内匹配电路及功率放大器的制作方法

1.本实用新型涉及电子器件领域，尤其涉及一种内匹配电路及功率放大器。


背景技术：

2.无线通信中，gan(gallium nitrogen，氮化镓)功率管用于将输入信号放大至预定功率，并将放大的信号输出至负载设备，以提供能够驱动负载设备的输出功率。gan hemt(gallium nitrogen high electron mobility transistor，氮化镓高电子迁移率晶体管)是一种新型gan功率管，具有工作频率高、功率密度高及击穿电压高的优点。
3.gan hemt的性能受内匹配电路影响，内匹配电路能够有效减少gan hemt的功放调试。然而，现有的内匹配电路构成的匹配网络，都是基于窄带网络设计，需要根据功率放大器的频段需求，做重复的内匹配电路设计。同时，内匹配电路缺乏电路稳定性设计，功率放大器内部容易出现自激现象。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种内匹配电路及功率放大器，以解决gan功率管无法提供超宽带功率输出的问题。
5.本实用新型提供如下技术方案：
6.第一方面，提供了一种内匹配电路，用于与gan功率管连接，所述内匹配电路包括内匹配电容、第一电感、第二电感及电阻，所述内匹配电容包括第一匹配电容；
7.所述第一电感通过所述第一匹配电容与所述第二电感连接，所述第一电感、第二电感及第一匹配电容构成谐振电路，所述第二电感用于与所述gan功率管连接，所述谐振电路用于对所述gan功率管进行超宽带匹配；
8.所述电阻与所述第一匹配电容并联构成稳定电路，所述稳定电路用于避免所述gan功率管发生自激，所述内匹配电容接地端接地。
9.结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述第一匹配电容包括第一电容及第二电容；
10.所述第一电感依次通过所述第一电容、所述第二电容与所述第二电感连接；
11.所述第一电感与所述第一电容连接，所述第一电感与所述第一电容构成第一谐振器；
12.所述第二电感与所述第二电容连接，所述第二电感与所述第二电容构成第二谐振器；
13.所述第一谐振器及所述第二谐振器用于产生谐振频率。
14.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二可能的方式中，所述电阻的一端连接至所述第一电容与第一电感之间的第一节点，所述电阻的另一端连接至所述第二电容与第二电感之间的第二节点，所述第一电容、所述第二电容及所述电阻构成稳定电路。
15.结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第三可能的方式中，所述内匹配电容
包括第二匹配电容，所述第二匹配电容的一端接地，所述第二匹配电容的另一端连接至所述第一电容、所述第二电容之间的第三节点。
16.结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述内匹配电容包括第一电极层、第二电极层及金属层，所述第一电极层、所述第二电极层设置于所述金属层的一侧，所述第一电极层、所述第二电极层及所述金属层构成第一匹配电容，所述第一电极层与所述金属层构成第一电容，所述第二电极层与所述金属层构成第二电容；
17.所述电阻设置于所述第一电极层、所述第二电极层之间，所述第一电极层与所述第一电感连接，所述第二电极层与所述第二电感连接，所述金属层接地。
18.结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五可能的方式中，所述内匹配电容还包括第一填充介质，所述第一填充介质设置于所述第一电极层与所述金属层之间，且所述第一填充介质还设置于所述第二电极层与所述金属层之间。
19.结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第六可能的方式中，所述内匹配电容还包括接地层，所述接地层与所述金属层构成第二匹配电容；
20.所述接地层设置于所述金属层的另一侧，所述金属层通过所述接地层接地。
21.结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七可能的方式中，所述内匹配电容还包括第二填充介质，所述第二填充介质设置于所述接地层与所述金属层之间。
22.结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第八可能的方式中，所述内匹配电容还包括外壳，所述第一电极层、所述第二电极层、所述金属层及所述接地层均设置于所述外壳内。
23.第二方面，提供了一种功率放大器，包括输入端、输出端、gan功率管及如第一方面所述的内匹配电路，所述输入端依次通过所述内匹配电路、所述gan功率管连接所述输出端。
24.本实用新型的实施例具有如下优点：
25.本技术提供了一种内匹配电路，包括内匹配电容、第一电感、第二电感及电阻，内匹配电容包括第一匹配电容。所述第一电感通过所述第一匹配电容与所述第二电感连接，所述第一电感、第二电感及第一匹配电容构成谐振电路，所述电阻与所述第一匹配电容并联构成稳定电路。本技术的内匹配电路提高了gan功率管的稳定性，并实现了对gan功率管的超宽带匹配。同时，谐振电路与稳定电路共用第一匹配电容，提高了电容器件的利用率，实现了内匹配电路的小型化。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
27.图1示出了本技术实施例提供的内匹配电路的结构示意图；
28.图2示出了本技术实施例提供的内匹配电路另一种的结构示意图；
29.图3示出了本技术实施例提供的功率放大器的结构示意图。
30.主要元件符号说明：
31.100-内匹配电路、200-gan功率管、300-输入端、400-输出端；110-内匹配电容、
120-第一匹配电容；111-第一电极层、112-第二电极层、113-金属层、114-第一填充介质、115-接地层、116-第二填充介质、117-外壳；r-电阻、l1-第一电感、l2-第二电感、c1-第一电容、c2-第二电容、c3-第二匹配电容；x-第一节点、y-第二节点、z-第三节点。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
35.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。
37.请参阅图1，图1示出了本技术实施例提供的内匹配电路的结构示意图，示范性地，本技术的内匹配电路100用于与gan功率管200连接，所述内匹配电路100包括内匹配电容110、第一电感l1、第二电感l2及电阻r，所述内匹配电容110包括第一匹配电容120；
38.所述第一电感l1通过所述第一匹配电容120与所述第二电感l2连接，所述第一电感l1、第二电感l2及第一匹配电容120构成谐振电路，所述第二电感l2用于与所述gan功率管200连接，所述谐振电路用于对所述gan功率管200进行超宽带匹配；
39.所述电阻r与所述第一匹配电容120并联构成稳定电路，所述稳定电路用于避免所述gan功率管200发生自激。自激又称为自激振荡，是指不存在外加的激励信号的情况下，放大器自行产生的持续振荡。电阻r与第一匹配电容120并联构成rc(resistor capacitance，电阻电容)稳定电路，衰减内匹配电路100中的信号，即对内匹配电路100进行滤波，以避免gan功率管200发生自激。
40.需要理解的是，电阻r不具备储能的能力，第一电感l1、第二电感l2及第一匹配电容120构成lc(lnductor capacitance，电感电容)谐振电路，储存内匹配电路100共振时振荡的能量。lc谐振电路分离输入端300的信号，并保留特定频率的信号输入至gan功率管200，实现gan功率管200的超宽带匹配。gan功率管200通过输出端400输出放大后的信号。
41.所述第一匹配电容120包括第一电容c1及第二电容c2；
42.所述第一电感l1依次通过所述第一电容c1、所述第二电容c2与所述第二电感l2连接；
43.所述第一电感l1与所述第一电容c1连接，所述第一电感l1与所述第一电容c1构成第一谐振器；
44.所述第二电感l2与所述第二电容c2连接，所述第二电感l2与所述第二电容c2构成第二谐振器；
45.所述第一谐振器及所述第二谐振器用于产生谐振频率。
46.谐振是指当外力作用频率与系统固有振荡频率相同或很接近时，振幅急剧增大的现象。本实施例中，串联的第一谐振器与第二谐振器形成串联谐振网络。调节第一电感l1、第二电感l2的电感值，及第一电容c1及第二电容c2的电容值形成串联谐振，有效提高gan功率管200输出阻抗，实现了gan功率管200的超宽带匹配。
47.需要理解的是，电感是一种包括金丝引线的器件，并由金丝引线构成绕组，以阻碍通过电感的电流变化。第一电感l1及第二电感l2的电感值，由金丝引线的长度、弧高及数量决定。
48.所述电阻r的一端连接至所述第一电容c1与第一电感l1之间的第一节点x，所述电阻r的另一端连接至所述第二电容c2与第二电感l2之间的第二节点y，所述第一电容c1、所述第二电容c2及所述电阻r构成稳定电路。
49.第一电容c1与第二电容c2进行去耦或滤低频，避免gan功率管200发生自激。通过改变rc稳定电路中的电阻r的阻值来调节功率增益，加强内匹配电路100的稳定性。
50.所述内匹配电容110包括第二匹配电容c3，所述第二匹配电容c3的一端接地，所述第二匹配电容c3的另一端连接至所述第一电容c1、所述第二电容c2之间的第三节点z。
51.第二匹配电容c3通过第一电容c1与第一电感l1连接，并通过第二电容c2之与第二电感l2连接，第二匹配电容c3、第一电感l1及第二电容c2构成t型的基波匹配电路。基波匹配电路具有滤波功能，能够滤除信号中除gan功率管200工作频段以外的频率。具体地，若gan功率管200的工作频段为2.5-2.7ghz，则基波匹配电路滤除信号中2.5g-2.7ghz以外的频率，保证输入至gan功率管200的信号为2.5-2.7ghz的基波频率。
52.请参阅图2，图2示出了本技术实施例提供的内匹配电路另一种的结构示意图。所述内匹配电容110包括第一电极层111、第二电极层112及金属层113，所述第一电极层111、所述第二电极层112设置于所述金属层113的一侧，所述第一电极层111与所述金属层113构成第一电容c1，所述第二电极层112与所述金属层113构成第二电容c2；
53.所述电阻r设置于所述第一电极层111、所述第二电极层112之间，所述第一电极层与111所述第一电感l1连接，所述第二电极层112与所述第二电感l2连接，所述金属层113接地。
54.将电阻r设置于第一电极层111、第二电极层112之间，第一电极层111、第二电极层112设置于所述金属层113的一侧，在实现相应电路功能的基础上，减小了内匹配电容110的体积，实现了内匹配电路100的小型化。
55.需要理解的是，第一电容c1的电容值由第一电极层111的尺寸决定，第二电容c2的电容值由第二电极层112的尺寸决定。通过调节第一电容c1及第二电容c2的电容值，以及调
节第一电感l1及第二电感l2的电感值，实现gan功率管200的超宽带匹配。
56.所述内匹配电容110还包括第一填充介质114，所述第一填充介质114设置于所述第一电极层111与所述金属层113之间，且所述第一填充介质114还设置于所述第二电极层112与所述金属层113之间。
57.第一电容c1及第二电容c2的电容值，还由第一填充介质114的介电常数及厚度决定。本实施例中，第一填充介质114选用氧化硅等高介电常数的陶瓷材料，以减少内匹配电容110的体积，实现内匹配电路100的小型化。
58.所述内匹配电容110还包括接地层115，所述接地层115与所述金属层113构成第二匹配电容c3；
59.所述接地层115设置于所述金属层113的另一侧，所述金属层113通过所述接地层115接地。
60.本实施例中，第一电极层111与金属层113构成第一电容c1，且第二电极层112与金属层113构成第二电容c2，接地层115与金属层113构成第二匹配电容c3。第一电容c1、第二电容c2及第二匹配电容c3共用相同的金属层，减小了内匹配电容110的尺寸，实现了内匹配电路100的小型化。
61.所述内匹配电容110还包括第二填充介质116，所述第二填充介质116设置于所述接地层115与所述金属层113之间。
62.第二匹配电容c3的电容值由第二填充介质116的介电常数及厚度决定。本实施例中，第二填充介质116选用氧化硅等高介电常数的陶瓷材料，以减少内匹配电容110的体积，实现内匹配电路100的小型化。
63.所述内匹配电容110还包括外壳117，所述第一电极层111、所述第二电极层112、所述金属层113及所述接地层115均设置于所述外壳117内。
64.将第一电极层111、所述第二电极层112、所述金属层113及所述接地层115均封装至外壳117内，构成一个完整的内匹配电容110。同时，避免了第一电极层111、所述第二电极层112、所述金属层113及所述接地层115与外界的可导电介质接触，损坏内匹配电容110。
65.本技术实施例还提供一种功率放大器，包括如本实施中的内匹配电路100、gan功率管200、输入端300及输出端400，所述输入端300依次通过所述内匹配电路100、所述gan功率管200连接所述输出端400。
66.请参阅图3，图3示出了本技术实施例提供的功率放大器的结构示意图。当输入信号通过输入端300输入至内匹配电路100时，内匹配电路100对gan功率管200进行超宽带匹配，提升gan功率管200的输出阻抗。输出端400输出gan功率管200的放大信号，保证了功率放大器的大功率输出。本技术提供的功率放大器，内匹配电路100提高了gan功率管200的稳定性，并实现了对gan功率管200的超宽带匹配。同时，谐振电路与稳定电路共用第一匹配电容120，提高了电容器件的利用率，实现了功率放大器的小型化。
67.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能
的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
68.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
69.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
70.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。