一种栅压切换双通道选择功率放大器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种栅压切换双通道选择功率放大器电路，通过设计匹配电路结构，把两个不同输出功率、不同工作频率的的匹配电路融合在一起。同时，将放大器电路末级管芯的栅压偏置网络分为两个，分别控制不同的末级管芯，通过切换栅压大小，实现双通道工作的单片集成功率放大器电路。利用本发明专利技术，可将两个不同输出功率、不同工作频率的功率放大器电路集成在一个芯片，大大降低了芯片设计成本，降低了系统复杂度，减小了匹配链路的损耗，提高系统应用的灵活度。的灵活度。的灵活度。

【技术实现步骤摘要】
一种栅压切换双通道选择功率放大器电路


[0001]本专利技术涉及单片微波集成电路，更具体地说，涉及一种栅压切换双通道选择功率放大器电路。

技术介绍

[0002]随着应用场景和需求的进一步复杂，对新一代雷达提出了更高的要求，要求实现多种功能一体化，系统复杂度大幅提升。常规的单功能雷达需要完成多个任务时需要多部雷达天线来完成，不仅占据大量空间，而且消耗大量资源。纯粹的宽带大功率化会导致发射链路性能降低，在有限的电源系统下，无法保证足够的探测距离。因此，根据不同任务需求进行工作模式的切换是解决该问题的一个很好方案。
[0003]常规的单功能功率放大器只能工作在一种状态下，输出固定功率，其末级与末前级电路见图1、图2。以末级管胞数为4为例，116为末级管芯栅压加电键合点，4个管芯103的栅都由同一栅压切换控制，末级匹配电路将103的输出阻抗匹配到50Ω，由此得到的功率放大器的工作频率和输出的功率为固定值。应用该单功能功放的雷达在完成探测、通信、干扰等任务时需要多部雷达天线来完成，不仅占据大量空间，而且消耗大量资源。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提供了一种栅压切换双通道选择功率放大器电路。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种栅压切换双通道选择功率放大器电路，包括衬底，形成于衬底上的栅压切换末前级匹配网络电路、有源区、大小功放高效率共用末级匹配电路、第一栅压加电压块VG1和第二栅压加电压块VG2，所述栅压切换末前级匹配网络电路与所述有源区连接后接入所述大小功放高效率共用末级匹配电路，所述有源区包括镜像分布的两组末级管芯：第一末级管芯FET1、第二末级管芯FET2、第四电容C4和第六电容C6，所述第一末级管芯FET1的栅极分别与第四电容C4的一端、栅压加电压块VG1连接，所述第二末级管芯FET2的栅极分别与第六电容C6的一端、第二栅压加电压块VG2连接，第四电容、第六电容的另一端接地，所述栅压加电压块输出不同的馈电电压控制末级管芯的工作个数，从而控制大小功放高效率共用末级匹配电路输出不同的功率。
[0007]优选地，所述镜像分布的两组末级管芯均包括2
n
个依次并联的单结晶体管。
[0008]优选地，所述大小功放高效率共用末级匹配电路包括第一电路单元M1、第二电路单元M2、第二电容C2和第三电容C3，所述第一电路单元M1与第二电路单元M2镜像分布，所述第一电路单元M1包括MIN电容C1、第一微带线L1、第二微带线L2和第三微带线L3，所述第一电路单元M1中MIM电容C1、第一微带线L1、第二微带线L2依次串联，直流馈电电路网络键合压点VD接入MIM电容C1和第一微带线L1的公共端，所述第一微带线L1和第二微带线L2的公共端接入所述微带线L3的中点，所述第三微带线L3的一端接入所述第一末级管芯FET1的漏
极，另一端接入所述第二末级管芯FET2的漏极，第一电路单元M1中的微带线L2和第二电路单元M2中的镜像的微带线相互连接，第二微带线L2的公共端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端作为输出端，第二微带线L2分别与第三电容C3的公共端、第二电容C2连接后接地。
[0009]优选地，第一电路单元M1和第二电路单元M2内各镜像点的微波功率信号幅度和相位一致。
[0010]优选地，所述栅压切换末前级匹配网络电路包括第三电路单元M3、第四电路单元M4、第八电容C8，所述第三电路单元M3与第四电路单元M4镜像分布，所述第三电路单元M3包括第51电容C51、第52电容C52、第七电容C7和第四微带线L4，所述第51电容C51的一端接入所述第一末级管芯FET1的栅极，第52电容C52的一端接入所述第二末级管芯FET2的栅极，所述第51电容C51的另一端与第52电容C52的另一端连接，第51电容C51和第52电容C52的公共端分别与第七电容C7的一端、第四微带线L4的一端连接，第七电容的另一端作为信号的输出端。
[0011]优选地，输入信号经过第51电容C51和第52电容C52后分两路输入第一末级管芯FET1和第二末级管芯FET2，第51电容C51和第52电容C52对末级管芯FET1和末级管芯FET2进行栅压隔离，切换栅压模式。
[0012]优选地，两个栅压加电压块VG1和VG2输出工作馈电电压时，末级管芯FET1和末级管芯FET2正常工作，此时电路处于大功率模式，电压块VG1输出截止馈电电压时，末级管芯FET1截止，此时电路处于小功率模式。
[0013]优选地，大功率工作模式频率为8
‑
12GHz，输出功率20W；小功率工作模式频率为6
‑
18GHz，输出功率38dBm。
[0014]优选地，所述栅压切换双通道选择功率放大器电路采用GaAs或GaN材料作为基片。
[0015]优选地，栅压切换双通道选择功率放大器电路芯片由0.25μm或者0.2μm工艺制作，衬底厚80μm，上表面金层厚3.3μm。
[0016]采用上述技术方案带来的技术效果：
[0017]设计出一种拓扑电路结构，将不同频率、不同输出功率的输出电路融合在一起，实现宽带匹配电路双通道选择，减小放大器输出匹配网络的损耗。
[0018]将管芯的栅偏置电路进行分离，只需控制栅压就可以实现双通道选择的目的，降低了系统复杂度，同时也减小了匹配链路的损耗。
[0019]栅压根据不同任务需求进行切换，满足新一代多功能雷达，实现多功能一体化的需求。
附图说明
[0020]图1是传统单输出微波、毫米波单片集成功率放大器电路版图；
[0021]图2是传统单输出微波、毫米波单片集成功率放大器电路示意图；
[0022]图3是本专利技术多功能微波、毫米波单片集成功率放大器电路版图；
[0023]图4是本专利技术多功能微波、毫米波单片集成功率放大器电路示意图；
[0024]图5是栅压切换功率放大器的输出功率图。
具体实施方式
[0025]以下将结合附图，对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0026]本专利技术公开了一种栅压切换双通道选择功率放大器电路，该电路包括大小功放高效率共用末级匹配电路、可以进行栅压切换的末前级匹配网络以及前级匹配网络。如图3所示。
[0027]电路的末级匹配电路从管芯FTE1和FET2的漏极经过微带合成后，由M1、M2两个镜像电路单元和C2，C3组成，两个单元内各镜像点的微波功率信号幅度、相位一致。
[0028]以末级管胞数为4为例，当工作在大功率模式时，管胞FTE1和FET2均正常工作，末级匹配电路将末级管芯FTE1和FET2的输出阻抗匹配到50Ω，微带分支线L31，L32与管芯FTE1和FET2串联组成末级匹配电路。当工作在小功率模式时，管胞FET2正常工作，FTE1截止，末级匹配电路将末级管芯FET2的输出阻抗匹配到50Ω，微带线L31，L32与截止状态下的管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种栅压切换双通道选择功率放大器电路，其特征在于，包括衬底，形成于衬底上的栅压切换末前级匹配网络电路、有源区、大小功放高效率共用末级匹配电路、第一栅压加电压块VG1和第二栅压加电压块VG2，所述栅压切换末前级匹配网络电路与所述有源区连接后接入所述大小功放高效率共用末级匹配电路，所述有源区包括镜像分布的两组末级管芯：第一末级管芯FET1、第二末级管芯FET2、第四电容C4和第六电容C6，所述第一末级管芯FET1的栅极分别与第四电容C4的一端、栅压加电压块VG1连接，所述第二末级管芯FET2的栅极分别与第六电容C6的一端、第二栅压加电压块VG2连接，第四电容、第六电容的另一端接地，所述栅压加电压块输出不同的馈电电压控制末级管芯的工作个数，从而控制大小功放高效率共用末级匹配电路输出不同的功率。2.根据权利要求1所述一种栅压切换双通道选择功率放大器电路，其特征在于，所述镜像分布的两组末级管芯均包括2
n
个依次并联的单结晶体管。3.根据权利要求1所述一种栅压切换双通道选择功率放大器电路，其特征在于，所述大小功放高效率共用末级匹配电路包括第一电路单元M1、第二电路单元M2、第二电容C2和第三电容C3，所述第一电路单元M1与第二电路单元M2镜像分布，所述第一电路单元M1包括MIN电容C1、第一微带线L1、第二微带线L2和第三微带线L3，所述第一电路单元M1中MIM电容C1、第一微带线L1、第二微带线L2依次串联，直流馈电电路网络键合压点VD接入MIM电容C1和第一微带线L1的公共端，所述第一微带线L1和第二微带线L2的公共端接入所述微带线L3的中点，所述第三微带线L3的一端接入所述第一末级管芯FET1的漏极，另一端接入所述第二末级管芯FET2的漏极，第一电路单元M1中的微带线L2和第二电路单元M2中的镜像的微带线相互连接，第二微带线L2的公共端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端作为输出端，第二微带线L2分别与第三电容C3的公共端、第二电容C2连接后接地。4.根据权利要求3所述一种栅压切换双通道选择功率放大器电路，其特征在于，第一电路单元M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文龙，陶洪琪，余旭明，高卓远，
申请(专利权)人：中电国基南方集团有限公司，
类型：发明
国别省市：