一種分布式功率放大器的制造方法
【專利摘要】一種分布式功率放大器，在輸入端和輸出端之間包括多組并聯(lián)的增益單元，每組增益單元由兩個子增益單元構成，相鄰的增益單元之間通過電感進行連接，每組增益單元的兩個子增益單元的輸入阻抗和分別與兩個子增益單元的輸入端相連的電感共同構成兩條輸入人工傳輸線，每組增益單元的兩個子增益單元的輸出阻抗和與其輸出端相連的電感共同構成一條輸出人工傳輸線，在輸入和輸出人工傳輸線的兩端分別再接一個電感。本發(fā)明將兩個子增益單元的輸出傳輸線進行合并，有效克服了增益單元的等效輸入電容對分布式功率放大器帶寬的限制。
【專利說明】
_種分布式功率放大器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及集成電路技術領域，特別涉及一種分布式功率放大器。
【背景技術】
[0002]分布式放大器的工作原理是利用晶體管的寄生電容構成人工傳輸線，從而能夠突破傳統(tǒng)放大器的增益帶寬積的限制，在很寬頻帶內(可達多倍頻乃至十倍頻以上)得到較大的平坦增益，這在射頻與微波電路的寬帶放大器研究領域中具有重要的學術價值。分布式放大器的應用領域包括高速鏈接、寬帶無線收發(fā)器、高分辨率雷達和成像系統(tǒng)等等，軍用和民用市場對其需求都很大，譬如Hittite microwave公司的HMC459、HMC464、HMC930和HMC1022等系列芯片就是采用分布式放大器實現(xiàn)的寬帶功率放大器。
[0003]分布式放大器的基本原理是將晶體管的寄生電容與電感元件構成人工傳輸線，從而克服寄生電容造成的增益滾降，其電路原理圖如圖1所示，其中VDD為電源電壓，Vg為直流偏置電壓，片上電感U1和增益單元的輸入阻抗構成了輸入人工傳輸線，片上電感Ld1和增益單元的輸出阻抗構成了輸出人工傳輸線，顯然輸入/輸出人工傳輸線均為低通濾波器結構。
[0004]無線通信技術的飛速發(fā)展對通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率和帶寬提出了更高要求。通常采用的寬帶放大器設計技術包括負反饋、平衡放大器、電阻匹配以及有源匹配等等，然而這些技術均無法有效提升放大器的增益帶寬積。分布式放大器由于其結構上的特性，能夠突破放大器增益帶寬積的限制，實現(xiàn)更寬頻帶的信號放大，在包括微波功率放大器在內的超寬帶MMIC領域里得到了廣泛的應用。目前的分布式放大器已出現(xiàn)各種類型的結構，包括非均勻結構、分布-級聯(lián)結構等等，這些結構主要都是用于擴展帶寬或提高增益，而在輸出功率方面都顯得不足。隨著無線通信系統(tǒng)工作頻率的不斷提升和工作頻帶的不斷增大，對寬帶功率放大器的帶寬以及輸出功率等性能提出了更高要求。分布式放大器在擴展頻帶寬度方面具有其它傳統(tǒng)放大器所無法比擬的優(yōu)勢，但目前的分布式放大器的電路結構和改進技術主要針對提升放大器的增益和帶寬性能，而在提升放大器的輸出功率方面尚未出現(xiàn)有效的電路結構和改進技術，因此制約了分布式放大器作為寬帶功率放大器的應用。

【發(fā)明內容】

[0005]為了提高分布式放大器的輸出功率，本發(fā)明提供了一種分布式功率放大器，其具體的技術方案如下:
[0006]—種分布式功率放大器，在輸入端和輸出端之間包括多組并聯(lián)的增益單元，每組每個所述增益單元由兩個子增益單元構成，相鄰的增益單元之間通過電感連接，每組增益單元的所述子增益單元的輸入阻抗和與所述子增益單元的輸入端相連的電感構成輸入人工傳輸線，每組增益單元的所述子增益單元的輸出阻抗和與其輸出端相連的電感構成輸出人工傳輸線，在所述輸入人工傳輸線和所述輸出人工傳輸線的兩端分別接有一個電感。
[0007]所述輸入人工傳輸線和所述輸出人工傳輸線兩端的電感前均連接有親合電容。
[0008]在任一對所述子增益單元各自的輸入人工傳輸線一端連有偏置電阻，所述偏置電阻上分別加偏置電壓。
[0009]本發(fā)明通過增加一條輸入人工傳輸線和相應的增益單元，將兩個子增益單元的輸出人工傳輸線進行合并，有效克服了增益單元的等效輸入電容對分布式功率放大器帶寬的限制;此外，由于可以將兩個子增益單元的電路結構以及直流偏置設置為不一樣，因此帶來了更大的設計自由度，為實現(xiàn)電路的增益可調、提升電路的線性度等提供了可能性
【附圖說明】
[0010]圖1為傳統(tǒng)的分布式放大器電路圖；
[0011]圖2(a)?圖2(c)為常用的三種增益單元的電路結構圖；
[0012]圖3為本發(fā)明分布式功率放大器電路圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]分布式功率放大器電路結構如圖3所示。在輸入端和輸出端之間包括多個并聯(lián)的增益單元，每個所述增益單元在靠近輸入端的一端和靠近輸出端的一端分別連有片上電感，每個增益單元由兩個子增益單元構成，子增益單元的輸入端分別連接各自的輸入人工傳輸線，輸出端連接共同的輸出人工傳輸線;增益單元的輸入端片上電感也有兩個，分別連接在子增益單元前的輸入傳輸線上;屬于同一個增益單元的兩個所述子增益單元共用一個輸出端片上電感。與圖1所示的傳統(tǒng)分布式放大器相比，圖3的電路結構中將兩個分布式放大器的輸出人工傳輸線進行了合并，輸入信號進入放大器后立即分為兩路信號，經(jīng)過由片上電感LGu和子增益單元li(i = l，2......N)的輸入阻抗、片上電感LG2i和子增益單元2i的輸入阻抗構成兩條不同的輸入人工傳輸線，并通過各子增益單元進行放大后，在各自增益單元的輸出端合并為一條由片上電感Ld1、子增益單元Ii的輸出阻抗和子增益單元2i的輸出阻抗共同構成的輸出人工傳輸線進行輸出。
[0015]其中的各子增益單元Ii和2i可以采用包括圖2中三種結構在內的各種不同的電路結構;子增益單元Ii和子增益單元2i的直流偏置電壓Vq和Vc2可以取不同的值；
[0016]輸入人工傳輸線的終端負載RG1、RG2和輸出線的終端負載Rd可以取不同的值，且都不必和50 Ω特征阻抗相等；
[0017]本發(fā)明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。
【主權項】
1.一種分布式功率放大器，其特征在于，在輸入端和輸出端之間包括多組并聯(lián)的增益單元，每組每個所述增益單元由兩個子增益單元構成，相鄰的增益單元之間通過電感連接，每組增益單元的所述子增益單元的輸入阻抗和與所述子增益單元的輸入端相連的電感構成輸入人工傳輸線，每組增益單元的所述子增益單元的輸出阻抗和與其輸出端相連的電感構成輸出人工傳輸線，在所述輸入人工傳輸線和所述輸出人工傳輸線的兩端分別接有一個電感。2.根據(jù)權利要求1所述的分布式功率放大器，其特征在于:所述輸入人工傳輸線和所述輸出人工傳輸線兩端的電感前均連接有耦合電容。3.根據(jù)權利要求1所述的分布式功率放大器，其特征在于:在任一對所述子增益單元各自的輸入人工傳輸線一端連有偏置電阻，所述偏置電阻上分別加偏置電壓。4.根據(jù)權利要求3所述的分布式功率放大器，其特征在于:兩個所述偏置電壓數(shù)值不相等。
【文檔編號】H03F3/213GK105978513SQ201610274873
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】張瑛
【申請人】南京郵電大學