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1、(10)申请公布号 CN 103178794 A(43)申请公布日 2013.06.26CN103178794A*CN103178794A*(21)申请号 201310115430.3(22)申请日 2013.04.03H03F 3/20(2006.01)(71)申请人成都雷电微力科技有限公司地址 610041 四川省成都市高新区石羊工业园(72)发明人管玉静 袁野 黄枭祺(74)专利代理机构四川力久律师事务所 51221代理人王芸 熊晓果(54) 发明名称单芯片功率放大器(57) 摘要本发明涉及集成电路设计、制造技术领域，特别涉及一种广泛用于W波段毫米波各类有源雷达组件及通信系统的单芯片功率。
2、放大器。一种单芯片功率放大器，其在单芯片上集成有输入匹配电路，输入匹配电路的输入端连接外部信号输入源，其输出端顺次串接四级晶体管放大器、输出匹配及功率合成电路后向外输出，所述四级晶体管放大器包括依次级联的第一级、第二级、第三级、第四级晶体管放大器。本发明的单芯片功率放大器可广泛用于W波段各类有源雷达组件及毫米波通信系统等领域，其工作频段宽，且全频段性能稳定，有效降低了芯片面积并减小损耗，实现芯片高功率输出。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)申请公布号 CN 1031787。
3、94 ACN 103178794 A1/1页21.单芯片功率放大器，其在单芯片上集成有输入匹配电路，输入匹配电路的输入端连接外部信号输入源，其输出端顺次级联四级晶体管放大器、输出匹配及功率合成电路后向外输出，其特征在于：所述四级晶体管放大器包括第一级晶体管放大器、第二级晶体管放大器、第三级晶体管放大器、第四级晶体管放大器，各级晶体管放大器通过匹配电路依次级联，各级晶体管放大器分别包括三极管、三级滤波电路，所述三极管的集电极和基极通过三级滤波电路与供电端连接，所述第一级和第二级晶体管放大器分别包括一个三极管，第三级晶体管放大器包括两个并联的三极管，第四级晶体管放大器包括四个并联的三极管。2.根据。
4、权利要求1所述的单芯片功率放大器，其特征在于：所述各级晶体管放大器中并联三极管的基极之间连接有电阻，集电极之间也连接有电阻。3.根据权利要求2所述的单芯片功率放大器，其特征在于：所述第三级晶体管放大器中两个并联三极管的基极之间连接有电阻，集电极之间也连接有电阻；第四级晶体管放大器中四个并联三极管的基极之间连接有电阻，集电极之间也连接有电阻。4.根据权利要求2或3所述的单芯片功率放大器，其特征在于：所述电阻为奇模电阻。5.根据权利要求1所述的单芯片功率放大器，其特征在于：所述第二级、第三级、第四级晶体管放大器之间的匹配电路为一体化的功分及匹配电路。6.根据权利要求1所述的单芯片功率放大器，其特征。
5、在于：所述单芯片功率放大器采用MMIC工艺制造。7.根据权利要求1所述的单芯片功率放大器，其特征在于：所述四级晶体管放大器为四级pHEMT晶体管放大器。8.根据权利要求1所述的单芯片功率放大器，其特征在于：所述三级滤波电路为三级RC滤波电路。权 利 要 求 书CN 103178794 A1/3页3单芯片功率放大器技术领域0001 本发明涉及集成电路设计、制造技术领域，特别涉及一种广泛用于W波段各类有源雷达组件及毫米波通信系统的单芯片功率放大器。背景技术0002 功率放大器是卫星通信、雷达通信等领域中高灵敏度接收机的关键部件，通过功率放大器，从而实现信号的放大及功率的输出。0003 单片微波集成。
6、电路（MMIC）因其电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、功率大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点，成为设计制造毫米波功率放大集成电路的最佳选择之一。采用MMIC工艺技术的W波段功率放大器在无线通信、雷达及毫米波成像等军民用途中有着广泛的应用。功率放大器设计中的一个重点和难点是电路的稳定性问题，因为在较低频段内有很高的增益及噪声，所以很容易引发低频振荡，使整个电路不能稳定工作。0004 为了使电路稳定，通常需要在多级放大器的级与级之间加入匹配电路，传统的匹配电路为阻容耦合电路，这种耦合电路采用比较小的电阻和电容即可使电路达到稳定，但这种耦合电路需占用较大的电路面积，且该匹配电路是窄带结构，。
7、宽带性能较差，很难满足W波段功率放大器中对匹配电路的宽带要求，难以实现放大器的高功率输出。发明内容0005 本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种利用MMIC工艺制造的工作在W波段的单芯片功率放大器。0006 为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：单芯片功率放大器，其在单芯片上集成有输入匹配电路，输入匹配电路的输入端连接外部信号输入源，其输出端顺次级联四级晶体管放大器、输出匹配及功率合成电路后向外输出，所述四级晶体管放大器包括第一级晶体管放大器、第二级晶体管放大器、第三级晶体管放大器、第四级晶体管放大器，各级晶体管放大器通过匹配电路依次级联，各级晶体管放大器分别包括三极管、三级滤。
8、波电路，所述三极管的集电极和基极通过三级滤波电路与供电端连接，所述第一级和第二级晶体管放大器分别包括一个三极管，第三级晶体管放大器包括两个并联的三极管，第四级晶体管放大器包括四个并联的三极管。0007 上述单芯片功率放大器中，所述各级晶体管放大器中并联三极管的基极之间连接有电阻，集电极之间也连接有电阻。0008 上述单芯片功率放大器中，所述第三级晶体管放大器中两个并联三极管的基极之间连接有电阻，集电极之间也连接有电阻；第四级晶体管放大器中四个并联三极管的基极之间连接有电阻，集电极之间也连接有电阻。0009 上述单芯片功率放大器中，所述电阻为奇模电阻，可有效防止奇模振荡。0010 上述单芯片功率。
9、放大器中，所述第二级、第三级、第四级晶体管放大器之间的匹配电路为一体化的功分和匹配电路，所述一体化的功分和匹配电路即将功分和匹配一体化实说 明 书CN 103178794 A2/3页4现。 0011 上述单芯片功率放大器中，所述单芯片功率放大器采用MMIC工艺制造。由于MMIC的衬底材料的电子迁移率较高、禁带宽度宽、工作温度范围大、微波传输性能好，所以MMIC具有电路损耗小、噪声低、频带宽、动态范围大、附加效率高、抗电磁辐射能力强等特点。0012 上述单芯片功率放大器中，所述四级晶体管放大器为四级pHEMT晶体管放大器。0013 上述单芯片功率放大器中，所述三级滤波电路为三级RC滤波电路。 0。
10、014 本发明提供的单芯片功率放大器，在实际应用中与MMIC工艺完全兼容，单芯片中的四级晶体管放大器，通过外围供电电路控制Vd、Vg的电压，各级晶体管放大器的集电极和基极供电均采用三级RC滤波电路，分别针对各频率进行逐级滤波，再配以片外芯片电容，保证芯片的全频段稳定，从而可以有效抑制在W波段低噪声放大器中常见的低频振荡，提高了W波段低噪声放大器的稳定性和宽带性能。各级晶体管放大器采用不同数量的三极管，以1:2的比例推动，级间有一体化的功分和匹配电路，使输出阻抗匹配及功率合成电路一体化实现，有效降低芯片面积并减小损耗，实现芯片高功率输出。0015 与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的单芯片。
11、功率放大器可广泛用于W 波段各类有源雷达组件及毫米波通信系统等领域，其工作频段宽，且全频段性能稳定，有效降低了芯片面积并减小损耗，实现芯片高功率输出。附图说明0016 图1为本发明的电路连接框图。0017 图2为图1中四级晶体管放大器的电路连接框图。0018 图中标记：1-单芯片，2-输入匹配电路， 3-四级晶体管放大器，3.1-第一级晶体管放大器，3.2-第二级晶体管放大器，3.3-第三级晶体管放大器，3.4-第四级晶体管放大器，4-输出匹配及功率合成电路，5-三极管，6-三级RC滤波电路，7-功分及匹配电路，8-奇模电阻。具体实施方 式0019 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的。
12、说明。0020 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。0021 实施例1如附图1、附图2所示，本实施例的单芯片功率放大器，其在单芯片1上集成有输入匹配电路2，输入匹配电路2的输入端连接外部信号输入源，其输出端顺次串接四级晶体管放大器3、输出匹配及功率合成电路4后向外输出，所述四级晶体管放大器3包括依次级联的第一级晶体管放大器3.1、第二级晶体管放大器3.2、第三级晶体管放大器3.3、第四级晶体管放大器3.4，第一级晶体管放大器3.1与第二级晶体管放大器3.2通过匹配。
13、电路级联，第二级、第三级、第四级晶体管放大器通过一体化的中间级功分及匹配电路7依次级联，所述第一级晶体管放大器3.1、第二级晶体管放大器3.2、第三级晶体管放大器3.3、第四级晶体管放大器3.4分别包括三极管5、三级RC滤波电路6，所述三极管5的集电极和基极分别通说 明 书CN 103178794 A3/3页5过三级RC滤波电路6与供电端连接，所述第一级晶体管放大器3.1和第二级晶体管放大器3.2分别包括一个三极管5，第三级晶体管放大器3.3包括两个并联的三极管5，第四级晶体管放大器3.4包括四个并联的三极管5，所述第三级晶体管放大器3.3中两个并联三极管的基极之间连接有奇模电阻8，两个并联三。
14、极管的集电极之间也连接有奇模电阻8；第四级晶体管放大器3.4中四个并联三极管的基极之间连接有奇模电阻8，四个并联三极管的集电极之间也连接有奇模电阻8。0022 本实施例采用MMIC工艺制造，单芯片功率放大器实际应用中与MMIC工艺完全兼容，单芯片中的四级晶体管放大器3，通过外围供电电路控制Vd、Vg电压，各级晶体管放大器的Vd1Vd4和Vg1Vg4供电均采用三级RC滤波电路6，分别针对80100GHz、3090GHz、1040GHz进行逐级滤波，再配以片外芯片电容，保证芯片的全频段稳定，从而可以有效抑制在W波段低噪声放大器中常见的低频振荡，提高了W波段功率放大器的稳定性和宽带性能。该芯片中采用。
15、了四级pHEMT晶体管放大器，各级晶体管放大器采用不同数量的三极管，第二级、第三级、第四级晶体管放大器中的三极管以1:2的比例推动，且晶体管之间连接有一体化的中间级功分及匹配电路7，能够使输出阻抗匹配及功率合成电路一体化实现，有效降低芯片面积并减小损耗，实现芯片高功率输出。 0023 本实施例可广泛用于W_波段各类有源雷达组件及毫米波通信系统领域，其工作频段在88GHz95GHz内，且性能稳定，有效减小了芯片面积并降低损耗，实现芯片高功率输出。0024 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说 明 书CN 103178794 A1/2页6图1说 明 书 附 图CN 103178794 A2/2页7图2说 明 书 附 图CN 103178794 A。