一种超宽带功率放大器的制作方法

本实用新型涉及无线通信领域，具体地，涉及一种超宽带功率放大器。

背景技术：

根据频率划分，毫米波一般是指的波长介于1mm-10mm的电磁波，其中W波段是毫米波中的重要频段，随着无线通信的发展，W波段高次倍频器得到了广泛的应用，应用范围包括该波段的雷达/基站信号收发系统、测试仪表仪器等。在此前提下，人们对倍频器芯片提出了越来越高的要求，如超宽带、高次倍频、高谐波抑制度、低功耗和小型化等。

功率放大器是各种无线发射机的重要组成部分，由于发射机前级电路中调制器产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大以获得足够大的射频输出功率。因此，超宽带的功率放大器，在超宽带信号的发射过程中具有关键的作用。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种X波段到W波段的高性能GaAs8倍倍频器，

本实用新型采用下述的技术方案：

一种超宽带功率放大器，包括漏端偏置电路、栅端偏置电路、共源共栅连接电路，输入端IN，输出级电路、Vg1端、Vg2端、Vdd端、输出端OUT，所述共源共栅连接电路的下端连接栅端偏置电路的输出端，上端连接漏端偏置电路的输入端，左端连接Vg2端，所述漏端偏置电路的输出端连接输出级电路的左端，所述输出级电路的上端连接Vdd端，右端连接输出端OUT，所述栅端偏置电路的左端连接输入端IN，右端连接Vg1端。

优选的，所述漏端偏置电路包括微带线M1、微带线M2、微带线M3、微带线 M4、微带线M5、微带线M6、微带线M7、电阻R42、电容C43，所述电容C43、电阻R42、微带线M1、微带线M2、微带线M3、微带线M4、微带线M5、微带线 M6、微带线M7依次串联连接，所述微带线M1和微带线M2，微带线M2和微带线 M3，微带线M3和微带线M4，微带线M4和微带线M5，微带线M5和微带线M6，微带线M6和微带线M7之间的连接线路上分别设有微带线M15、微带线M16、微带线M17、微带线M18、微带线M19、微带线M20。

优选的，所述栅端偏置电路包括微带线M8、微带线M9、微带线M10、微带线M11、微带线M12、微带线M13、微带线M14、电阻R34，所述微带线M8、微带线M9、微带线M10、微带线M11、微带线M12、微带线M13、微带线M14、电阻R34依次串联连接，所述微带线M14和电阻R34之间的连接线路上设有电阻 R33。

优选的，所述共源共栅连接电路包括场效应管P21、场效应管P22、场效应管P23、场效应管P24、场效应管P25、场效应管P26、场效应管P27、场效应管 P28、场效应管P29、场效应管P30、场效应管P31、场效应管P32，所述场效应管P21、场效应管P22、场效应管P23、场效应管P24、场效应管P25、场效应管 P26的栅极均连接Vg2端，漏极均连接漏端偏置电路，源极分别连接场效应管 P27、场效应管P28、场效应管P29、场效应管P30、场效应管P31、场效应管P32 的漏极，所述场效应管P21的源极和场效应管P27的漏极，场效应管P22的源极和场效应管P28的漏极，场效应管P23的源极和场效应管P29的漏极，场效应管P24的源极和场效应管P30的漏极，场效应管P25的源极和场效应管P31 的漏极，场效应管P26的源极和场效应管P32的漏极，之间的连接线路上分别设有微带线M36、微带线M37、微带线M38、微带线M39、微带线M40、微带线 M41。

优选的，所述输出级电路包括电阻R33和电容C34，所述电阻R33的下端和电容C34的左端均连接在漏端偏置电路上，电阻R33的上端连接Vdd端，电容 C34的右端连接输出端OUT。

优选的，所述输入端IN与栅端偏置电路之间设有电容C35。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用特殊的电路结构，拓宽了功放的工作频带至DC-46GHz的超宽频带；在保证宽带工作的同时，使用多级放大结构，使芯片在整个工作频带内都具有较高的增益；本实用新型提供的功放芯片工作频带宽、功率增益高，用于射频信号的发射和接收，对于雷达、通信等应用领域非常实用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型输入回波损耗示意图；

图3为本实用新型小信号增益图；

图4为本实用新型输出回波损耗示意图；

图5为本实用新型微波稳定性系数示意图；

图6为本实用新型噪声系数示意图；

图7为本实用新型输出通道P1dB示意图；

图中所示：

其中，1-微带线M1、2-微带线M2、3-微带线M3、4-微带线M4、5-微带线 M5、6-微带线M6、7-微带线M7、8-微带线M8、9-微带线M9、10-微带线M10、 11-微带线M11、12-微带线M12、13-微带线M13、14-微带线M14、15-微带线M15、16-微带线M16、17-微带线M17、18-微带线M18、19-微带线M19、20-微带线M20， 21-场效应管P21、22-场效应管P22、23-场效应管P23、24-场效应管P24、25- 场效应管P25、26-场效应管P26、27-场效应管P27、28-场效应管P28、29-场效应管P29、30-场效应管P30、31-场效应管P31、32-场效应管P32、33-电阻 R33、50-电阻R34、34-电容C34、35-电容C35、36-微带线M36、37-微带线M37、 38-微带线M38、39-微带线M39、40-微带线M40、41-微带线M41、42-电阻R42、 43-电容C43、44-电阻R44。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需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。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种超宽带功率放大器，包括漏端偏置电路、栅端偏置电路、共源共栅连接电路构成信号通路，输入端IN，输出级电路、Vg1端、Vg2端、Vdd 端、输出端OUT，所述共源共栅连接电路的下端连接栅端偏置电路的输出端，上端连接漏端偏置电路的输入端，左端连接Vg2端，所述漏端偏置电路的输出端连接输出级电路的左端，所述输出级电路的上端连接Vdd端，右端连接输出端 OUT，所述栅端偏置电路的左端连接输入端IN，右端连接Vg1端。

具体的，所述漏端偏置电路包括微带线M1(1)、微带线M2(2)、微带线 M3(3)、微带线M4(4)、微带线M5(5)、微带线M6(6)、微带线M7(7)、电阻R42(42)、电容C43(43)，所述电容C43(43)、电阻R42(42)、微带线M1(1)、微带线M2(2)、微带线M3(3)、微带线M4(4)、微带线M5 (5)、微带线M6(6)、微带线M7(7)依次串联连接，所述微带线M1(1)和微带线M2(2)，微带线M2(2)和微带线M3(3)，微带线M3(3)和微带线 M4(4)，微带线M4(4)和微带线M5(5)，微带线M5(5)和微带线M6(6)，微带线M6(6)和微带线M7(7)之间的连接线路上分别设有微带线M15(15)、微带线M16(16)、微带线M17(17)、微带线M18(18)、微带线M19(19)、微带线M20(20)，所述微带线M15(15)、微带线M16(16)、微带线M17(17)、微带线M18(18)、微带线M19(19)、微带线M20(20)的上端分别连接在微带线M1(1)和微带线M2(2)，微带线M2(2)和微带线M3(3)，微带线M3 (3)和微带线M4(4)，微带线M4(4)和微带线M5(5)，微带线M5(5)和微带线M6(6)，微带线M6(6)和微带线M7(7)之间的线路上，下端均分别连接在场效应管P21(21)、场效应管P22(22)、场效应管P23(23)、场效应管P24(24)、场效应管P25(25)、场效应管P26(26)的漏极。

所述栅端偏置电路包括微带线M8(8)、微带线M9(9)、微带线M10(10)、微带线M11(11)、微带线M12(12)、微带线M13(13)、微带线M14(14)、电阻R34(50)，所述微带线M8(8)、微带线M9(9)、微带线M10(10)、微带线M11(11)、微带线M12(12)、微带线M13(13)、微带线M14(14)、电阻R34(50)依次串联连接，所述微带线M14(14)和电阻R34(50)之间的连接线路上设有电阻R33(33)；所述栅端偏置电路的左端设有电容C35(35)，所述电容C35(35)的左端连接在输入端IN端。

所述共源共栅连接电路包括场效应管P21(21)、场效应管P22(22)、场效应管P23(23)、场效应管P24(24)、场效应管P25(25)、场效应管P26 (26)、场效应管P27(27)、场效应管P28(28)、场效应管P29(29)、场效应管P30(30)、场效应管P31(31)、场效应管P32(32)，所述场效应管 P21(21)、场效应管P22(22)、场效应管P23(23)、场效应管P24(24)、场效应管P25(25)、场效应管P26(26)的栅极均连接Vg2端，形成栅端偏置电路，漏极均连接漏端偏置电路，源极分别连接场效应管P27(27)、场效应管 P28(28)、场效应管P29(29)、场效应管P30(30)、场效应管P31(31)、场效应管P32(32)的漏极，所述场效应管P21(21)的源极和场效应管P27(27) 的漏极，场效应管P22(22)的源极和场效应管P28(28)的漏极，场效应管P23 (23)的源极和场效应管P29(29)的漏极，场效应管P24(24)的源极和场效应管P30(30)的漏极，场效应管P25(25)的源极和场效应管P31(31)的漏极，场效应管P26(26)的源极和场效应管P32(32)的漏极，之间的连接线路上分别设有微带线M36(36)、微带线M37(37)、微带线M38(38)、微带线 M39(39)、微带线M40(40)、微带线M41(41)，所述微带线M36(36)、微带线M37(37)、微带线M38(38)、微带线M39(39)、微带线M40(40)、微带线M41(41)的下端均分别连接场效应管P27(27)、场效应管P28(28)、场效应管P29(29)、场效应管P30(30)、场效应管P31(31)、场效应管P32 (32)的漏极。

所述输出级电路包括电阻R33(33)和电容C34(34)，所述电阻R33(33) 的下端和电容C34(34)的左端均连接在漏端偏置电路上，电阻R33(33)的上端连接Vdd端，电容C34(34)的右端连接输出端OUT。

本实用新型中的两路不同的栅端偏置电路分别为两组场效应管场效应管 P21(21)至场效应管P26(26)和场效应管P27(27)至场效应管P32(32)提供栅极偏压Vg2和Vg1，本实用新型的信号通路上不含电容电阻等集总元件，使用无拐角的不同线宽的微带线来匹配各级中间电路，且场效应管的栅极偏压和漏级偏压端均连接有旁路电容，为了保证电路与系统的良好连接，本实用新型封装后的芯片的基板上设有通孔，通孔正面孔径80um，背面孔径为150um，这种截面呈梯形的通孔，可以使芯片更好的接地，同时减少寄生的电感。

图2至图7为本实用新型在片测试各指标图，测试环境为：Tamb＝25℃， VDD＝5V，Vg2＝1.5V，IDD＝180mA，Vg1＝0.0V，Vg2＝1.5V，如图2所示，输入回波损耗在0-35GHz较好，基本小于-10dB；在35-45GHz较差，小于-5dB。如图3 所示，小信号增益在典型值为16dB；如图4所示，输出回波损耗在整个工作频带内较好，均小于-10dB,典型值-17dB；如图5所示，稳定性系数在全频带内大于1，功率放大器稳定；如图6所示，噪声系数在5-35GHz内小于4dB；如图7 所示为1dB压缩输出功率典型值19dBm。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。