一种谐波融合的分布式放大器的制作方法

本发明属于射频单片微波集成电路（mmic）。

背景技术：

1、宽带功率mmic器件以其体积小、功率大、一致性好、可靠性高等优势，广泛应用于现代雷达、仪器仪表等系统中。如何在更宽频带，实现更大的输出功率，一直是学术界和工业界研究的热点课题。

2、传统的超宽带放大器芯片实现方式有电抗匹配放大器、负反馈放大器和分布式放大器三种拓扑结构。

3、电抗匹配式结构灵活多样、阻抗匹配精准，输出功率大和效率高等优势，但带宽通常小于3个倍频程，尤其是大功率功放，随着带宽的扩展，效率急剧下降，对于十倍频以上的高功率高效率放大器，电抗式匹配结构已难以实现。

4、负反馈式放大器可有效的拓展带宽，带宽达十倍频以上，同时有着较好的输入和输出驻波，但效率低，只适合小功率驱动放大器的设计。

5、分布式放大器其频带宽度能达到几十倍频程，同时输入驻波比和输出驻波比小，结构简单易实现，但传统分布式放大器由于栅极人工传输线和漏极人工传输线相速不一致导致能量合成效率较低，且传统分布式放大器对每一级晶体管并未进行高功率、高效率的匹配，也就是单个晶体管并没有发挥出自身最大的输出能量，进而导致整体分布式放大器的效率进一步降低。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种谐波融合的分布式放大器。

2、技术方案：本发明提供了一种谐波融合的分布式放大器，包括漏极偏置电路，n个功率输出单元，输入隔直电容，输出隔直电容以及栅极偏置电路；

3、所述n个功率输出单元中每个功率传输单元的结构相同，第n个功率输出单元包括漏微带线, 栅微带线, 稳定网络，谐波匹配网络以及晶体管，n=1,2,…,n；所述晶体管的栅极与源级之间通过谐波匹配网络相互连接；晶体管的栅极与稳定网络的一端连接，稳定网络的另外一端作为第n个功率输出单元的第一输出端与栅微带线的一端以及第n+1个功率输出单元的第一输入端连接，栅微带线的另外一段作为第n个功率输出单元的第一输入端；晶体管的漏极作为第n个功率输出单元的第二输入端连接漏微带线的一端和第n-1个功率输出单元的第二输出端，漏微带线的另外一端作为第n个功率输出单元的第二输出端连接第n+1个功率输出单元的第二输入端；

4、当n=1时，第一个功率输出单元的第一输入端连接输入隔直电容；当n=n时，第n个功率输出单元的第一输出端连接栅极偏置电路；第二输出端连接输出隔直电容；

5、所述漏极偏置电路与任意一个功率输出单元的第二输入端连接。

6、进一步的，所述谐波匹配网络包括第一微带线和第一电容，第一微带线的一端连接晶体管的栅极，另外一端通过第一电容连接晶体管的源级。

7、进一步的，所述谐波匹配网络包括电感和第一电容，电感的一端连接晶体管的栅极，另外一端通过第一电容连接晶体管的源级。

8、进一步的，所述稳定网络包括相互并联的第二电容和第一电阻。

9、进一步的，所述栅极偏置电路包括第二微带线，第二电阻，第三电容和第一直流电源；第二微带线一端连接第n个功率输出单元，另外一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另外一端连接第三电容的一端和第一直流电源，第三电容的一端的另外一端接地。

10、进一步的，所述漏极偏置电路包括第三微带线，第四电容和第二直流电源；所述第三微带线的一端连接任意一个功率输出单元的第二输入端连接，另外一端连接第四电容的一端和第二直流电源，第四电容的另外一端接地。

11、有益效果：本发明提出了一种谐波融合高效率分布式放大器结构，在传统分布式放大器结构上引入谐波匹配网络，极大的提高了超宽带下的效率性能。应用本发明所述的谐波融合结构的分布式放大器实现了在2~18ghz超宽频带内10w的功率输出，实现了全频带内25%的功率附加效率。

技术特征：

1.一种谐波融合的分布式放大器，其特征在于，包括漏极偏置电路，n个功率输出单元，输入隔直电容，输出隔直电容以及栅极偏置电路；

2.根据权利要求1所述的一种谐波融合的分布式放大器，其特征在于，所述谐波匹配网络包括第一微带线和第一电容，第一微带线的一端连接晶体管的栅极，另外一端通过第一电容连接晶体管的源级。

3.根据权利要求1所述的一种谐波融合的分布式放大器，其特征在于，所述谐波匹配网络包括电感和第一电容，电感的一端连接晶体管的栅极，另外一端通过第一电容连接晶体管的源级。

4.根据权利要求1所述的一种谐波融合的分布式放大器，其特征在于，所述稳定网络包括相互并联的第二电容和第一电阻。

5.根据权利要求1所述的一种谐波融合的分布式放大器，其特征在于，所述栅极偏置电路包括第二微带线，第二电阻，第三电容和第一直流电源；第二微带线一端连接第n个功率输出单元，另外一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另外一端连接第三电容的一端和第一直流电源，第三电容的一端的另外一端接地。

6.根据权利要求1所述的一种谐波融合的分布式放大器，其特征在于，所述漏极偏置电路包括第三微带线，第四电容和第二直流电源；所述第三微带线的一端连接任意一个功率输出单元的第二输入端连接，另外一端连接第四电容的一端和第二直流电源，第四电容的另外一端接地。

技术总结
本发明公开了一种谐波融合的分布式放大器，该放大器电路在传统分布式放大器结构基础上融合了谐波匹配技术。其中分布式放大器结构利用外部电感吸收作为功率基本单元的晶体管的内部寄生电容，形成漏极人工传输线和栅极人工传输线，解决了超宽带难匹配的问题，具有十个倍频程带宽的显著优势，在此基础上针对分布式结构中每一级晶体管进行精准输入阻抗谐波匹配，在不影响输出功率的情况下，极大的提高超宽带分布式功率放大器的效率性能。

技术研发人员：张巍,林支慷,吴瑞南,叶川,陶洪琪
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5