CN114710127A - 一种w波段的高增益功率放大器电路 - Google Patents

一种w波段的高增益功率放大器电路 Download PDF

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刘晓贤
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Abstract

本发明涉及一种W波段的高增益功率放大器电路，所述高增益功率放大器电路包括级联的N级放大电路，N为大于或者等于2的整数，每一级所述放大电路均包括：输入匹配网络、第一偏置电阻、共射极晶体管、互联电感、共基极晶体管、偏置去耦电容、第二偏置电阻和输出匹配网络。本发明实现了一种工作在92GHz‑96GHz的W波段功率放大器，实现了在频率很高时仍然具有良好的性能，其输出功率、增益、S21、S22、稳定系数等指标均可以达到一定水平。

Description

一种W波段的高增益功率放大器电路
技术领域
本发明属于微波集成电路技术领域，涉及一种W波段的高增益功率放大器电路。
背景技术
随着无线通信技术的飞速发展，为了解决频带拥挤问题、追求高传输速率，无线通信频率已朝着更高频率的毫米波方向发展。而位于75GHz- 110GHz的W波段中的一个“大气窗口”94GHz，由于其大气衰减的特性，已经成为学术界、工业界研究的热点，涉及的应用领域已经覆盖卫星通信、雷达、空间探测、遥感以及成像等领域。
射频前端包括发射机和接收机。发射机是将基带信号调制到载波上，再由功率放大器放大后经由天线发射出去，接收机是将天线接收到的微弱的信号放大后，从载波中调解出来，功率放大器是发射链路中不可或缺的模块，往往其性能的好坏会影响整个***的性能。功率放大器工作在大信号状态下，提供大的输出功率，主要作用是放大射频信号的功率，然后经由天线通过电磁波的形式发射出去。
因此，如何设计出具有高功率、高增益的功率放大器，是无线通信领域内值得研究的关键问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种W波段的高增益功率放大器电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种W波段的高增益功率放大器电路，所述高增益功率放大器电路包括级联的N级放大电路，N为大于或者等于2的整数，每一级所述放大电路均包括：
输入匹配网络、第一偏置电阻、共射极晶体管、互联电感、共基极晶体管、偏置去耦电容、第二偏置电阻和输出匹配网络，其中，所述输入匹配网络的输入端连接输入信号，所述输入匹配网络的输出端连接所述第一偏置电阻的第一端和所述共射极晶体管的基极，所述第一偏置电阻的第二端连接偏置电压Vbias，所述共射极晶体管的发射极接地，所述共射极晶体管的集电极连接所述互联电感的第一端，所述互联电感的第二端连接所述共基极晶体管的发射极，所述共基极晶体管的基极连接所述偏置去耦电容的第一端和所述第二偏置电阻的第一端，所述共基极晶体管的集电极连接所述输出匹配网络，所述偏置去耦电容的第二端接地，所述第二偏置电阻的第二端和所述输出匹配网络同时连接电源电压VDD，所述输出匹配网络的输出端输出信号，上一级所述放大电路的输出匹配网络的输出端连接下一级所述放大电路的输入匹配网络。
在本发明的一个实施例中，所述输入匹配网络采用T型匹配网络。
在本发明的一个实施例中，所述输入匹配网络包括第一输入匹配电容、第二输入匹配电容和输入匹配电感，其中：
所述第一输入匹配电容的第一端连接输入信号，所述第一输入匹配电容的第二端连接所述输入匹配电感的第一端和所述第二输入匹配电容的第一端，所述输入匹配电感的第二端接地，所述第二输入匹配电容的第二端连接所述第一偏置电阻的第一端和所述共射极晶体管的基极。
在本发明的一个实施例中，所述输出匹配网络采用L型匹配网络。
在本发明的一个实施例中，所述输出匹配网络包括输出匹配电感和输出匹配电容，对于第一级放大电路至第N-1级放大电路，所述输出匹配电容即为下一级所述输入匹配网络的所述第一输入匹配电容，其中：
所述输出匹配电感的第一端连接所述共基极晶体管的集电极和所述输出匹配电容的第一端，所述输出匹配电感的第二端连接电源电压VDD，所述输出匹配电容的第二端作为所述输出匹配网络的输出端。
在本发明的一个实施例中，所述偏置去耦电容、所述第一输入匹配电容、所述第二输入匹配电容和所述输出匹配电容均采用MIM电容。
在本发明的一个实施例中，所述互联电感、所述输入匹配电感和所述输出匹配电感均为单圈螺旋电感、且形状均为八边形，所述互联电感、所述输入匹配电感和所述输出匹配电感的材料均为铝。
在本发明的一个实施例中，第一级放大电路至第N-1级放大电路均采用共轭匹配，第N级放大电路采用最大输出功率匹配。
在本发明的一个实施例中，N为3。
在本发明的一个实施例中，所述高增益功率放大器电路的工作频段范围为92GHz～96GHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明实现了一种工作在92GHz-96GHz的W波段功率放大器，实现了在频率很高时仍然具有良好的性能，其输出功率、增益、S21、S22、稳定系数等指标均可以达到一定水平。
2.在92GHz-96GHz的工作频段内，本发明的W波段的高增益功率放大器电路在工作中心频率94GHz时的测试结果包括：
Psat＝10.4dBm Power Gain＝25.65dB S11＝-11.5dB S12＝-45.7dB S21＝15.0dB S22＝-20dB。
3.本发明所提供的功率放大器中，采用三级共射共基(Cascode)级联的结构，能够保证功率放大器在W波段的信号衰减下仍然具有较高增益。在共射极晶体管的集电极和共基极晶体管的发射极之间采用互联电感，能够与寄生电容在其间形成一个pi型网络，可以显著提高电路的稳定性。采用偏置去耦电容，能够对共基极晶体管的基极与电源电压VDD提供的直流偏置之间的寄生电感进行耦合。
4.本发明所有的电感采用八边形的单圈螺旋电感，有效地节省了版图面积，并在一定程度上提升了电感的Q值。
5.本发明的输入匹配网络均采用T型匹配网络，提高了设计的自由度，可以更加灵活的进行带宽控制。输出匹配网络均采用L型匹配网络，能够在保证窄带带宽的同时，减小不必要的无源器件对电路功率损耗的影响。
6.本发明实施例的射频通路的电容还具有隔直流的作用，连接电源的电感同时在电路作为高频扼流圈。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种W波段的高增益功率放大器电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种输入匹配网络的电路结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种输出匹配网络的电路结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种单圈螺旋电感的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种W波段的高增益功率放大器电路的结构示意图；
图6a和图6b是本发明实施例提供的一种针对图5的功放的输出功率仿真结果示意图；
图7是本发明实施例提供的一种针对图5功放的稳定系数Kf仿真结果示意图；
图8是本发明实施例提供的一种针对图5的W波段的高增益功率放大器电路的仿真结果图；
图9是本发明实施例提供的另一种针对图5的W波段的高增益功率放大器电路的仿真结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
对于传统的功率放大器电路，一般采用多级共射放大结构，工作频段为 92GHz～96GHz，但是在其工作频段内，传统的功率放大器电路的增益和功率无法满足现阶段的实际应用需求。
因此，为了改善W波段的功率放大器电路的性能，本发明实施例提供一种W波段的高增益功率放大器电路，请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种W波段的高增益功率放大器电路的结构示意图，本发明所提供的W波段的高增益功率放大器电路包括级联的N级放大电路，N为大于或者等于2的整数，每一级放大电路均包括：
输入匹配网络、第一偏置电阻、共射极晶体管、互联电感、共基极晶体管、偏置去耦电容、第二偏置电阻和输出匹配网络，其中，输入匹配网络的输入端连接输入信号，输入匹配网络的输出端连接第一偏置电阻的第一端和共射极晶体管的基极，第一偏置电阻的第二端连接偏置电压Vbias，共射极晶体管的发射极接地，共射极晶体管的集电极连接互联电感的第一端，互联电感的第二端连接共基极晶体管的发射极，共基极晶体管的基极连接偏置去耦电容的第一端和第二偏置电阻的第一端，共基极晶体管的集电极连接输出匹配网络，偏置去耦电容的第二端接地，第二偏置电阻的第二端和输出匹配网络同时连接电源电压VDD，输出匹配网络的输出端输出信号，上一级放大电路的输出匹配网络的输出端连接下一级放大电路的输入匹配网络。
本实施例通过在共射极晶体管的集电极和共基极晶体管的发射极之间通过互联电感相连，能够与寄生电容在其间形成一个Π型网络，可以显著提高电路的稳定性。
本实施例的偏置去耦电容用于对共基极晶体管的基极与电源电压VDD 提供的直流偏置之间的寄生电感进行耦合。
针对本实施例的每一级放大电路，输入匹配网络和输出匹配网络可以相互独立，并根据需要选择类型。具体类型可以包括L型、Π型和T型等等。
在可选的一种实施方式中，输入匹配网络采用T型匹配网络、输出匹配网络采用L型匹配网络。
具体地，请参见图2，输入匹配网络输入匹配网络包括第一输入匹配电容、第二输入匹配电容和输入匹配电感，其中：
第一输入匹配电容的第一端连接输入信号，第一输入匹配电容的第二端连接输入匹配电感的第一端和第二输入匹配电容的第一端，输入匹配电感的第二端接地，第二输入匹配电容的第二端连接第一偏置电阻的第一端和共射极晶体管的基极。
具体地，请参见图3，输出匹配网络包括输出匹配电感和输出匹配电容，对于第一级放大电路至第N-1级放大电路，输出匹配电容即为下一级输入匹配网络的第一输入匹配电容，其中：
输出匹配电感的第一端连接共基极晶体管的集电极和输出匹配电容的第一端，输出匹配电感的第二端连接电源电压VDD，输出匹配电容的第二端作为输出匹配网络的输出端。
本发明实施例的输入匹配网络、输出匹配网络分别采用T型匹配网络、 L型匹配网络，因此能够灵活的进行匹配，并在保证窄带带宽的同时，减小不必要的无源器件对电路功率、损耗的影响。
在可选的一种实施方式中，第一级放大电路至第N-1级放大电路均采用共轭匹配，第N级放大电路采用最大输出功率匹配。
进一步地，N为3，即本实施例的高增益功率放大器电路包括级联的三级放大电路。
本实施例所提供的方案中，采用三级放大电路级联的结构，能够保证功率放大器在W波段的信号衰减下仍然具有较高增益。采用互联电感能够与寄生电容在其间形成一个Π型网络，可以显著提高电路的稳定性。采用偏置去耦电容，能够对共基极晶体管的基极与VDD提供的直流偏置之间的寄生电感进行耦合。因此，能够提供一种针对W波段的，高增益的功率放大器电路。
本发明实施例中，最后一级的放大电路采用最大输出功率匹配，第一级和第二级放大电路均采用共轭匹配。第一级放大电路的输入信号为来自天线的射频信号。第二级放大电路和第三级放大电路的输入信号分别为上一级放大电路的输出匹配网络所输出的信号。
本发明实施例中，各级放大电路的输入匹配网络和输出匹配网络可以相互独立。但在可选的一种实施方式中，第一级放大电路的输出匹配电容与第二级放大电路的第一输入匹配电容共用，第二级放大电路的输出匹配电容与第三级放大电路的第一输入匹配电容共用，通过电容共用可以减小电路结构的复杂度。
可选的一种实施方式中，各输入匹配电感、各输出匹配电感和射极反馈电感均采用自己设计的电感版图及S参数，电感所用的金属是本工艺提供的顶层厚金属，有效节省版图的面积，并在一定程度上提升了电感的Q值。
本发明实施例中，W波段的高增益功率放大器电路的制备工艺可以采用现有的任意一种工艺实现，比如III-V族半导体工艺、砷化镓(GaAs)工艺、磷化铟(InP)工艺等。
可选的一种实施方式中，W波段的高增益功率放大器电路的制备工艺包括：130nmSiGe BiCMOS工艺(锗化硅(SiGe))。由于Ge的晶格常数大于 Si，因此SiGe的能带小于Si且大于Ge，能带的减小增大了载流子的迁移率，因此SiGe的截止频率远高于Si。同时，与Si的掺杂也提供了和硅基工艺相同的集成度，因此SiGe工艺的成本远小于III-V族化合物等工艺。
可选的一种实施方式中，请参见图4，互联电感、所述输入匹配电感和所述输出匹配电感均为单圈螺旋电感、且形状均为八边形，所述互联电感、所述输入匹配电感和所述输出匹配电感的材料均为铝。
本实施例中各输入匹配电感、各输出匹配电感和共射管与共基管之间的互联电感均采用单圈的八边形螺旋电感。在设计电感时所用的金属为铝材质，厚度为4μm，属于高电导率金属材料，可以有效地减小趋肤效应引起的损耗，减小电感的串联电阻，从而提高Q值。而在W波段功放的匹配电路中，所使用的电感通常为几十pH，因此通过正八边形的单圈螺旋电感可以有效的减小版图面积。以本实施例中所使用的一个单圈螺旋电感为例，其结构如图4所示，该电感内径为39.46μm，线宽为4μm，通过ADS momentum对其进行电磁仿真，得其S参数后，代入原理图中测得在中心频率94GHz时，其电感值为92.3pH，品质因数Q值23.4。
可选的一种实施方式中，W波段的高增益功率放大器电路的工作频段包括：92GHz～96GHz。其中心频点为94GHz。
可选的一种实施方式中，偏置去耦电容、第一输入匹配电容、第二输入匹配电容和输出匹配电容均采用MIM电容。
关于本发明实施例的方案，N为3，以下结合图5所示的W波段的高增益功率放大器电路的具体结构进行详细说明。
1)针对第一级放大电路：
第一级放大电路的输入匹配网络由第一输入匹配电容C1、第二输入匹配电容C2和输入匹配电感L1组成的T型匹配网络，来进行共轭匹配，以保证电路较佳的性能。具体的，第一输入匹配电容C1的一端连接射频输入信号IN，另一端并接输入匹配电感L1的一端，串接第二输入匹配电容C2，输入匹配电感L1的另一端接地，第二输入匹配电容C2的另一端并接第一偏置电阻R1，第一偏置电阻R1的另一端接偏置电压Vbias，用于向共射极晶体管Q1提供最佳电流密度。
共射极晶体管Q1的集电极和共基极晶体管Q2的发射极之间串接互联电感Lm1；互联电感Lm1能够与共射极晶体管Q1与共基极晶体管Q2 之间的寄生电容形成一个Π型网络，从而提高第一级放大电路的稳定性。
共基极晶体管Q2的基极连接偏置去耦电容C3的一端，偏置去耦电容 C3的另一端接地；共基极晶体管Q2的基极还连接第二偏置电阻R2的一端，第二偏置电阻R2的另一端接电源电压VDD，以提供偏置电压保证共基极晶体管Q2的最佳电流密度。偏置去耦电容C3，用于对共基极晶体管 Q2的基极与直流偏置之间的寄生电感进行耦合。
共基极晶体管Q2的集电极连接第一级放大电路的输出匹配网络。该输出匹配网络由输出匹配电感L2和输出匹配电容C4组成，用于保证电路的输出阻抗可以和第二级放大电路的输入阻抗共轭匹配，使电路有足够的增益。具体的，共基极晶体管Q2的集电极同时连接输出匹配电感L2和输出匹配电容C2的一端，输出匹配电感L2的另一端连接电源电压VDD，输出匹配电容C2的另一端作为信号的输出端。
2)针对第二级放大电路：
第二级放大电路的输入匹配网络由第一输入匹配电容C4(即第一级放大电路的输出匹配网络中的输出匹配电容C4)、输入匹配电感L3和第二输入匹配电容C5组成T型匹配网络，用于与第一级放大电路的输出阻抗进行共轭匹配，保证电路级间的最佳匹配。具体的，第一输入匹配电容C4并接输入匹配电感L3的一端，串接第二输入匹配电容C5，输入匹配电感L3的另一端接地，第二输入匹配电容C5的另一端接偏置电阻R3，用于向共射极晶体管Q3提供最佳电流密度。
共射极晶体管Q3的发射极直接接地。共射极晶体管Q3的集电极和共基极晶体管Q4的发射极之间串接互联电感Lm2；互联电感Lm2用于与共射极晶体管Q3与共基极晶体管Q4之间的寄生电容形成一个Π型网络，从而提高第二级放大电路的稳定性。
共基极晶体管Q4的基极连接偏置去耦电容C6的一端，偏置去耦电容 C6的另一端接地；共基极晶体管Q4的基极还连接第二偏置电阻R4的一端，第二偏置电阻R4的另一端接电源电压VDD，以提供偏置电压保证共基极晶体管Q4的最佳电流密度。偏置去耦电容C6，用于对共基极晶体管 Q4的基极与直流偏置之间的寄生电感进行耦合。
共基极晶体管Q4的集电极连接第二级放大电路的输出匹配网络。该输出匹配网络由输出匹配电感L4和输出匹配电容C7组成，用于保证电路的输出阻抗可以和最后一级的输入阻抗共轭匹配，使电路有足够的增益。具体的，共基极晶体管Q4的集电极同时连接输出匹配电感L4和输出匹配电容C7的一端，输出匹配电感L4的另一端连接电源电压VDD，输出匹配电容C7的另一端作为信号的输出端。
3)针对第三级放大电路：
第三级放大电路的输入匹配网络由第一输入匹配电容C7(即第二级放大电路的输出匹配网络中的输出匹配电容C7)、输入匹配电感L5、第二输入匹配电容C8组成T型匹配网络，用于与第二级放大电路的输出阻抗进行共轭匹配，保证电路级间的最佳匹配。具体的，第一输入匹配电容C7并接输入匹配电感L5的一端，串接第二输入匹配电容C8，输入匹配电感L5的另一端接地，第二输入匹配电容C8的另一端接第一偏置电阻R5，用于向共射极晶体管Q6提供最佳电流密度。
共射极晶体管Q5的发射极直接接地。共射极晶体管Q5的集电极和共基极晶体管Q6的发射极之间串接互联电感Lm3；互联电感Lm3用于与共射极晶体管Q5与共基极晶体管Q6之间的寄生电容形成一个Π型网络，从而提高第二级放大电路的稳定性。
共基极晶体管Q6的基极连接偏置去耦电容C9的一端，偏置去耦电容 C9的另一端接地；共基极晶体管Q6的基极还连接第二偏置电阻R6的一端，第二偏置电阻R6的另一端接VDD，以提供偏置电压保证共基极晶体管Q6的最佳电流密度。偏置去耦电容C7，用于对共基极晶体管Q6的基极与直流偏置之间的寄生电感进行耦合。
共基极晶体管Q6的集电极连接第三级放大电路的输出匹配网络。该输出匹配网络由输出匹配电感L6和输出匹配电容C10组成，用于保证电路的输出阻抗可以和输入阻抗共轭匹配，使电路有足够的增益。具体的，共基极晶体管Q6的集电极同时连接输出匹配电感L6和输出匹配电容C10 的一端，输出匹配电感L6的另一端连接电源电压VDD，输出匹配电容C10的另一端作为信号的输出端。
本发明实施例所提供的方案中，采用三级Cascode级联的功放电路结构，能够保证功率放大器在W波段的信号衰减下仍然具有较高增益。采用T型输入匹配网络能够实现良好的输入匹配，提升电路的线性度。采用互联电感能够在共射极晶体管与共基极晶体管之间的寄生电容形成一个Π型网络，从而提高功率放大电路的稳定性。采用偏置去耦电容，能够对共基极晶体管的基极与VDD提供的直流偏置之间的寄生电感进行耦合。
进一步的，本发明实施例的输入匹配网络均采用T型匹配网络，输出采用L型匹配网络，能够在保证窄带带宽的同时，减小不必要的无源器件对电路噪功率、增益的影响。
此外，本发明实施例的射频通路的电容还具有隔直流的作用，连接电源的电感同时作为高频扼流圈。
以及，本发明实施例用于输入输出匹配以及发射极晶体管与共基极晶体管之间的互联电感均采用八边形的单圈螺旋电感，电感所用的金属是铝，有效的节省了版图的面积，并在一定程度上提升了电感的Q值。
为了验证本发明实施例提供的W波段的高增益功率放大器电路的具体性能，对其进行优化调谐以及相应的性能仿真。其中，对图6所示的W 波段的高增益功率放大器电路的元件参数值优化结果如表1所示。
表1 W波段的高增益功率放大器电路的元件参数值优化结果
元件 数值
L1 45pH
L2 80pF
L3 45pH
L5 38.6pH
L4/L6 55pF
Lm1/Lm2/Lm3 10pH
C1 78fF
C2 100fF
C3 200fF
C4 17.1fF
C5 89.5fF
C6 120fF
C7 26.9fF
C8 85.4fF
C9 140fF
C10 28.9fF
R1/R3/R5 3kΩ
R2 20kΩ
R4 15kΩ
R6 12kΩ
本发明实施例提供的W波段的高增益功率放大器电路在92～96GHz内的仿真结果请参见图6a和图6b。需要说明的是，图6a和图6b的仿真结果为后仿结果，电路中用到的所有晶体管均在Cadence IC617中利用PEX 工具进行了寄生参数的提取，其余的无源部分利用电磁仿真工具Momentu m来对其进行电磁仿真，通过这种联合仿真的方式所得的结果更接近芯片测试时的真实结果。
图6a为功放的输出功率仿真结果，其中Power表示功率，图6b为功放的增益仿真结果，其中Gain表示增益。图7中，左侧坐标轴表示稳定性系数kf。图8中，交点表示1dB压缩点。从图6a、图6b、图8可以看出，在工作频段内，该W波段的高增益功率放大器电路在中心工作频率94GHz 测试结果包括：Psat＝10.4dBm Power Gain＝25.65dB 1dB Compression＝6.81dBm。从图7可以看出，电路的高频稳定性系数大于1，电路是绝对稳定的。图9中，左侧坐标轴表示S参数值，分别示出S11、S12、S21、S22 三条曲线，从图9可以看出在92G-96GHz工作频率范围内，输入反射系数 S11小于-10dB，输出反射系数S22小于-15dB，输入和输出匹配良好，输入端口和输出端口之间的隔离度S12小于-40dB，电路的隔离度良好。
对传统的功率放大器电路以及上述W波段的高增益低噪声放大器电路进行最优性能对比，结果请见表2。
表2两种功率放大器电路主要性能对比
Figure BDA0003535607210000141
Figure BDA0003535607210000151
对比可见，与传统的功率放大器电路相比，本发明实施例提供的W波段的高增益功率放大器电路在92GHz～96GHz的W波段内，具有较高的增益和功率，隔离度也有所改善，电路的稳定性显著提高，具有较明显的性能优势。
发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征数据点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特征数据点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述高增益功率放大器电路包括级联的N级放大电路，N为大于或者等于2的整数，每一级所述放大电路均包括：
输入匹配网络、第一偏置电阻、共射极晶体管、互联电感、共基极晶体管、偏置去耦电容、第二偏置电阻和输出匹配网络，其中，所述输入匹配网络的输入端连接输入信号，所述输入匹配网络的输出端连接所述第一偏置电阻的第一端和所述共射极晶体管的基极，所述第一偏置电阻的第二端连接偏置电压Vbias，所述共射极晶体管的发射极接地，所述共射极晶体管的集电极连接所述互联电感的第一端，所述互联电感的第二端连接所述共基极晶体管的发射极，所述共基极晶体管的基极连接所述偏置去耦电容的第一端和所述第二偏置电阻的第一端，所述共基极晶体管的集电极连接所述输出匹配网络，所述偏置去耦电容的第二端接地，所述第二偏置电阻的第二端和所述输出匹配网络同时连接电源电压VDD，所述输出匹配网络的输出端输出信号，上一级所述放大电路的输出匹配网络的输出端连接下一级所述放大电路的输入匹配网络。
2.根据权利要求1所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述输入匹配网络采用T型匹配网络。
3.根据权利要求2所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述输入匹配网络包括第一输入匹配电容、第二输入匹配电容和输入匹配电感，其中：
所述第一输入匹配电容的第一端连接输入信号，所述第一输入匹配电容的第二端连接所述输入匹配电感的第一端和所述第二输入匹配电容的第一端，所述输入匹配电感的第二端接地，所述第二输入匹配电容的第二端连接所述第一偏置电阻的第一端和所述共射极晶体管的基极。
4.根据权利要求3所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述输出匹配网络采用L型匹配网络。
5.根据权利要求4所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述输出匹配网络包括输出匹配电感和输出匹配电容，对于第一级放大电路至第N-1级放大电路，所述输出匹配电容即为下一级所述输入匹配网络的所述第一输入匹配电容，其中：
所述输出匹配电感的第一端连接所述共基极晶体管的集电极和所述输出匹配电容的第一端，所述输出匹配电感的第二端连接电源电压VDD，所述输出匹配电容的第二端作为所述输出匹配网络的输出端。
6.根据权利要求5所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述偏置去耦电容、所述第一输入匹配电容、所述第二输入匹配电容和所述输出匹配电容均采用MIM电容。
7.根据权利要求5所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述互联电感、所述输入匹配电感和所述输出匹配电感均为单圈螺旋电感、且形状均为八边形，所述互联电感、所述输入匹配电感和所述输出匹配电感的材料均为铝、厚度。
8.根据权利要求1所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，第一级放大电路至第N-1级放大电路均采用共轭匹配，第N级放大电路采用最大输出功率匹配。
9.根据权利要求6所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，N为3。
10.根据权利要求1所述的W波段的高增益功率放大器电路，其特征在于，所述高增益功率放大器电路的工作频段范围为92GHz～96GHz。
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