一端；
第六电容器的第二端接地；
第八电感器的第二端连接第三晶体管的栅极；
第三晶体管的源极接地；
第五电感器的第二端连接第二十二电容器的第一端；
第二十二电容器的第一端连接第一漏极电压；
第二十二电容器的第二端接地；
第十电感器的第二端连接第四电阻器的第一端；
第四电阻器的第二端连接第二十三电电容器的第一端；
第二十三电容器的第一端连接第二栅极电压；
第二十三电容器的第二端接地；
第九电感器的第二端连接第四晶体管的栅极；
第四晶体管的源极接地；
第十一电感器的第二端连接第七电容器的第一端和第十二电感器的第一端；
第七电容器的第二端接地；
第十二电感器的第二端连接第八电容器的第一端、第十三电感器的第一端、第十四电感器的第一端和第十五电感器的第一端；
第八电容器的第二端接地；
第十三电感器的第二端连接第五晶体管的栅极；
第五晶体管的源极接地；
第十四电感器的第二端连接第六晶体管的栅极；
第六晶体管的源极接地；
第十五电感器的第二端连接第八电阻器的第一端；
第八电阻器的第二端连接第三十电容器的第一端、第九电阻器的第一端和第二十九电容器的第一端；
第三十电容器的第二端接地；
第二十九电容器的第二端接地；
第九电阻器的第二端连接第三十二电感器的第二端；
第二晶体管的漏极连接第七电阻器的第二端和第二十八电感器的第一端；
第二十八电感器的第二端连接第十三电容器的第一端和第二十九电感器的第一端；
第十三电容器的第二端连接第三十电感器的第一端和第三十三电感器的第一端；
第三十电感器的第二端连接第十四电容器的第一端和第三十一电感器的第一端；
第十四电容器的第二端接地；
第三十一电感器的第二端连接第三十二电感器的第一端、第十五电容器的第一端、第三十六电感器的第一端和第三十七电感器的第一端；
第十五电容器的第二端接地；
第三十六电感器的第一端连接第七晶体管的栅极；
第七晶体管的源极接地；
第三十七电感器的第二端连接第八晶体管的栅极；
第八晶体管的源极接地；
第三十三电感器的第二端连接第十六电容器的第一端和第三十四电感器的第一端；
第十六电容器的第二端接地；
第三十四电感器的第二端连接第十七电容器的第一端、第三十八电感器的第一端、第三十九电感器的第一端和第三十五电感器的第一端；
第十七电容器的第二端接地；
第三十八电感器的第二端连接第九晶体管的栅极；
第九晶体管的源极接地；
第三十九电感器的第二端连接第十晶体管的栅极；
第十晶体管的源极接地；
第二十九电感器的第二端连接第二十六电容器的第一端；
第二十六电容器的第一端连接第一漏极电压；
第二十六电容器的第二端接地；
第三十五电感器的第二端连接第六电阻器的第一端；
第六电阻器的第二端连接第二十七电容器的第一端；
第二十七电容器的第一端连接第二栅极电压；
第二十七电容器接地。
7.根据权利要求6所述的功率放大电路，其特征在于，
在所述级间匹配网络中，第四电感器～第十五电感器、第四电容器～第八电容器与第二十八电感器～第三十九电感器、第十三电容器～第十七电容器为对称结构。
8.根据权利要求6或7所述的功率放大电路，其特征在于，
所述输出匹配网络包括第十六电感器～第二十五电感器、第四十电感器～第五十二电感器、第十电阻器～第十六电阻器、第九电容器、第十八电容器、第十九电容器、第二十电容器、第二十四电容器和第二十八电容器，
其中，第三晶体管的漏极连接第十六电感器的第一端和第十电阻器的第一端；
第十六电感器的第二端连接第十八电感器的第一端和第十七电感器的第二端；
第四晶体管的漏极连接第十电阻器的第二端、第十七电感器的第一端和第十一电阻器的第一端；
第十八电感器的第二端连接第二十二电感器的第一端和第二十一电感器的第二端；
第五晶体管的漏极连接第十一电阻器的第二端、第十九电感器的第一端和第十二电阻器的第一端；
第十九电感器的第二端连接第二十一电感器的第一端和第二十电感器的第二端；
第六晶体管的漏极连接第十二电阻器的第二端、第二十电感器的第一端和第十三电阻器的第一端；
第二十二电感器的第二端连接第二十四电感器的第一端和第二十三电感器的第一端；
第二十三电感器的第二端连接第五十一电感器的第一端和第二十五电感器的第一端；
第五十一电感器的第二端连接第九电容器的第一端；
第九电容器的第二端接地；
第二十五电感器的第二端连接第五十电感器的第二端、第二十电容器的第一端和第四十九电感器的第一端；
第五十电感器的第一端连接第十九电容器的第二端；
第十九电容器的第一端接地；
第二十电容器的第二端连接信号输出端；
第四十九电感器的第二端连接第四十八电感器的第二端和第五十二电感器的第一端；
第二十四电感器的第二端连接第二十四电容器的第一端；
第二十四电容器的第一端连接第二漏极电压；
第二十四电容器的第二端接地；
第七晶体管的漏极连接第十三电阻器的第二端、第四十电感器的第一端和第十四电阻器的第一端；
第四十电感器的第二端连接第四十一电感器的第二端和第四十二电感器的第一端；
第八晶体管的漏极连接第十四电阻器的第二端、第四十一电感器的第一端和第十五电阻器的第一端；
第四十二电感器的第二端连接第四十六电感器的第一端和第四十五电感器的第二端；
第九晶体管的漏极连接第十五电阻器的第二端、第四十三电感器的第一端和第十六电阻器的第一端；
第四十三电感器的第二端连接第四十五电感器的第一端和第四十四电感器的第二端；
第十晶体管的漏极连接第十六电阻器的第二端和第四十四电感器的第一端；
第四十六电感器的第二端连接第四十八电感器的第一端和第四十七电感器的第一端；
第五十二电感器的第二端连接第十八电容器的第一端；
第十八电容器的第二端接地；
第四十七电感器的第二端连接第二十八电容器的第一端；
第二十八电容器的第一端连接第二漏极电压；
第二十八电容器的第二端接地。
9.根据权利要求8所述的功率放大电路，其特征在于，
在本发明的输出匹配网络中，第十六电感器～第二十五电感器、第九电容器与第四十电感器～第四十九电感器、第十八电容器为对称结构。
10.根据权利要求9所述的功率放大电路，其特征在于，
所述直流偏置单元包括第二十一电容器～第二十八电容器、第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器、第八电阻器、第九电阻器，
其中，第三电感器的第二端连接第三电阻器的第一端；
第三电阻器的第二端连接第二十一电容器的第一端；
第二十一电容器的第一端连接第一栅极电压；
第二十一电容器的第二端接地；
第五电感器的第二端连接第二十二电容器的第一端；
第二十二电容器的第一端连接第一漏极电压；
第二十二电容器的第二端接地；
第十电感器的第二端连接第四电阻器的第一端；
第四电阻器的第二端连接第二十三电电容器的第一端；
第二十三电容器的第一端连接第二栅极电压；
第二十三电容器的第二端接地；
第二十四电感器的第二端连接第二十四电容器的第一端；
第二十四电容器的第一端连接第二漏极电压；
第二十四电容器的第二端接地；
第二十七电感器的第二端连接第五电阻器的第一端；
第五电阻器的第二端连接第二十五电容器的第一端；
第二十五电容器的第一端连接第一栅极电压；
第二十五电容器的第二端接地；
第二十九电感器的第二端连接第二十六电容器的第一端；
第二十六电容器的第一端连接第一漏极电压；
第二十六电容器的第二端接地；
第三十五电感器的第二端连接第六电阻器的第一端；
第六电阻器的第二端连接第二十七电容器的第一端；
第二十七电容器的第一端连接第二栅极电压；
第二十七电容器接地；
第四十七电感器的第二端连接第二十八电容器的第一端；
第二十八电容器的第一端连接第二漏极电压；
第二十八电容器的第二端接地；
第十五电感器的第二端连接第八电阻器的第一端；
第八电阻器的第二端连接第三十电容器的第一端、第九电阻器的第一端和第二十九电容器的第一端；
第三十电容器的第二端接地；
第二十九电容器的第二端接地；
所述第九电阻器的第二端连接所述第三十二电感器的第二端。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108055009A (zh) * 2018-01-31 2018-05-18 成都泰格微电子研究所有限责任公司 一种宽带mmic放大器
CN108306622A (zh) * 2018-04-26 2018-07-20 桂林电子科技大学 一种s波段宽带mmic低噪声放大器
CN114726320A (zh) * 2022-03-21 2022-07-08 天津大学 基于串联型耦合线输出匹配网络的高线性功率放大器
CN115765634A (zh) * 2022-11-18 2023-03-07 北京无线电测量研究所 一种功率放大电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108055009A (zh) * 2018-01-31 2018-05-18 成都泰格微电子研究所有限责任公司 一种宽带mmic放大器
CN108306622A (zh) * 2018-04-26 2018-07-20 桂林电子科技大学 一种s波段宽带mmic低噪声放大器
CN114726320A (zh) * 2022-03-21 2022-07-08 天津大学 基于串联型耦合线输出匹配网络的高线性功率放大器
CN115765634A (zh) * 2022-11-18 2023-03-07 北京无线电测量研究所 一种功率放大电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李晶;倪涛;吴景峰;赵夕彬;王毅;: "高增益S波段小型化200 W功率模块研制技术", 太赫兹科学与电子信息学报, no. 01, 28 February 2018 (2018-02-28) *

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