本实用新型涉及功率放大器领域,具体是一种27-31ghz功率放大器。
背景技术:
功率放大器目前已经广泛的应用于空间电子、雷达、卫星、公路交通、民航系统、电子对抗、通信系统等多种尖端科技中,功率放大器目前广泛采用采用gan或gaas器件,具有体积小、效率高、易集成、使用方便等优点。
在无线通信领域,发射机所消耗的功率主要取决于射频功率放大器,但在传统的功率放大器设计中,其带宽与功率、效率均互为取舍关系,宽带的实现必然牺牲效率和功率,故宽带与功率、效率的兼顾一直是功率放大器设计的难点。
技术实现要素:
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足,提供一种27-31ghz高增益高功率高效率的功率放大器。
本实用新型的技术方案如下:
一种27-31ghz功率放大器,电路包含三级放大器,第一级输入采用串联电阻加微带线到地结构,获得电路稳定性及良好的输入驻波;级间进行共轭匹配,获得最大增益及增益平坦度以及良好的带外抑制。而输出匹配则折中效率最佳点与功率最佳点进行匹配,采用并联电感、串列微带线、串联电容以及并联一段开路线结构,达到27-31ghz带内功率、效率匹配良好。
本实用新型的有益效果:
本实用新型电路具有在保证27-31ghz频带的前提下输出功率和效率有显著提高,输入输出驻波佳,电路尺寸比较小,易集成使用。
附图说明
图1为本实用新型电路结构示意图。
图2为输入匹配电路的放大图。
图3为输出匹配电路的对称分支的放大图。
图4为本实用新型电路的增益及增益平坦度测试图。
图5为本实用新型电路的输出功率1db压缩点测试图。
图6为本实用新型电路的输出饱和功率测试图。
图7为本实用新型电路的输入输出反射系数测试图。
具体实施方式
参见图1,采用三级放大器,射频输入端p1以及射频输出端p2;6个直流控制端src1~src6(可简化为两个直流控制端);第一级放大器fet1输入采用微带线tl1与电容c1串联,电阻r1与微带线tl2并联到地,再通过一段微带线tl3连接第一级放大器fet1的栅极同时对第一级放大器fet1进行输入端馈电,获得较好的电路稳定性及良好的输入驻波。第一级放大器fet1通过放大后,漏级与一段微带线tl4相连,再通过一段并联微带线tl5到地。该处不仅进行了匹配也对放大器fet1进行了馈电。然后串联电容c4进行两极放大器之间的隔直,再通过微带线tl6~tl8进行匹配,然后再通过电阻r2与微带线tl9并联到地对第二级放大器fet2的栅极进行馈电,最后与微带线tl10相连。第二级放大器fet2进行放大后,漏级与微带线tl11相连后,通过微带线tl12到地对放大器fet2漏级进行馈电。再与c7(隔直电容)串联,再通过微带线tl13,并联微带线tl14到地,对fet3和fet4进行馈电,最后通过并联电容c9和一段微带线tl15~tl17连接到第三级放大器fet3和fet4的栅极,最后第三级的输出采用串联微带线tl18~tl20,并联微带线tl21到地对第三级放大器fet3和fet4进行馈电,再通过一段微带线tl22,开路微带线tl23,最后通过串联电容c11输出并隔直;其中,c2、c3、c6、c8、c10为旁路电容。
以下结合图1对本实用新型作进一步的说明:
1、放大器采用三级电路,实现高增益要求
2、第一级与第二级管子尺寸(栅宽*栅指数)为1:1.5,留有足够的功率余量,兼顾27-31gghz的带宽,第二级和第三级管子大小尺寸(栅宽*栅指数)比例为1.5:6,满足高效率要求;
3、放大器的输入匹配主要进行频带内驻波匹配,选择合适的电阻及并联微带线,串连电容,兼顾增益、增益平坦度、电路稳定性。
4、级间采用共轭匹配方法,共同调试合适的偏置电路、隔直电容、串联微带线以及开路微带线结构调试兼顾增益、增益平坦度、带宽指标;
5、输出主要选择合适的偏置电路以及并联微带线、串联微带线、输出隔直电容共同匹配到功率和效率的折中点上(见图3)
根据图1的电路结构,选择适当匹配后,设计的27-31ghz功率放大器的实际测试结果参见图4-7。
1.一种27-31ghz功率放大器,电路包含三级放大器,第一级输入使用电阻串微带线到地结构,获得电路稳定性及良好的输入驻波,输出折中效率最佳点与功率最佳点进行27-31ghz匹配,射频输入端p1以及射频输出端p2;6个直流控制端src1~src6;第一级放大器fet1输入采用微带线tl1与电容c1串联,电阻r1与微带线tl2并联到地,再通过一段微带线tl3连接第一级放大器fet1的栅极同时对第一级放大器fet1进行输入端馈电,获得较好的电路稳定性及良好的输入驻波,第一级放大器fet1通过放大后,漏级与一段微带线tl4相连,再通过一段并联微带线tl5到地,该处不仅进行了匹配也对放大器fet1进行了馈电,然后串联电容c4进行两极放大器之间的隔直,再通过微带线tl6~tl8进行匹配,然后再通过电阻r2与微带线tl9并联到地对第二级放大器fet2的栅极进行馈电,最后与微带线tl10相连,第二级放大器fet2进行放大后,漏级与微带线tl11相连后,通过微带线tl12到地对放大器fet2漏级进行馈电,再与c7串联,再通过微带线tl13,并联微带线tl14到地,对fet3和fet4进行馈电,最后通过并联电容c9和一段微带线tl15~tl17连接到第三级放大器fet3和fet4的栅极,最后第三级的输出采用串联微带线tl18~tl20,并联微带线tl21到地对第三级放大器fet3和fet4进行馈电,再通过一段微带线tl22,开路微带线tl23,最后通过串联电容c11输出并隔直;其中,c2、c3、c6、c8、c10为旁路电容。
技术总结