CN1714504A - 行波放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包括放大器和传输线的行波放大器。通过把放大器反并联地耦合到传输线，行波放大器提供对于传输线损耗的补偿、信号的放大以及输入端与输出端之间的隔离。
Description
本发明涉及包括两条传输线和至少两个放大器的行波放大器。本发明还涉及用于提供行波放大的方法和这样的行波放大器或方法的使用。
US 5,550,513描述全差分放大器。放大器包括多个互联的分布放大器级，每个分布放大器级具有接收高频输入信号的输入装置。提供了一对传输线，用于传送高频输入信号到每个分布放大器级。电路还包括被连接到每个分布放大器级的一对输出传输线，用于把相加的差分输出传递到适当的输出端。另一个偏压装置被提供来把直流加到分布放大器级，用于控制高频差分输出的幅度。这个差分放大器包括非平衡传输线，它具有一个其上有返回电流流动的接地面。
所以，本发明的目的是提供一种改进的行波放大器。
本发明的目的是通过一个行波放大器达到的，其中所述放大器被反并联地耦合到所述传输线。由此，第一传输线的行波被馈送到第一放大器，所述放大器放大这个输入信号，以及把这个放大的信号加到所述第二传输线的行波。所述第二传输线的行波被馈送到第二放大器的输入端口，所述第二放大器也放大这个信号，以及把放大的信号加到所述第一传输线的行波。最好是任何两个接连的放大器被反并联地耦合到传输线。放大的信号被加到传输线上的信号，以及用每个放大器放大该行波。
通过提供这样的行波放大器，可以放大信号，补偿传输线的损耗，减小共模电流，隔离输入和输出信号，以及抑制反射波。
在一个实施例中，提供所述耦合装置，放大器可被电耦合到传输线。所述耦合装置最好是按照权利要求4或5的电连接或定向耦合电路。定向耦合电路可以给行波放大器加上定向性和隔离度。
按照权利要求3的耦合允许在放大器与传输线之间的方便的耦合。由于允许空间偏移，可以克服设计限制。
按照权利要求6的行波放大器更是优选的。在两条传输线上的行波可以具有180°的相位差。当放大器的输出信号耦合到传输线的行波时，信号的相位应当匹配以使得放大的信号加到行波上。
按照权利要求10的行波放大器允许放大器对另外电路的去耦合。
本发明的另一个方面具体地是一种通过具有两条传输线和至少两个放大器的前面说明的行波放大器来提供行波放大的方法，其中在所述传输线上的所述行波具有180°的相位差，其中一对所述放大器的输出被馈送到反并联的所述传输线，以使得第一传输线的行波被馈送到第一放大器，所述第一放大器把放大的信号加到所述第二传输线的行波，所述第二传输线的行波被馈送到第二放大器，所述第二放大器把放大的信号加到所述第一传输线的行波。
本发明的再一个方面是行波放大器在光学系统、光交换矩阵、光通信系统、用于卫星TV或卫星通信的机顶盒、防撞雷达、无线局域环(wireless local loop)、以及诸如GaSs和InP工艺的高级IC处理器中的使用。
参照以下附图将阐述和明白本发明的这些和其它方面，其中：
图1显示按照本发明的分布行波放大器，
图2显示按照本发明的标准行波放大器的方框图，
图3显示按照本发明的行波放大器，以及
图4是按照本发明的行波放大器的一个节点。
图1显示通常的行波放大器(TWA)。这个TWA是基于使用晶体管的寄生参数作为传输线的组成部分。通过将几个晶体管3用它们之间的适当的互联线连接起来，就形成了分布的或合成的传输线。这种传输线呈现出信号的增益，而不是信号损失。
合成传输线在晶体管3的栅极电路中由电感8a和晶体管3的输入阻抗形成。合成的漏极传输线由电感6a和电容6b形成。电感6a和电容6b由传输线的寄生参数形成。传输线由它们的特性阻抗4和5作为终端负载。
输入信号从包括信号发生器2b和发生器阻抗2a的发生器被馈送到晶体管。对于每个晶体管3，输入信号在驱动晶体管3的输入端和产生漏极电流之前作为波传播到晶体管3的栅极线的一部分。漏极电流在漏极线上生成前进的波，它传播到具有输出负载10a的输出端10。
因为在两个合成线之间的延时失配，这样的TWA的带宽受到限制。增益对带宽的乘积受晶体管功率增益的截止频率所限制。
图2显示图1所示的TWA的方框图。传输线12，14被连接到放大器16，该放大器可包括电容6b、晶体管3和电感6a和8a。
图3显示按照本发明的TWA的方框图。图上显示传输线12，14。这些传输线12，14具有输入端12a，14a和输出端12b，14b。这些传输线12，14由放大器16连接。这些放大器被反向并行耦合到传输线。第一放大器16的输出端被耦合到传输线14。下一个放大器16的输出端被耦合到传输线12。这意味着，任何两个相继的放大器16以不同的方向性被耦合到传输线12，14。放大器16的输入端在空间上不必位于与输出端相同的位置，而可以具有空间位移20。放大器16的输入端和输出端通过耦合装置18被耦合到传输线12，14，该耦合装置可以是简单的电连接或定向耦合电路，给TWA电路提供方向性和隔离度。在传输线12，14上的行波具有180°的相位差。在每个放大器16的输出端处的放大的信号应当是使得信号加到传输线的各个行波。通过改变偏移20，放大器16的相位和/或耦合装置18的相位，达到相位匹配。
图4显示被耦合到传输线12，14的一个放大器16。放大器包括电容16a、电感16b和晶体管16c。传输线12和14通过电容22b，24b和电感22a，24a被耦合到Vee。晶体管16c从传输线接收它的直流偏压。通过16个接连的放大器16，TWA可以具有11dB的增益，-3dB的点是在4,6GHz上，这导致16,5GHz的增益带宽的乘积。本发明的目的是使用高到100GHz或更高的频率。特别是在光学网络中，信号处理的带宽必须很大，例如，10GHz的带宽是常见的。在光学网络中，常常使用差分传输线，因为激光器和光电二极管具有差分连接。在光开关矩阵中，差分传输线可以是高达2mm长。它们必须在半导体基片上实施，并能够连接许多输入端和输出端，这可以通过按照本发明的TWA达到。本发明的TWA可以补偿在光开关矩阵的节点处的不完美性和信号损失。
Claims (12)
1.包括两条传输线和至少两个放大器的行波放大器，所述放大器被反并联到所述传输线。
2.按照权利要求1的行波放大器，其中耦合装置被提供来把所述各放大器分别耦合到所述各传输线。
3.按照权利要求1的行波放大器，其中所述放大器的输入端口到一个所述传输线的所述耦合与所述放大器的输出端口到另一个所述传输线的耦合在空间上是隔开的。
4.按照权利要求2的行波放大器，其中所述耦合装置是电连接。
5.按照权利要求2的行波放大器，其中所述耦合装置是定向耦合电路。
6.按照权利要求1的行波放大器，其中所述各放大器的输出信号的相位与在各个传输线上行波的相位相匹配。
7.按照权利要求3的行波放大器，其中所述空间偏移提供所述相位匹配。
8.按照权利要求1的行波放大器，其中所述放大器的相位提供所述相位匹配。
9.按照权利要求2的行波放大器，其中所述耦合装置提供所述相位匹配。
10.按照权利要求1的行波放大器，其中所述各放大器从所述传输线取得直流偏置电压。
11.一种具体地用按照权利要求1的具有两条传输线和至少两个放大器的行波放大器提供行波放大的方法，其中在所述传输线上的所述行波具有180°的相位差，其中一对所述放大器的输出被馈送到反并联的所述传输线，以使得第一传输线的行波被馈送到第一放大器，所述第一放大器把放大的信号加到所述第二传输线的行波以及所述第二传输线的行波被馈送到第二放大器，所述第二放大器把放大的信号加到所述第一传输线的行波。
12.按照权利要求1的行波放大器或按照权利要求11的方法在光学系统、光交换矩阵、光通信系统、用于卫星TV或卫星通信的机顶盒、防撞雷达、无线局域环、诸如GaSs和InP工艺的高级IC处理器中的使用。
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