專利名稱：超寬帶微波單片集成放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作頻率為2～26.5GHz的超寬帶微波單片集成放大器。
背景技術(shù)：
單片微波集成電路(MMIC)是70年代以來隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生出來的一項(xiàng)新技術(shù)，它將無源電路、無源元件、有源半導(dǎo)體器件都做在同一塊半導(dǎo)體芯片上。同普通的微波集成電路相比，由于MMIC不必單獨(dú)封裝半導(dǎo)體器件，實(shí)現(xiàn)了有源、無源器件的一體化，使微波電路一改傳統(tǒng)的同軸和波導(dǎo)的笨重形象，具有與數(shù)字集成電路近似的大小與封裝，從而使微波電路系統(tǒng)能象一般的電子線路一樣進(jìn)行設(shè)計(jì)與加工。
隨著各種系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)工作頻率要求的不斷提高，同時(shí)為了在超寬帶頻率范圍內(nèi)獲得功率輸出能力和低噪聲性能，傳統(tǒng)的離子注入(GaAs MESFET)已不能滿足要求，而高電子遷移率晶體管(HEMT)、HBT等新型的微波三極管得到了廣泛的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的MESFETs來說，HEMTs的漏/柵噪聲電流源之間的相關(guān)系數(shù)更高，柵極噪聲抵消掉部分漏極噪聲，從而減小了HEMTs的固有噪聲系數(shù)。因此，HEMTs具有更高的增益和更優(yōu)的噪聲系數(shù)性能。此外，HEMTs具有較低的噪聲電導(dǎo)，降低了噪聲系數(shù)對(duì)源阻抗變化的敏感度，因此能在寬頻帶范圍內(nèi)得到較小的噪聲系數(shù)。單片微波集成HEMT放大器直到Q波段都有良好的增益和噪聲性能。高電子遷移率晶體管(HEMT)雖然在微波波段具有良好的噪聲性能和比較大的跨導(dǎo)，但在頻率較低時(shí)穩(wěn)定性比較差，其小信號(hào)S參數(shù)(散射參量)不能滿足絕對(duì)穩(wěn)定條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超寬帶微波單片集成放大器，以克服現(xiàn)有技術(shù)在頻率較低時(shí)穩(wěn)定性比較差，其小信號(hào)S參數(shù)不能滿足絕對(duì)穩(wěn)定條件的缺陷。它由若干個(gè)共射共基極放大器1，輸出級(jí)微帶線2和輸入級(jí)微帶線3組成，每個(gè)共射共基極放大器1的輸入端都連接在輸入級(jí)微帶線3上，每個(gè)共射共基極放大器1的輸出端都連接在輸出級(jí)微帶線2上，每個(gè)共射共基極放大器1都由一號(hào)微波三極管T1、二號(hào)微波三極管T2、電感L和電容C組成，一號(hào)微波三極管T1的柵極V連接在輸入級(jí)微帶線3上，一號(hào)微波三極管T1的源極Y接地，一號(hào)微波三極管T1的漏極D通過電感L連接二號(hào)微波三極管T2的源極Y，二號(hào)微波三極管T2的漏極D連接在輸出級(jí)微帶線2上，二號(hào)微波三極管T2的柵極V連接電容C的一端和電源+VA，電容C的另一端接地，一號(hào)微波三極管T1和二號(hào)微波三極管T2都是贗配高電子遷移率晶體管。本發(fā)明工作時(shí)從輸入級(jí)微帶線3輸入微波信號(hào)，從輸出級(jí)微帶線2輸出經(jīng)過功率放大了的微波信號(hào)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為級(jí)聯(lián)行波放大器，工作頻率2～26.5GHz，頻率最高可達(dá)40GHz，輸出功率大，工作電壓高(6V左右)，輸出功率24dBm，相當(dāng)于120mW左右，它屬于中功率行波放大器。由于本發(fā)明中應(yīng)用了贗配高電子遷移率晶體管(PHEMT)作為有源器件，頻率在較低時(shí)穩(wěn)定性也比較高，其小信號(hào)S參數(shù)能滿足絕對(duì)穩(wěn)定條件，在兼顧高性能的情況下，實(shí)現(xiàn)小尺寸、重復(fù)生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)時(shí)成本比較低，在通信、雷達(dá)、靈巧武器、電子戰(zhàn)和輻射測(cè)量系統(tǒng)等方面具有廣泛應(yīng)用前景。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施方式一仿真增益特性示意圖，圖3是工作頻率20GHz處的功率特性示意圖，圖4是工作頻率26.5GHz處的功率特性示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖4具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由六個(gè)共射共基極放大器1，輸出級(jí)微帶線2和輸入級(jí)微帶線3組成，每個(gè)共射共基極放大器1的輸入端都連接在輸入級(jí)微帶線3上，每個(gè)共射共基極放大器1的輸出端都連接在輸出級(jí)微帶線2上，每個(gè)共射共基極放大器1都由一號(hào)微波三極管T1、二號(hào)微波三極管T2、電感L和電容C組成，一號(hào)微波三極管T1的柵極V連接在輸入級(jí)微帶線3上，一號(hào)微波三極管T1的源極Y接地，一號(hào)微波三極管T1的漏極D通過電感L連接二號(hào)微波三極管T2的源極Y，二號(hào)微波三極管T2的漏極D連接在輸出級(jí)微帶線2上，二號(hào)微波三極管T2的柵極V連接電容C的一端和電源+VA，電容C的另一端接地，一號(hào)微波三極管T1和二號(hào)微波三極管T2都是贗配高電子遷移率晶體管(PHEMT)，電源+VA約為0.5伏特。增加共射共基極放大器1的數(shù)目可以增大行波放大器的增益，但同時(shí)由于數(shù)目的增加也增加了柵線和漏線的損耗，所以本實(shí)施方式選擇了六個(gè)共射共基極放大器1，當(dāng)然通過具體電路參數(shù)的改變也可以選用別的數(shù)目。
結(jié)合布線的電路仿真結(jié)果表明，在2-26.5GHz頻率范圍內(nèi)放大器增益為18dB，增益平坦度為0.5dB。輸入和輸出反射系數(shù)都小于-10dB。20GHz處，放大器1dB壓縮點(diǎn)的輸出功率為24dBm，飽和輸出功率為25dBm。26.5GHz處，1dB壓縮點(diǎn)輸出功率大于22dBm，飽和輸出功率大于23dBm。結(jié)果表明，行波放大器克服了寄生參數(shù)對(duì)電抗匹配放大器增益帶寬積的限制，獲得了高增益和寬的頻帶。并且放大器帶寬可能進(jìn)一步擴(kuò)展。
權(quán)利要求
1.超寬帶微波單片集成放大器，其特征在于它由若干個(gè)共射共基極放大器(1)，輸出級(jí)微帶線(2)和輸入級(jí)微帶線(3)組成，每個(gè)共射共基極放大器(1)的輸入端都連接在輸入級(jí)微帶線(3)上，每個(gè)共射共基極放大器(1)的輸出端都連接在輸出級(jí)微帶線(2)上，每個(gè)共射共基極放大器(1)都由一號(hào)微波三極管(T1)、二號(hào)微波三極管(T2)、電感(L)和電容(C)組成，一號(hào)微波三極管(T1)的柵極(V)連接在輸入級(jí)微帶線(3)上，一號(hào)微波三極管(T1)的源極(Y)接地，一號(hào)微波三極管(T1)的漏極(D)通過電感(L)連接二號(hào)微波三極管(T2)的源極(Y)，二號(hào)微波三極管(T2)的漏極(D)連接在輸出級(jí)微帶線(2)上，二號(hào)微波三極管(T2)的柵極(V)連接電容的一端和電源(+VA)，電容(C)的另一端接地，一號(hào)微波三極管(T1)和二號(hào)微波三極管(T2)都是贗配高電子遷移率晶體管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬帶微波單片集成放大器，其特征在于選用六個(gè)共射共基極放大器(1)。
全文摘要
超寬帶微波單片集成放大器，本發(fā)明涉及一種工作頻率為2～26.5GHz的超寬帶微波單片集成放大器。它克服了現(xiàn)有技術(shù)在頻率較低時(shí)穩(wěn)定性比較差，其小信號(hào)S參數(shù)不能滿足絕對(duì)穩(wěn)定條件的缺陷。它由若干個(gè)共射共基極放大器(1)，輸出級(jí)微帶線(2)和輸入級(jí)微帶線(3)組成，每個(gè)(1)的輸入端都連接在(3)上，每個(gè)(1)的輸出端都連接在(2)上，每個(gè)(1)都由一號(hào)微波三極管(T1)、二號(hào)微波三極管(T2)、電感(L)和電容(C)組成，(T1)的柵極連接在(3)上，(T1)的源極接地，(T1)的漏極通過(L)連接(T2)的源極，(T2)的漏極連接在(2)上，(T1)和(T2)都是贗配高電子遷移率晶體管。本發(fā)明工作時(shí)從(3)輸入微波信號(hào)，從(2)輸出經(jīng)過功率放大了的微波信號(hào)。本發(fā)明具有廣泛應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H03F3/60GK1819449SQ200610009829
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者吳群, 傅佳輝 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)