CN212210954U - 一种高稳定性功率放大集成电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种高稳定性功率放大集成电路，包括级联的输入匹配电路、N级放大模块和输出匹配电路，还包括设于各级放大模块之间的多个级间匹配功分模块；第i‑1级放大模块包括并行的2i‑1个放大器，第i‑1级和第i级放大模块之间设有并行的2i‑1个级间匹配功分模块，2i‑1个级间匹配功分模块与第i‑1级放大模块的2i‑1个放大器一一对应；输入匹配电路包括1分2路功分单元和两个输入匹配电路隔离电容；输出匹配电路包括将第N级放大模块的2N个放大器的输出信号合路为一路的合路模块。N级放大模块级联，各级可进行最大输出功率匹配，具有整体线性度好、带内具备正斜率增益，增益平坦度好的特点；级间匹配功分模块具有模块化，方便阻抗调整和匹配调试。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子通信领域，具体涉及一种高稳定性功率放大集成电路。
背景技术
功率放大电路用于微波无线收发***实现信号末级功率放大，必须满足信号链路功率辐射要求，是军事雷达、高速卫星通信、军事、移动通信等领域不可或缺的重要器件。随着卫星移动互联网、5G移动通信等相关应用的快速发展，Ka波段等毫米波功率放大器将扮演越来越重要的角色和拥有广阔的市场。随着微电子技术的发展，单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)具有小型化、集成化、稳定性好、抗干扰能力强和产品性能一致性的优势，是功率放大器研制的理想选择，然而现有的Ka波段MMIC功率放大电路仍然存在稳定性较差，带内增益平坦度不够等问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种高稳定性功率放大集成电路。
为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种高稳定性功率放大集成电路，包括级联的输入匹配电路、N级放大模块和输出匹配电路，以及还包括设于各级放大模块之间的多个级间匹配功分模块；第i-1级放大模块包括并行的2i-1个放大器，第i-1级放大模块和第i级放大模块之间设有并行的2i-1个级间匹配功分模块，所述2i-1个级间匹配功分模块与第i-1级放大模块的2i-1个放大器一一对应，第i-1级放大模块的放大器的输出端与对应的级间匹配功分模块的输入端连接，级间匹配功分模块将接收的信号一分为二后分别输出至第i级放大模块中的两个放大器的输入端，i和N均为正整数，1＜i≤N；所述输入匹配电路包括1分2路功分单元和两个输入匹配电路隔离电容，所述1分2路功分单元的输入端与输入压点连接，1分2路功分单元的两个输出端分别通过一个输入匹配电路隔离电容与第一级放大模块的两个放大器的输入端连接；所述输出匹配电路包括将第N级放大模块的2N个放大器的输出信号合路为一路的合路模块，所述合路模块的输出端与输出压点连接。
上述技术方案：该功率放大集成电路由N级放大模块级联组成，各级放大模块可进行最大输出功率匹配，级间设计有级间匹配功分模块，整个电路***的输入输出端口匹配到50欧姆标准阻抗，具有整体线性度好、带内具备正斜率增益，增益平坦度好的特点；各放大模块级间匹配电路通过模块化的级间匹配功分模块进行组合，阻抗特性相似，方便阻抗调整和匹配调试，最终形成各级放大模块的最优阻抗匹配和滤波，保障了电路性能。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述放大器为场效应晶体管，所述场效应晶体管的源极接地，栅极作为放大器的输入端，漏极作为放大器的输出端。
上述技术方案：实现信号放大。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述场效应晶体管为膺调制掺杂异质结场效应晶体管。
上述技术方案：该场效应晶体管具有超高迁移率，电流密度分布均匀，提高稳定性。
在本实用新型的一种优选实施方式中，在每个场效应晶体管的栅极连接有栅极偏置网络，所述栅极偏置网络包括栅极偏置电阻、栅极偏置去耦电容和栅极偏置电压压点，所述栅极偏置电阻的第一端分别与栅极偏置电压压点和栅极偏置去耦电容的第一端连接，栅极偏置电阻的第二端与场效应晶体管的栅极连接，栅极偏置去耦电容的第二端与地连接。
上述技术方案：通过栅极偏置电阻提供栅压，避免了场效应晶体管的低频振荡，形成高阻抗在很大程度上阻挡了杂波信号进入，有效地抑制低频自激现象，保障了场效应晶体管整体的稳定性。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述级间匹配功分模块包括级间匹配电路第一传输微带线、级间匹配电路隔离电容、级间匹配电路第二传输微带线、两个级间匹配电路第三传输微带线、两个级间匹配电路第一旁路电容、两个级间匹配电路第四传输微带线；所述级间匹配电路第一传输微带线的第一端与前级放大模块的一个场效应管的漏极连接，级间匹配电路第一传输微带线的第二端通过级间匹配电路隔离电容与级间匹配电路第二传输微带线的第一端连接，级间匹配电路第二传输微带线的第二端分别与两个级间匹配电路第三传输微带线的第一端连接，每个级间匹配电路第三传输微带线的第二端分别与一个级间匹配电路第一旁路电容的第一端和一个级间匹配电路第四传输微带线的第一端连接，每个级间匹配电路第四传输微带线的第二端与后级放大模块中的一个场效应管的栅极连接，级间匹配电路第一旁路电容的第二端与地连接。
上述技术方案：该级间匹配功分模块采用了1分2功分器的网络结构，提高增益平坦度；级间匹配电路隔离电容能有效隔离直流电流，降低直流干扰。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述级间匹配功分模块还包括漏极偏置网络，所述漏极偏置网络包括结构相同的第一漏极偏置子网络和第二漏极偏置子网络，第一漏极偏置子网络和第二漏极偏置子网络对称连接于级间匹配电路第一传输微带线的第二端；第一漏极偏置子网络或第二漏极偏置子网络包括级间匹配电路开路短枝节微带线、级间匹配电路第二旁路电容和漏极偏置电压压点，级间匹配电路开路短枝节微带线的第一端与级间匹配电路第一传输微带线的第二端连接，级间匹配电路开路短枝节微带线的第二端分别与级间匹配电路第二旁路电容的第一端和漏极偏置电压压点连接，级间匹配电路第二旁路电容的第二端与地连接。
上述技术方案：可以有效地抑制低频自激现象，进一步确保***的稳定性。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述1分2路功分单元包括输入匹配电路第一传输微带线和两个输入匹配电路第二传输微带线；所述输入匹配电路第一传输微带线的一端连接输入压点，输入匹配电路第一传输微带线的另一端分别与两个输入匹配电路第二传输微带线的第一端连接，两个输入匹配电路第二传输微带线的第二端分别连接两个输入匹配电路隔离电容的第一端，输入匹配电路隔离电容的第二端连接第一级放大模块的放大器的输入端。
上述技术方案：输入压点用于与外部射频输入端口相连接，通过类似1分2功分器的网络结构，起到提高后级放大器的线性度，提高增益平坦度作用。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述输入匹配电路还包括两个阻抗调节网络，所述阻抗调节网络包括输入匹配电路开路短枝节微带线和调节电阻，调节电阻的第一端接地，调节电阻的第二端与输入匹配电路开路短枝节微带线的第一端连接，输入匹配电路开路短枝节微带线的第二端分别与一个输入匹配电路隔离电容的第一端和1分2路功分单元的一个输出端连接。
上述技术方案：能够调节输入匹配电路的阻抗特性。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述N为3，包括第一级放大模块、第二级放大模块和第三级放大模块，所述第一级放大模块包括两个放大器，第二级放大模块包括4个放大器，第三级放大模块包括8个放大器，第一级放大模块和第二级放大模块之间设有并行的2个级间匹配功分模块，第一级放大模块和第二级放大模块之间设有并行的4个级间匹配功分模块。
上述技术方案：三级放大器级联，各级场效应晶体管放大器进行最大输出功率匹配，级间设计有级间匹配网络，整个电路***的输入输出端口匹配到50欧姆标准阻抗，具有整体线性度好、带内具备正斜率增益，增益平坦度好的特点。
在本实用新型的一种优选实施方式中，所述合路模块包括两个4合1路合路电路和2合一路模块，两个4合1路合路电路分别连接一个漏极偏置网络后与2合一路模块的两个输入端连接，2合一路模块的输出端与输出压点连接；所述4合1路合路电路的四个输入端分别连接第三级放大模块的4个放大器模块的输出端，4合1路合路电路的输出端还连接有漏极偏置网络。
上述技术方案：输出匹配电路的输出压点用于与外部射频输出端口相连接，通过类似1分8功分器的网络结构，起到提高放大器的线性度，提高增益平坦度作用。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型一种优选实施方式中功率放大集成电路的组成示意图；
图2是实用新型一种优选实施方式中输入匹配电路结构图；
图3是实用新型一种优选实施方式中级间匹配功分模块结构图；
图4是实用新型一种优选实施方式中输出匹配电路结构图；
图5是实用新型一种应用场景中小信号增益测试结果图；
图6是实用新型一种应用场景中输入电压驻波比VSWR1与输出电压驻波比VSWR2测试结果图。
附图标记：
1第一级放大模块；2第二级放大模块；3第三级放大模块；4输入匹配电路；5第一级间匹配电路；6第二级间匹配电路；7输出匹配电路；101输入压点；102输入匹配电路第一传输微带线；103输入匹配电路第二传输微带线；104输入匹配电路开路短枝节微带线；105调节电阻；106输入匹配电路隔离电容；201级间匹配电路前级放大器；202级间匹配电路第一传输微带线；203级间匹配电路开路短枝节微带线；204级间匹配电路第二旁路电容；205漏极偏置电压压点；206级间匹配电路隔离电容；207级间匹配电路第二传输微带线；208级间匹配电路第三传输微带线；209级间匹配电路第一旁路电容；210级间匹配电路第四传输微带线；211级间匹配电路后级放大器；301输出匹配电路第一传输微带线；302输出匹配电路第二传输微带线；303输出匹配电路第一旁路电容；304输出匹配电路第三传输微带线；305输出匹配电路第四传输微带线；306输出匹配电路开路短枝节微带线；307输出匹配电路旁路滤波电容；308漏级电压压点；309输出匹配电路隔离电容；310输出匹配电路第五传输微带线；311输出匹配电路第二旁路电容；312输出匹配电路第六传输微带线；313输出匹配电路第七传输微带线；314输出压点。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实用新型公开了一种高稳定性功率放大集成电路，在一种优选实施方式中，如图1所示，该功率放大集成电路包括级联的输入匹配电路4、N级放大模块和输出匹配电路7，以及还包括设于各级放大模块之间的多个级间匹配功分模块。
第i-1级放大模块包括并行的2i-1个放大器，第i-1级放大模块和第i级放大模块之间设有并行的2i-1个级间匹配功分模块，2i-1个级间匹配功分模块与第i-1级放大模块的2i-1个放大器一一对应，第i-1级放大模块的放大器的输出端与对应的级间匹配功分模块的输入端连接，级间匹配功分模块将接收的信号一分为二后分别输出至第i级放大模块中的两个放大器的输入端，i和N均为正整数，1＜i≤N；输入匹配电路4包括1分2路功分单元和两个输入匹配电路4隔离电容，1分2路功分单元的输入端与输入压点101连接，1分2路功分单元的两个输出端分别通过一个输入匹配电路4隔离电容与第一级放大模块1的两个放大器的输入端连接。
输出匹配电路7包括将第N级放大模块的2N个放大器的输出信号合路为一路的合路模块，合路模块的输出端与输出压点314连接。
在本实施方式中，优选的，如图2所示，1分2路功分单元包括输入匹配电路第一传输微带线102和两个输入匹配电路第二传输微带线103；输入匹配电路第一传输微带线102的一端连接输入压点101，输入匹配电路第一传输微带线102的另一端分别与两个输入匹配电路第二传输微带线103的第一端连接，两个输入匹配电路4第二传输微带线的第二端分别连接两个输入匹配电路隔离电容106的第一端，输入匹配电路隔离电容106的第二端连接第一级放大模块1的放大器的输入端。输入压点101长宽尺寸优选但不限于为100um*150um，输入匹配电路第一传输微带线102的微带线长宽尺寸优选但不限于为75um*60um，输入匹配电路第二传输微带线103的微带线长宽尺寸优选但不限于为20um*950um，输入匹配电路隔离电容106的电容值优选但不限于为0.19pF。
在本实施方式中，进一步优选的，如图2所示，输入匹配电路4还包括两个阻抗调节网络，阻抗调节网络包括输入匹配电路开路短枝节微带线104和调节电阻105，调节电阻105的第一端接地，调节电阻105的第二端与输入匹配电路开路短枝节微带线104的第一端连接，输入匹配电路开路短枝节微带线104的第二端分别与一个输入匹配电路隔离电容106的第一端和1分2路功分单元的一个输出端连接。输入匹配电路开路短枝节微带线104的微带线长宽尺寸优选但不限于为20um*100um，调节电阻105的电阻值优选但不限于为3Ω。
在本实施方式中，放大器优选但不限于为场效应晶体管、三极管。
在本实施方式中，优选的，如图1所示，N为3，该功率放大集成电路包括第一级放大模块1、第二级放大模块2和第三级放大模块3，第一级放大模块1包括两个放大器，第二级放大模块2包括4个放大器，第三级放大模块3包括8个放大器，第一级放大模块1和第二级放大模块2之间设有第一级间匹配电路5，第一级间匹配电路5包括并行的2个级间匹配功分模块，第一级放大模块1和第二级放大模块2之间设有第二级间匹配电路6，第二级间匹配电路6包括并行的4个级间匹配功分模块。
在一种优选实施方式中，放大器为场效应晶体管，场效应晶体管的源极接地，栅极作为放大器的输入端，漏极作为放大器的输出端。进一步优选的，场效应晶体管为膺调制掺杂异质结场效应晶体管，如尺寸为8x75um膺调制掺杂异质结场效应晶体管，膺调制掺杂异质结场效应晶体管的管芯为0.15um砷化镓管芯。
在本实施方式中，优选的，在每个场效应晶体管的栅极连接有栅极偏置网络，栅极偏置网络包括栅极偏置电阻、栅极偏置去耦电容和栅极偏置电压压点，栅极偏置电阻的第一端分别与栅极偏置电压压点和栅极偏置去耦电容的第一端连接，栅极偏置电阻的第二端与场效应晶体管的栅极连接，栅极偏置去耦电容的第二端与地连接。栅极偏置电阻的电阻值优选但不限于为47Ω，栅极偏置去耦电容的电容值优选但不限于为2pF,栅极偏置电压压点的电压值可为-0.75V电压，可通过外接电压实现，整个输入匹配电路有效地抑制带外杂散，提供良好的输入电压驻波比。
在本实施方式中，优选的，如图3所示，级间匹配功分模块包括级间匹配电路第一传输微带线202、级间匹配电路隔离电容206、级间匹配电路第二传输微带线207、两个级间匹配电路第三传输微带线208、两个级间匹配电路第一旁路电容209、两个级间匹配电路第四传输微带线210；级间匹配电路第一传输微带线202的第一端与前级放大模块的一个场效应管的漏极连接，级间匹配电路第一传输微带线202的第二端通过级间匹配电路隔离电容206与级间匹配电路第二传输微带线207的第一端连接，级间匹配电路第二传输微带线207的第二端分别与两个级间匹配电路第三传输微带线208的第一端连接，每个级间匹配电路第三传输微带线208的第二端分别与一个级间匹配电路第一旁路电容209的第一端和一个级间匹配电路第四传输微带线210的第一端连接，每个级间匹配电路第四传输微带线210的第二端与后级放大模块中的一个场效应管的栅极连接，级间匹配电路第一旁路电容209的第二端与地连接。
在本实施方式中，级间匹配电路第一传输微带线202的传输微带线长宽尺寸优选但不限于为50um*75um，级间匹配电路隔离电容206的电容值优选但不限于为0.05pF，级间匹配电路第二传输微带线207的传输微带线长宽尺寸优选但不限于为25um*75um，级间匹配电路第三传输微带线208的传输微带线长宽尺寸优选但不限于为25um*200um，级间匹配电路第一旁路电容209的电容值优选但不限于为0.18pF，级间匹配电路第四传输微带线210的传输微带线长宽尺寸优选但不限于为25um*80um。
在本实施方式中，通过级间匹配电路第一传输微带线202输入前级放大器放大后的射频信号，通过级间匹配电路隔离电容206隔离直流电流；通过级间匹配电路第二传输微带线207、级间匹配电路第三传输微带线208、级间匹配电路旁路电容209和级间匹配电路第四传输微带线210构成1分2路功分器连接后级放大器211，同样的，后级放大器通过栅极偏置电路同时完成信号与后级场效应晶体管放大器的匹配。
在本实施方式中，优选的，如图3所示，级间匹配功分模块还包括漏极偏置网络，漏极偏置网络包括结构相同的第一漏极偏置子网络和第二漏极偏置子网络，第一漏极偏置子网络和第二漏极偏置子网络对称连接于级间匹配电路第一传输微带线202的第二端；第一漏极偏置子网络或第二漏极偏置子网络包括级间匹配电路开路短枝节微带线203、级间匹配电路第二旁路电容204和漏极偏置电压压点205，级间匹配电路开路短枝节微带线203的第一端与级间匹配电路第一传输微带线202的第二端连接，级间匹配电路开路短枝节微带线203的第二端分别与级间匹配电路第二旁路电容204的第一端和漏极偏置电压压点205连接，级间匹配电路第二旁路电容204的第二端与地连接。
在本实施方式中，级间匹配电路开路短枝节微带线203的传输微带线长宽尺寸优选但不限于为50um*350um，旁路滤波电容204的电容值优选但不限于为2pF，漏级电压压点205的长宽尺寸优选但不限于为100um*100um，漏极偏置电压压点205的电压值优选但不限于通过键合线外接6V直流电源。
在本实施方式中，优选的，当N为3时，第一级放大模块1包括两支管芯尺寸为8x75um膺调制掺杂异质结场效应晶体管，第二级放大模块2包括四支管芯尺寸为8x75um膺调制掺杂异质结场效应晶体管，第三级放大模块3包括八支管芯尺寸为8x75um膺调制掺杂异质结场效应晶体管。第一级放大模块1的场效应晶体管的第一漏极偏置子网络或第二漏极偏置子网络包括第一级间匹配电路5中的级间匹配电路开路短枝节微带线203和级间匹配电路第二旁路电容204组成，同理可以获得第二级放大模块2的场效应晶体管的第一漏极偏置子网络或第二漏极偏置子网络结构；如图4所示，第三级放大模块3的场效应晶体管的第一漏极偏置子网络或第二漏极偏置子网络包括输出匹配电路开路短枝节微带线306和输出匹配电路旁路滤波电容307组成。
在本实施方式中，优选的，如图4所示，输出匹配电路7中的合路模块包括两个4合1路合路电路和2合一路模块，两个4合1路合路电路分别连接一个漏极偏置网络后与2合一路模块的两个输入端连接，2合一路模块的输出端与输出压点314连接；4合1路合路电路的四个输入端分别连接第三级放大模块3的4个放大器模块的输出端，4合1路合路电路的输出端还连接有漏极偏置网络。
在本实施方式中，经过第二级间匹配电路6进入第三级放大模块3中的场效应晶体管进行三次放大，输出匹配电路7中，通过输出匹配电路第一传输微带线301输入放大模块3中的场效应晶体管放大输出的射频信号；如图4所示，4个输出匹配电路第一传输微带线301与两个输出匹配电路第二传输微带线302、两个输出匹配电路第一旁路电容303、两个输出匹配电路第三传输微带线304、1个输出匹配电路第四传输微带线305组成4合1路合路电路结构。
在本实施方式中，优选的，如图4所示，通过输出匹配电路开路短枝节微带线306连接漏级电压压点308，采用键合线外接6V电压为第三级放大模块3的场效应晶体管提供漏极电压，输出匹配电路旁路滤波电容307实现滤波功能；通过输出匹配电路隔离电容309对输出端隔离直流电压；2个输出匹配电路第五传输微带线310、2个输出匹配电路第二旁路电容311、2个输出匹配电路第六传输微带线312、1个输出匹配电路第七传输微带线313形成2合一路模块，2合一路模块成信号传输到输出压点314，输出射频信号，输出匹配电路进一步滤除信号中的杂波以及非线性产物，同时完成输出匹配，提供良好的输出电压驻波比VSWR2性能。VSWR表示电压驻波比，Voltage Standing WaveRatio。
在本实施方式中，输入匹配电路4和第一级间匹配电路5共同完成了提供第一级放大模块1的场效应晶体管最优输入输出阻抗和振荡抑制作用，确保第一级场效应晶体管放大器的增益和稳定性；第二级间匹配电路6和第一级间匹配电路5共同完成了提供第二级放大模块2的场效应晶体管最优输入输出阻抗和振荡抑制作用，确保第二级放大模块2的场效应晶体管放大器的增益和稳定性。
在本实施方式中，该功率放大集成电路由三级放大模块级联组成，各级场效应晶体管进行最大输出功率匹配，级间设计有级间匹配网络，整个电路***的输入输出端口匹配到50欧姆标准阻抗，具有整体线性度好、带内具备正斜率增益，增益平坦度好的特点；各级场效应晶体管的栅极偏置网络通过并联电阻和微带线提供栅压，虽然增加了一定网络损耗，但避免了放大器的低频振荡，形成高阻抗在很大程度上阻挡了杂波信号进入。保障了功率集成放大电路整体的稳定性；该放大器级间匹配电路通过模块化组合，阻抗特性相似，方便阻抗调整和匹配调试，最终形成各级放大器的最优阻抗匹配和滤波，保障了电路性能。输入匹配电路4的输入端用于与外部射频输入端口相连接，通过类似1分2功分器的网络结构，起到提高放大器的线性度，提高增益平坦度作用；输出匹配电路7的输出端用于与外部射频输出端口相连接，通过类似1分8功分器的网络结构，起到提高放大器的线性度，提高增益平坦度作用。
在本实施方式的一种应用场景中，采用0.15um砷化镓工艺，该功率放大集成电路在各个工作电压下绝对稳定，带内增益位正斜率增益，增益平坦度良好，在较宽的频带内线性度良好，功率放大集成电路实测性能参数如下：最优工作频段为27.5-30.5GHz，增益为正斜率增益，低频增益17.5，高频增益18.5dB，增益平坦度小于±1dB；输入电压驻波比和输出电压驻波比均小于2dB；1dB压缩点输出功率33dBm，该输出功率下附加效率≥18％。测试增益如图5所示，测试输入电压驻波比VSWR1与输出电压驻波比VSWR2测试结果图6所示，测试杂散信号良好无自激，从图5和图6中可知，该功率放大集成电路性能良好。
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、材料或者特点包含于本实用新型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一定指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。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，包括级联的输入匹配电路、N级放大模块和输出匹配电路，以及还包括设于各级放大模块之间的多个级间匹配功分模块；
第i-1级放大模块包括并行的2i-1个放大器，第i-1级放大模块和第i级放大模块之间设有并行的2i-1个级间匹配功分模块，所述2i-1个级间匹配功分模块与第i-1级放大模块的2i-1个放大器一一对应，第i-1级放大模块的放大器的输出端与对应的级间匹配功分模块的输入端连接，级间匹配功分模块将接收的信号一分为二后分别输出至第i级放大模块中的两个放大器的输入端，i和N均为正整数，1＜i≤N；
所述输入匹配电路包括1分2路功分单元和两个输入匹配电路隔离电容，所述1分2路功分单元的输入端与输入压点连接，1分2路功分单元的两个输出端分别通过一个输入匹配电路隔离电容与第一级放大模块的两个放大器的输入端连接；
所述输出匹配电路包括将第N级放大模块的2N个放大器的输出信号合路为一路的合路模块，所述合路模块的输出端与输出压点连接。
2.如权利要求1所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述放大器为场效应晶体管，所述场效应晶体管的源极接地，栅极作为放大器的输入端，漏极作为放大器的输出端。
3.如权利要求2所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述场效应晶体管为膺调制掺杂异质结场效应晶体管。
4.如权利要求2所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，在每个场效应晶体管的栅极连接有栅极偏置网络，所述栅极偏置网络包括栅极偏置电阻、栅极偏置去耦电容和栅极偏置电压压点，所述栅极偏置电阻的第一端分别与栅极偏置电压压点和栅极偏置去耦电容的第一端连接，栅极偏置电阻的第二端与场效应晶体管的栅极连接，栅极偏置去耦电容的第二端与地连接。
5.如权利要求2所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述级间匹配功分模块包括级间匹配电路第一传输微带线、级间匹配电路隔离电容、级间匹配电路第二传输微带线、两个级间匹配电路第三传输微带线、两个级间匹配电路第一旁路电容、两个级间匹配电路第四传输微带线；
所述级间匹配电路第一传输微带线的第一端与前级放大模块的一个场效应管的漏极连接，级间匹配电路第一传输微带线的第二端通过级间匹配电路隔离电容与级间匹配电路第二传输微带线的第一端连接，级间匹配电路第二传输微带线的第二端分别与两个级间匹配电路第三传输微带线的第一端连接，每个级间匹配电路第三传输微带线的第二端分别与一个级间匹配电路第一旁路电容的第一端和一个级间匹配电路第四传输微带线的第一端连接，每个级间匹配电路第四传输微带线的第二端与后级放大模块中的一个场效应管的栅极连接，级间匹配电路第一旁路电容的第二端与地连接。
6.如权利要求5所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述级间匹配功分模块还包括漏极偏置网络，所述漏极偏置网络包括结构相同的第一漏极偏置子网络和第二漏极偏置子网络，第一漏极偏置子网络和第二漏极偏置子网络对称连接于级间匹配电路第一传输微带线的第二端；
第一漏极偏置子网络或第二漏极偏置子网络包括级间匹配电路开路短枝节微带线、级间匹配电路第二旁路电容和漏极偏置电压压点，级间匹配电路开路短枝节微带线的第一端与级间匹配电路第一传输微带线的第二端连接，级间匹配电路开路短枝节微带线的第二端分别与级间匹配电路第二旁路电容的第一端和漏极偏置电压压点连接，级间匹配电路第二旁路电容的第二端与地连接。
7.如权利要求1所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述1分2路功分单元包括输入匹配电路第一传输微带线和两个输入匹配电路第二传输微带线；
所述输入匹配电路第一传输微带线的一端连接输入压点，输入匹配电路第一传输微带线的另一端分别与两个输入匹配电路第二传输微带线的第一端连接，两个输入匹配电路第二传输微带线的第二端分别连接两个输入匹配电路隔离电容的第一端，输入匹配电路隔离电容的第二端连接第一级放大模块的放大器的输入端。
8.如权利要求1所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述输入匹配电路还包括两个阻抗调节网络，所述阻抗调节网络包括输入匹配电路开路短枝节微带线和调节电阻，调节电阻的第一端接地，调节电阻的第二端与输入匹配电路开路短枝节微带线的第一端连接，输入匹配电路开路短枝节微带线的第二端分别与一个输入匹配电路隔离电容的第一端和1分2路功分单元的一个输出端连接。
9.如权利要求1-8之一所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述N为3，包括第一级放大模块、第二级放大模块和第三级放大模块，所述第一级放大模块包括两个放大器，第二级放大模块包括4个放大器，第三级放大模块包括8个放大器，第一级放大模块和第二级放大模块之间设有并行的2个级间匹配功分模块，第一级放大模块和第二级放大模块之间设有并行的4个级间匹配功分模块。
10.如权利要求9所述的高稳定性功率放大集成电路，其特征在于，所述合路模块包括两个4合1路合路电路和2合一路模块，两个4合1路合路电路分别连接一个漏极偏置网络后与2合一路模块的两个输入端连接，2合一路模块的输出端与输出压点连接；所述4合1路合路电路的四个输入端分别连接第三级放大模块的4个放大器模块的输出端，4合1路合路电路的输出端还连接有漏极偏置网络。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023065690A1 (zh) * | 2021-10-20 | 2023-04-27 | 河北新华北集成电路有限公司 | Ka频段GaN MMIC功率放大器电路及放大器 |
| CN116915186A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-10-20 | 北京无线电测量研究所 | 一种高频高功率放大器电路 |
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