一种低通匹配结构的高线性GaN内匹配功率管制造技术

本技术公开了一种低通匹配结构的高线性GaN内匹配功率管，包括四路单胞电路、输入合成网络、栅极偏置网络、输出合成网络和漏极偏置网络，四路单胞电路并联连接；单胞电路的一端与输入合成网络和栅极偏置网络连接，另一端与输出合成网络和漏极偏置网络连接；每个单胞电路包括GaN功率管芯、输入LC匹配网络、输出LC匹配网络；GaN功率管芯输入端口与输入合成网络、栅极偏置网络连接，输入合成网络与输入端连接；GaN功率管芯输出端口与输出合成网络、漏极偏置网络连接，所述输出合成网络与输出端连接；微波信号由输入端进入GaN功率管芯放大信号后由输出端输出大功率信号。本技术能提高GaN HEMT器件的线性指标。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微波功率放大器，尤其涉及一种低通匹配结构的高线性gan内匹配功率管。

技术介绍

1、微波功率放大器作为无线通信系统中最重要的有源模块，对整个系统的性能有着非常重要的影响，其性能的好坏直接影响着系统的通信质量。为了进一步提高通信质量，微波功率放大器面临着越来越高的线性度的挑战，高线性化技术成为射频功率放大器的关键技术。

2、微波功率放大器的芯片是制作功率放大器的核心材料，此芯片的性能直接影响功率放大器的性能。第一代半导体硅(si)以及相关的集成电路导致了现代产业革命的出现，深刻地影响着现代社会生活的许多方面，在si之后，第二代半导体砷化镓(gaas)等化合物半导体材料由于其具有更高电子迁移率、极易产生异质结等优点，其器件和集成电路在通信等领域起着相当重要的作用。随着无线通信设备对半导体器件小型化、低成本、高性能等要求的不断提高，促进了基于新型半导体材料的新功率型器件的发展，同时也给功率器件的线性化提供更多选择。上世纪末期，宽禁带半导体材料(第三代半导体氮化镓(gan))由于具有禁带宽度宽、电子饱和速度高、热导率高等优点，成为了高频大功率器件和系统的研究热点。因此，随着新功率放大器的芯片材料和新器件的不断出现，给功率放大模块的线性化提升，必将提供更广泛的选择空间。

3、无线通信的发展离不开电子技术的进步，现代无线通信系统的发展向着高容量、高数据传输速率和高可靠性等方向发展，系统的线性要求越来越高，系统的体积却越来越小，这对系统中元器件的线性度和小型化提出了更高的要求。为了提高通信系统的线性度，最常用的方法是功率回退技术：用输出功率大的放大器降低其输出功率，使功率放大器工作在线性区，远离饱和状态，消耗较大直流功耗提高功率放大器的线性度。该方法设计简单且易于实现，但是由于远离饱和点，效率低；传统内匹配功率管输入输出偏置电路制作在功率管的外部，占用较大的面积，不利于功放模块的小型化。

技术实现思路

1、技术目的：为了解决现有技术存在的问题，本技术提供一种在不损失效率的情况下提升线性内匹配功率管的三阶交调指标，降低器件工作时直流热耗的低通匹配结构的高线性gan内匹配功率管。

2、技术方案：本技术的高线性gan内匹配功率管，包括四路单胞电路、输入合成网络、栅极偏置网络、输出合成网络和漏极偏置网络，四路单胞电路并联连接；单胞电路的一端与输入合成网络和栅极偏置网络连接，另一端与输出合成网络和漏极偏置网络连接；

3、每个单胞电路包括gan功率管芯、输入lc匹配网络、输出lc匹配网络；

4、gan功率管芯输入端口与输入lc匹配网络连接，输入lc匹配网络经第二级输入匹配电感分别与输入合成网络、栅极偏置网络连接，所述输入合成网络与输入端连接；

5、gan功率管芯输出端口与输出lc匹配网络，输出lc匹配网络经第二级输出匹配电感分别与输出合成网络、漏极偏置网络连接，所述输出合成网络与输出端连接；

6、微波信号由输入端进入gan功率管芯，gan功率管芯放大信号后由输出端输出大功率信号。

7、进一步，所述输入lc匹配网络包括第一级输入匹配电感和第一输入单层陶瓷电容，所述gan功率管芯栅极与第一级输入匹配电感连接；所述第一输入单层陶瓷电容一端与第一级输入匹配电感连接，另一端接地；

8、所述输出lc匹配网络包括第一级输出匹配电感和第一输出单层陶瓷电容，所述gan功率管芯漏极与第一级输出匹配电感连接；所述第一输出单层陶瓷电容一端与第一级输出匹配电感连接，另一端接地。

9、进一步，所述输入合成网络制作在陶瓷基板上，由输入隔离电阻、输入稳定电阻和输入阻抗变换电路组成；输入隔离电阻与输入阻抗变换电路并联连接，各单胞电路输入端之间分别通过一个输入隔离电阻连接；栅极偏置网络通过输入稳定电阻与第二级输入匹配电感连接；所述输入阻抗变换电路与输入端。

10、进一步，所述输出合成网络制作在陶瓷基板上，由输出隔离电阻和输出阻抗变换电路组成；输出隔离电阻与输出阻抗变换电路并联连接，各单胞电路输出端之间分别通过一个输出隔离电阻连接；所述输出阻抗变换电路与输出端连接。

11、进一步，所述第一级输入匹配电感、第二级输入匹配电感、第一级输出匹配电感、第二级输出匹配电感分别为金丝。

12、本技术的有益效果如下：

13、1、本技术中将偏置网络的电感l和内配功率管输入输出合成网络制作在同一个陶瓷基板上，其电感体积小、制作精度高；电容c采用单层陶瓷电容，其可靠性高、体积小；通过优化电感l和电容c的值控制器件电压、电流波形，抑制器件工作时候产生的谐波分量，在不损失器件效率的情况下提升线性功率管的三阶交调(im3)指标；

14、2、本技术中偏置网络起到馈电电路的作用，不需要外部额外增加馈电电路，降低了整个系统的面积，这样既能够抑制谐波分量，达到提高线性功率管线性指标的作用，又实现了系统的小型化。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种低通匹配结构的高线性GaN内匹配功率管，其特征在于，包括四路单胞电路、输入合成网络(103)、栅极偏置网络(104)、输出合成网络(106)和漏极偏置网络(107)，四路单胞电路并联连接；单胞电路的一端与输入合成网络(103)和栅极偏置网络(104)连接，另一端与输出合成网络(106)和漏极偏置网络(107)连接；

2.根据权利要求1所述低通匹配结构的高线性GaN内匹配功率管，其特征在于，所述输入LC匹配网络(102)包括第一级输入匹配电感(Lin1)和第一输入单层陶瓷电容(Cin1)，所述GaN功率管芯(101)栅极与第一级输入匹配电感(Lin1)连接；所述第一输入单层陶瓷电容(Cin1)一端与第一级输入匹配电感(Lin1)连接，另一端接地；

3.根据权利要求2所述低通匹配结构的高线性GaN内匹配功率管，其特征在于，所述输入合成网络(103)制作在陶瓷基板上，由输入隔离电阻(Rin2)、输入稳定电阻(Rin1)和输入阻抗变换电路(111)组成；输入隔离电阻(Rin2)与输入阻抗变换电路(111)并联连接，各单胞电路输入端之间分别通过一个输入隔离电阻(Rin2)连接；栅极偏置网络(104)通过输入稳定电阻(Rin1)与第二级输入匹配电感(Lin2)连接；所述输入阻抗变换电路(111)与输入端(108)。

4.根据权利要求2所述低通匹配结构的高线性GaN内匹配功率管，其特征在于，所述输出合成网络(106)制作在陶瓷基板上，由输出隔离电阻(Rout)和输出阻抗变换电路(112)组成；输出隔离电阻(Rout)与输出阻抗变换电路(112)并联连接，各单胞电路输出端之间分别通过一个输出隔离电阻(Rout)连接；所述输出阻抗变换电路(112)与输出端(109)连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述低通匹配结构的高线性GaN内匹配功率管，其特征在于，所述第一级输入匹配电感(Lin1)、第二级输入匹配电感(Lin2)、第一级输出匹配电感(Lout1)、第二级输出匹配电感(Lout2)分别为金丝。

...

【技术特征摘要】

1.一种低通匹配结构的高线性gan内匹配功率管，其特征在于，包括四路单胞电路、输入合成网络(103)、栅极偏置网络(104)、输出合成网络(106)和漏极偏置网络(107)，四路单胞电路并联连接；单胞电路的一端与输入合成网络(103)和栅极偏置网络(104)连接，另一端与输出合成网络(106)和漏极偏置网络(107)连接；

2.根据权利要求1所述低通匹配结构的高线性gan内匹配功率管，其特征在于，所述输入lc匹配网络(102)包括第一级输入匹配电感(lin1)和第一输入单层陶瓷电容(cin1)，所述gan功率管芯(101)栅极与第一级输入匹配电感(lin1)连接；所述第一输入单层陶瓷电容(cin1)一端与第一级输入匹配电感(lin1)连接，另一端接地；

3.根据权利要求2所述低通匹配结构的高线性gan内匹配功率管，其特征在于，所述输入合成网络(103)制作在陶瓷基板上，由输入隔离电阻(rin2)、输入稳定电阻(rin1)和输入阻抗变换电路(111)...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤茗凯，景少红，王帅，钟世昌，费凡，吕德程，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：新型
国别省市：