一种12-19GHz宽带功率放大器的制作方法

本实用新型涉及功率放大器技术领域，具体为一种12-19ghz宽带功率放大器。

背景技术：

功率放大器目前已经广泛的应用于空间电子、雷达、卫星、公路交通、民航系统、电子对抗、通信系统等多种尖端科技中，功率放大器目前广泛采用采用gan或gaas器件，具有体积小、效率高、易集成、使用方便等优点。

在无线通信领域，发射机所消耗的功率主要取决于射频功率放大器，但在传统的功率放大器设计中，其带宽与功率、效率均互为取舍关系，宽带的实现必然牺牲效率和功率，故宽带与功率、效率的兼顾一直是功率放大器设计的难点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种12-19ghz宽带功率放大器，以解决上述背景技术中提出的问题。所述12-19ghz宽带功率放大器，由三级放大器构成，每级管子尺寸的比例为1：2：8，放大器输入采用负反馈结构，输出匹配采用三极管管子的功率最佳阻抗点进行12-19ghz匹配，本结构具有带宽宽、驻波低、增益高、功率大和效率高、尺寸小等优点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种12-19ghz宽带功率放大器，电路包含三级放大器，每级放大器共轭级间匹配电路，第一级放大器输入采用串联电阻，同时加入负反馈电路，第三级放大器输出连接输出匹配电路。

优选的，每级放大器均基于三极管放大。

优选的，串联电阻连接输入匹配电路，该输入匹配电路包括隔直电容，与隔直电容串联的传输线以及与串联的微带线连接的偏置电路，该隔直电容连接射频输入端。

优选的，级间匹配电路包括隔直电容，该隔直电容一端连接到第一级三极管漏极，另一端串联传输线连接到第二级三极管栅极，还包括连接到隔直电容与串联的传输线之间的偏置电路、并联电容。

优选的，负反馈电路包括依次串联的电阻、电感、电容，该电阻连接到第一级三极管栅极，该电容连接到第一级三极管漏极。

优选的，第三级三极管包括相同的支路，每个支路包括两个并联的三极管，两个支路的并联的三极管栅极连接到上一级三极管的漏极，两个支路的并联的三极管漏极通过串联传输线后连接输出匹配电路。

优选的，输出匹配电路包括两组偏置电路、两组电容、传输线以及隔直电容，其中该偏置电路、电容分别并联到到支路上，传输线输入连接到并联的三极管漏极串联的传输线上，输出与隔直电容连接，该隔直电容连接射频输出端。

优选的，偏置电路包括传输线及其并联的接地电容、直流电源。

优选的，第一至三极三极管的尺寸比例为1∶2∶8。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型电电路包含三级放大器，第一级输入采用串联电阻，同时加入负反馈电路，获得电路稳定性及良好的输入驻波；级间进行共轭匹配，获得最大增益及增益平坦度以及良好的带外抑制。而输出匹配采用三极管管子的功率最佳阻抗点进行功率匹配，达到12-19ghz带内功率、效率匹配良好。

本实用新型电路具有在保证12-19ghz频带的前提下输出功率和效率有显著提高，输入输出驻波佳，电路尺寸比较小，易集成使用。

附图说明

图1为本实用新型电路结构示意图；

图2为本实用新型输入匹配电路的放大图；

图3为本实用新型输出匹配电路的对称分支的放大图；

图4为本实用新型电路的增益及增益平坦度测试图；

图5为本实用新型电路的输出功率1db压缩点测试图；

图6为本实用新型电路的输出饱和功率测试图；

图7为本实用新型电路的输入反射系数测试图；

图8为本实用新型电路的输出反射系数测试图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

请参阅图1～8，本实用新型提供一种技术方案：

一种12-19ghz宽带功率放大器，该放大器的电路采用三级放大器，第一级放大器输入采用串联电阻，同时加入负反馈电路，获得电路稳定性及良好的输入驻波。输出采用两组串联传输线、并联电容匹配网络，将输出端口50欧姆阻抗匹配到管子功率最佳阻抗点。

射频信号经输入匹配电路、第一级三极管放大、级间匹配电路、第二级三极管放大、级间匹配电路，第三级三极管放大，输出匹配电路后输出。

参见图1，传输线(微带线)为tl2～tl34，第一级、二级三极管device1、device2，第一级三极管包括device3～device6，隔直电容c21、c8、c11、c20，其余为并联电阻，直流电源src1、src2、src4、src9、src10、src11、src12、src13；具体的：射频信号由射频输入端in输入并经过c21，输入由tl34、tl2、tl3构成的输入匹配电路进入到device1进行放大，然后经过级间匹配电路：即tl5、l2、c8、tl6、tl7进入到device2栅极，并放大，然后再进入到级间匹配电路，其中一由：l4、c11、tl10、tl11、tl16、tl20后分别进入到tl12、tl13进入device3、device4的栅极，另一路由tl11进入到tl17、tl19后分别进入到tl15、tl14进入device5、device6的栅极，其中device3、device4并联、device5、device6并联，并联后的栅极(通过级间匹配电路)与上一级三极管连接，并联后的漏极连接到输出匹配电路，即连接tl22、tl30以及tl27、tl31然后再连接tl32，tl32连接tl32、c20最后由射频输出端out输出。其中：偏置电路如图3所示，包括传输线(tl4、tl8、tl9、tl18、tl21、tl28、tl29)及其并联的接地电容(c4、c9、c10、c13、c14、c15、c16)、直流电源(src1、src2、src4、src9、src10、src11、src12、src13)，device1输入采用串联电阻r1，同时加入负反馈电路，该负反馈电路包括r2、l1和c5依次串联，其中r2连接到device1栅极，c5连到device1漏极。

以下结合图1对本实用新型作进一步的说明：

1、放大器采用三级三极管电路，实现高增益要求；

2、第一级管子与第二级管子的尺寸比例为1：2，第一级管子与第二级管子之间经过偏置电路、隔直电容、串联传输线，并联电容等组成合适的共轭匹配网络；第二级和第三级管子大小尺寸(栅宽*栅指数)比例为2：8，第二级和第三级管子之间经过偏置电路、隔直电容、串联传输线，并联电容等组成合适的共轭匹配网络，达到最高的功率传输；

3、第一级管子栅极串联一个小电阻r1，同时第一级管子栅极经过一电阻r2、l2、c5与第一级管子的漏极相连接，通过优化这个负反馈网络及输入匹配网络，达到12g-19ghz频带内良好的输入驻波和增益平坦度；

4、电路第三级采用4个相同尺寸的管子，管子3、管子4并联后经过一支路，该支路包含一偏置电路，串联一传输线、并联一电容；管子5、管子6并联后经过相同的支路，两相同支路经过相同的传输线合成后再并联一电容、串联传输线，最后通过合适的隔直电容连接射频输出端；输出的匹配网络主要是将射频端口阻抗50欧姆匹配到管子的最佳功率阻抗点上，实现管子最大功率的传输。(见图3)；

5、根据图1的电路结构，选择适当匹配后，设计的12-19ghz宽带功率放大器的实际测试结果参见图4-8。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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所附权利要求及其等同物限定。