本發(fā)明屬于寬帶放大器領域,具體涉及一種可直接應用于微波單片機中的高平坦度寬帶放大器。
背景技術:
寬帶放大器可以在寬頻帶內對射頻信號進行放大,作為收發(fā)機的關鍵性部件,寬帶放大器的性能好壞對微波系統(tǒng)的性能有著決定性影響。寬帶放大器的應用,可以大大減少系統(tǒng)體積和功耗,滿足了現(xiàn)代通訊及工程領域對多倍頻程寬帶放大部件的需求,在電信、衛(wèi)星通信、微波測量儀器、電子監(jiān)視系統(tǒng)以及航天航空、電子對抗系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。
實現(xiàn)寬帶放大器的電路拓撲一般包括分布式放大器、雙輸入共柵共源放大器、反饋式達林頓放大器、平衡放大器、有損匹配放大器等,由于分布式拓撲結構具有工作頻帶寬、電壓駐波系數(shù)小、平坦度好。易于單片集成等特點,被越來越廣泛的應用于寬帶放大器設計中。
平坦度作為寬帶放大器的關鍵性指標,直接決定了寬帶放大器性能和應用,為了在整個工作頻帶內得到較好的平坦度,可以采用適當降低放大器增益等寬帶設計技術,對平坦度進行折中處理。但經(jīng)申請人研究發(fā)現(xiàn),隨著電路工作頻率接近人工傳輸線(即寬帶放大器中晶體管上對應傳輸線)的截止頻率,由于受到寬帶放大器中晶體管寄生參數(shù)的影響,寬帶放大器的平坦度不可避免會出現(xiàn)惡化。另一種方法是采用更小的工藝線寬,通過工藝的進步帶來更好的高頻特性,但工藝線寬變小也會帶來功率容限下降,電路成本上升等不可回避的問題。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供一種高平坦度寬帶放大器,以解決目前寬帶放大器存在的平坦度較差的問題。
根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面,提供一種高平坦度寬帶放大器,包括分布式放大器和反饋補償電路,所述反饋補償電路中各個反饋補償支路的一端分別連接所述分布式放大器中對應晶體管的控制端,另一端接地,所述反饋補償支路將對應大小的阻抗接入對應晶體管的控制端,以使所述晶體管的寄生參數(shù)為可變參數(shù),所述寄生參數(shù)影響人工傳輸線的截止頻率隨輸入信號頻率的變化而變化,從而對所述分布式放大器的平坦度進行優(yōu)化。
在一種可選的實現(xiàn)方式中,每個反饋補償支路都包括第一電阻、第一電感和第一電容,所述第一電阻與第一電感串聯(lián)后與所述第一電容并聯(lián),其中一個并聯(lián)節(jié)點連接所述分布式放大器中對應晶體管的控制端,另一個并聯(lián)節(jié)點接地。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,所述第一電阻為在區(qū)間500ω~5000ω取值的高值電阻,所述第一電感為在區(qū)間0.05nh~0.5nh取值的低值電感,所述第一電容為在區(qū)間0.5pf~3pf取值的低值電容。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,所述分布式放大器包括多個放大級電路、第一微帶線和第二微帶線,每個放大級電路都包括輸入微帶線、輸出微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第五微帶線、第一晶體管和第二晶體管,針對每個放大級電路,其第一晶體管的控制端連接對應反饋補償支路并用于接收射頻信號,第一端通過所述第三微帶線連接其輸出微帶線的第二端,其第一晶體管的第二端通過所述第四微帶線連接第二晶體管的第一端,所述第二晶體管的第二端通過所述第五微帶線接地,所述第二晶體管的控制端連接其輸入微帶線的第二端;
其中針對首個放大級電路,其輸出微帶線的第一端接地,第二端連接下一放大級電路中輸出微帶線的第一端,輸入微帶線的第一端用于接收輸入信號,第二端連接下一放大級電路中輸入微帶線的第一端;針對末尾放大級電路,其輸出微帶線的第一端連接上一放大級電路中輸出微帶線的第二端,第二端通過所述第一微帶線輸出信號,其輸入微帶線的第一端連接上一放大級電路中第二微帶線的第二端,第二端通過所述第二微帶線接地。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,針對中間放大級電路,其輸出微帶線的第一端連接上一放大級電路中輸出微帶線的第二端,第二端連接下一放大級電路中輸出微帶線的第一端,其輸入微帶線的第一端連接上一放大級電路中輸入微帶線的第二端,第二端連接下一放大級電路中輸入微帶線的第一端。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,所述分布式放大器還包括第一匹配電阻,針對首個放大級電路,其輸出微帶線的第一端通過所述第一匹配電阻接地。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,所述分布式放大器還包括第二匹配電阻,針對末尾放大級電路,其輸入微帶線的第二端通過所述第二微帶線和第二匹配電阻接地。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,所述反饋補償電路中對應反饋補償支路的一端與所述分布式放大器中晶體管的控制端之間設置有穩(wěn)定電阻。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,各個反饋補償支路的結構特性相同,其中各個反饋補償支路中第一電感、第一電容和第一電阻的結構特性分別相同。
在另一種可選的實現(xiàn)方式中,各個放大級電路中第一晶體管和第二晶體管的結構特性都相同,各個放大級電路中第三微帶線、第四微帶線和第五微帶線的結構特性分別相同,中間放大級電路和末尾放大級電路中輸入微帶線和輸出微帶線分別相同。
本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明通過向寬帶放大器中晶體管的控制端接入對應大小的阻抗,使得寬帶放大器中晶體管的寄生參數(shù)為可變參數(shù),使寄生參數(shù)影響的人工傳輸線的截止頻率隨輸入信號頻率的變化而變化,實現(xiàn)對分布式放大器平坦度的優(yōu)化;
2、本發(fā)明通過向各個放大級電路中共柵晶體管的柵極分別接入對應的反饋補償支路,并使反饋補償支路包括電感、電容和電阻,可以使共柵晶體管的柵極寄生參數(shù)不再是一個固定參量,而是隨著輸入信號頻率變化而變化的阻抗負載,從而可以使人工傳輸線的截止頻率隨輸入信號的變化而變化,實現(xiàn)對分布式放大器平坦度的優(yōu)化;
3、本發(fā)明通過使第一電阻為在區(qū)間500ω~5000ω取值的高值電阻,第一電感為在區(qū)間0.05nh~0.5nh取值的低值電感,第一電容為在區(qū)間0.5pf~3pf取值的低值電容,可以進一步方便對寬帶放大器的平坦度特性進行優(yōu)化;
4、本發(fā)明通過設置第一匹配電阻,可以對反向傳輸?shù)碾娏鬟M行吸收并耗散;
5、本發(fā)明通過設置第二匹配電阻,可以與第二微帶線結合,為寬帶放大器輸入端提供阻抗匹配;
6、本發(fā)明在對應反饋補償支路的一端與所述分布式放大器中晶體管的控制端之間設置有穩(wěn)定電阻,由此可以提高整體電路的穩(wěn)定性;
7、本發(fā)明通過對各個反饋補償支路和放大級電路中組件結構特征進行設計,可以保證各個放大級電路輸入/輸出傳輸線傳播相位一致,這樣就能使微波信號被各級放大單元逐次放大,并在輸出傳輸線上同相疊加。
附圖說明
圖1為本發(fā)明高平坦度寬帶放大器的一個實施例電路方框圖;
圖2為本發(fā)明高平坦度寬帶放大器的一個實施例電路圖;
圖3為本發(fā)明與傳統(tǒng)高平坦度寬帶放大器的平坦度對比示意圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明實施例中的技術方案,并使本發(fā)明實施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂,下面結合附圖對本發(fā)明實施例中技術方案作進一步詳細的說明。
在本發(fā)明的描述中,除非另有規(guī)定和限定,需要說明的是,術語“連接”應做廣義理解,例如,可以是機械連接或電連接,也可以是兩個元件內部的連通,可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,對于本領域的普通技術人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術語的具體含義。
參見圖1,為本發(fā)明高平坦度寬帶放大器的一個電路圖。該高平坦度寬帶放大器可以包括分布式放大器110和反饋補償電路120,所述反饋補償電路120中各個反饋補償支路121的一端分別連接所述分布式放大器110中對應晶體管的控制端,另一端接地,所述反饋補償支路121將對應大小的阻抗接入對應晶體管的控制端,以使所述晶體管的寄生參數(shù)為可變參數(shù),所述寄生參數(shù)影響人工傳輸線的截止頻率隨輸入信號頻率的變化而變化,從而對所述分布式放大器的平坦度進行優(yōu)化。
本實施例中,經(jīng)申請人研究發(fā)現(xiàn),隨著寬帶放大器輸入信號的頻率接近人工傳輸線的截止頻率,受到寬帶放大器中晶體管寄生參數(shù)的影響,寬帶放大器的平坦度不可避免地會出現(xiàn)惡化;另外,經(jīng)申請人研究發(fā)現(xiàn),寬帶放大器中晶體管寄生參數(shù)會影響人工傳輸線截止頻率的變化?;谏鲜鲅芯堪l(fā)現(xiàn),本發(fā)明通過向寬帶放大器中晶體管的控制端接入對應大小的阻抗,使得寬帶放大器中晶體管的寄生參數(shù)為可變參數(shù),使寄生參數(shù)影響的人工傳輸線的截止頻率隨輸入信號頻率的變化而變化,實現(xiàn)對分布式放大器平坦度的優(yōu)化。
參見圖2,為本發(fā)明高平坦度寬帶放大器的一個實施例電路圖。圖2與圖1所示高平坦度寬帶放大器的區(qū)別在于,每個反饋補償支路121都可以包括第一電阻、第一電感和第一電容,所述第一電阻與第一電感串聯(lián)后與所述第一電容并聯(lián),其中一個并聯(lián)節(jié)點連接所述分布式放大器110中對應晶體管的控制端,另一個并聯(lián)節(jié)點接地。
圖2與圖1所示高平坦度寬帶放大器的區(qū)別還在于,所述分布式放大器包括多個放大級電路、第一匹配電阻、第二匹配電阻、第一微帶線和第二微帶線,每個放大級電路都包括輸入微帶線、輸出微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第五微帶線、第一晶體管和第二晶體管,針對每個放大級電路,其第一晶體管的控制端連接對應反饋補償支路并用于接收射頻信號,第一端通過所述第三微帶線連接其輸出微帶線的第二端,其第一晶體管的第二端通過所述第四微帶線連接第二晶體管的第一端,所述第二晶體管的第二端通過所述第五微帶線接地,所述第二晶體管的控制端連接其輸入微帶線的第二端;
其中針對首個放大級電路,其輸出微帶線的第一端通過所述第一匹配電阻接地,第二端連接下一放大級電路中輸出微帶線的第一端,輸入微帶線的第一端用于接收輸入信號,第二端連接下一放大級電路中輸入微帶線的第一端;針對末尾放大級電路,其輸出微帶線的第一端連接上一放大級電路中輸出微帶線的第二端,第二端通過所述第一微帶線輸出信號,其輸入微帶線的第一端連接上一放大級電路中第二微帶線的第二端,第二端通過所述第二微帶線和第二匹配電阻接地;
針對中間放大級電路,其輸出微帶線的第一端連接上一放大級電路中輸出微帶線的第二端,第二端連接下一放大級電路中輸出微帶線的第一端,其輸入微帶線的第一端連接上一放大級電路中輸入微帶線的第二端,第二端連接下一放大級電路中輸入微帶線的第一端。
本實施例中,以分布式放大器中晶體管為hemt(highelectronmobilitytransistor,高電子遷移率晶體管)管為例。該分布式放大器的首個放大級電路可以包括hemt管m1b、hemt管m2b、輸入微帶線z2b、輸出微帶線z1b、第三微帶線z4b、第四微帶線z5b和第五微帶線z6b,其中hemt管m1b的柵極連接對應反饋補償支路并用于接收射頻信號,漏極通過第三微帶線z4b連接輸出微帶線z1b的第二端,源極通過第四微帶線z5b連接hemt管m2b的漏極,hemt管m2b的源極通過第五微帶線z6b接地,柵極連接輸入微帶線z2b的第二端,輸出微帶線z1b的第一端通過第一匹配電阻r1b接地,第二端連接下一放大級電路中輸出微帶線z3b的第一端,輸入微帶線z2b的第一端用于接收輸入信號vin,第二端連接下一放大級電路中輸入微帶線z7b的第一端。
該分布式放大器的中間放大級電路可以包括hemt管m3b、hemt管m4b、輸入微帶線z7b、輸出微帶線z3b、第三微帶線z9b、第四微帶線z10b和第五微帶線z11b,其中hemt管m3b的柵極連接對應反饋補償支路并用于接收射頻信號,漏極通過第三微帶線z9b連接輸出微帶線z3b的第二端,源極通過第四微帶線z10b連接hemt管m4b的漏極,hemt管m4b的源極通過第五微帶線z11b接地,柵極連接輸入微帶線z7b的第二端,輸出微帶線z3b的第一端連接上一放大級電路中輸出微帶線z1b的第二端,第二端連接下一放大級電路中輸出微帶線z8b的第一端,輸入微帶線z7b的第一端連接上一放大級電路中輸入微帶線z2b的第二端,第二端連接下一放大級電路中輸入微帶線z12b的第一端。
該分布式放大器的末尾放大級電路可以包括hemt管mnb、hemt管m(n+1)b、輸入微帶線(圖中未示出)、輸出微帶線(圖中未示出)、第三微帶線z[4+(n-1)*5]b、第四微帶線z[5+(n-1)*5]b和第五微帶線z[6+(n-1)*5]b。其中hemt管mnb的柵極連接對應反饋補償支路并用于接收射頻信號,漏極通過第三微帶線z[4+(n-1)*5]b連接其輸出微帶線的第二端,源極通過第四微帶線z[5+(n-1)*5]b連接hemt管m(n+1)b的漏極,hemt管m(n+1)b的源極通過第五微帶線z[6+(n-1)*5]b接地,柵極連接其輸入微帶線的第二端,輸出微帶線的第一端連接上一放大級電路的輸出微帶線的第二端,第二端通過第一微帶線z1輸出信號,輸入微帶線的第一端連接上一放大級電路的輸入微帶線的第二端,第二端通過第二微帶線z2、第二匹配電阻r2b接地。
另外,與分布式放大器的首個放大級電路對應的反饋補償支路可以包括第一電感l(wèi)1b、第一電容c1b和第一電阻r3b,其中第一電阻r3b與第一電感l(wèi)1b串聯(lián)后與第一電容c1b并聯(lián),其中一個并聯(lián)節(jié)點連接首個放大級電路中hemt管m1b的柵極,另一個并聯(lián)節(jié)點接地。與分布式放大器的中間放大級電路對應的反饋補償支路可以包括第一電感l(wèi)2b、第一電容c2b和第一電阻r6b,其中第一電阻r6b與第一電感l(wèi)2b串聯(lián)后與第一電容c2b并聯(lián),其中一個并聯(lián)節(jié)點連接中間放大級電路中hemt管m3b的柵極,另一個并聯(lián)節(jié)點接地。與分布式放大器的末尾放大級電路對應的反饋補償支路可以包括第一電感l(wèi)nb、第一電容cnb和第一電阻r(3*n)b,其中第一電阻r(3*n)b與第一電感l(wèi)nb串聯(lián)后與第一電容cnb并聯(lián),其中一個并聯(lián)節(jié)點連接末尾放大級電路中hemt管mnb的柵極,另一個并聯(lián)節(jié)點接地。反饋補償支路的數(shù)量根據(jù)分布式放大器中放大級電路的個數(shù)n來確定。
由上述實施例可見,分布式放大器中晶體管采用共源共柵結構,此時可以將共源共柵結構中的柵極傳輸線和漏極傳輸線稱為人工傳輸線。通常在電路的交流信號拓撲中,共柵晶體管的柵極通過旁路電容直接接地。但是經(jīng)申請人研究發(fā)現(xiàn),若將共柵晶體管的柵極只通過旁路電容直接接地,則由工藝特性帶來的晶體管寄生參數(shù)仍然是不可變的。本發(fā)明通過向各個放大級電路中共柵晶體管的柵極分別接入對應的反饋補償支路,并使反饋補償支路包括電感、電容和電阻,可以使共柵晶體管的柵極寄生參數(shù)不再是一個固定參量,而是隨著輸入信號頻率變化而變化的阻抗負載。由于共柵晶體管寄生參數(shù)會影響人工傳輸線截止頻率的變化,因此本發(fā)明在引入反饋補償電路后,人工傳輸線的截止頻率也會隨著輸入信號的變化而變化。因為反饋補償電路中電感值、電容值和電阻值的大小決定了寬帶放大器的反饋頻率特性和反饋深度,在折中寬帶放大器的增益和平坦度指標后,通過在各反饋補償回路中,合理設置反饋補償支路中電感值、電容值和電阻值,可以在接近原人工傳輸線截止頻率時,繼續(xù)提高寬帶放大器平坦度5%~10%。
另外,當分布式放大器中共柵晶體管漏極與柵極之間的電容形成一個負反饋回路時,整體電路的帶內穩(wěn)定性將因此而下降,電路容易產(chǎn)生自激現(xiàn)象。為此,本發(fā)明在對應反饋補償支路的一端與所述分布式放大器中晶體管的控制端之間設置有穩(wěn)定電阻,由此可以提高整體電路的穩(wěn)定性。參見圖2,針對分布式放大器的首個放大級電路,hemt管m1b的柵極與對應反饋補償支路中之間設置有穩(wěn)定電壓r4b,針對分布式放大器的中間放大級電路,hemt管m3b的柵極與對應反饋補償支路中之間設置有穩(wěn)定電壓r5b,針對分布式放大器的末尾放大級電路,hemt管mnb的柵極與對應反饋補償支路中之間設置有穩(wěn)定電壓r(n+3)b。
為了進一步方便對寬帶放大器的平坦度特性進行優(yōu)化,所述第一電阻為在區(qū)間500ω~5000ω取值的高值電阻,所述第一電感為在區(qū)間0.05nh~0.5nh取值的低值電感,所述第一電容為在區(qū)間0.5pf~3pf取值的低值電容。此外,反饋補償支路在接地時可以采用mmic(monolithicmicrowaveintegratedcircuit,單片機微波集成電路)電路中的通孔技術。
本發(fā)明的工作原理如下:分布式放大器是通過微帶傳輸線為一組并聯(lián)的有源器件提供輸入信號,當射頻信號在柵極線上傳輸時,每級晶體管都被電壓波所激勵,信號通過具有增益特點的跨導轉移到漏極線上,由于兩條傳輸線的每段時延相同,且每條傳輸線終端均接有與之匹配的負載,則輸出線上向右傳輸?shù)男盘柧涂梢酝喁B加,而反向電流波則被匹配負載所吸收。每一級放大級提供一定的增益并且增益分布在一個很寬的頻帶范圍內,放大器總的增益不同于一般級聯(lián)式放大器總增益等于各級增益乘積,而是各級并聯(lián)放大器增益之和,因此分布式放大器在實現(xiàn)高增益時需要更多的級數(shù)。此時柵極和漏極傳輸線可以看作是一種特殊的傳輸線,人們通常稱其為人工傳輸線。柵極和漏極傳輸線分別包含了場效應晶體管的柵極電容、漏極電容和柵極電阻、漏極電阻。由于場效應晶體管的部分寄生參數(shù)己經(jīng)成為人工傳輸線的一部分,而不再是放大器增益帶寬積的限制因素,因此這種特殊的傳輸線不僅具有較高的截止頻率,還消除了寄生電容的影響。
在提供適當?shù)闹绷髌煤?,本發(fā)明的高平坦度寬帶放大器處于工作狀態(tài),此時射頻信號通過vin端口進入放大器,利用共源共柵放大單元之級間的微帶線長度使輸入/輸出傳輸線傳播相位一致,這樣就能使微波信號被各級放大單元逐次放大,并在輸出傳輸線上同相疊加,最后放大后的射頻信號從vout端口輸出。電阻r1b為輸出端匹配電阻,這是因為漏極輸出的電流在漏極人工傳輸線上是朝正反兩個方向傳輸?shù)?。正向傳輸?shù)碾娏飨嗷クB加從分布式放大器的輸出端輸出,而要得到良好的電壓駐波系數(shù),需要第一匹配電阻r1b對反向傳輸?shù)碾娏鬟M行吸收并耗散掉。第二匹配電阻r2b為輸入端匹配電阻,通過與微帶線z2的結合為輸入端提供阻抗匹配。
根據(jù)分布式放大器的工作原理,在本發(fā)明的高平坦度寬帶放大器中,各個反饋補償支路的結構特性相同,其中各個反饋補償支路中第一電感、第一電容和第一電阻的結構特性分別相同。各個放大級電路中第一晶體管和第二晶體管的結構特性都相同,各個放大級電路中第三微帶線、第四微帶線和第五微帶線的結構特性分別相同,中間放大級電路和末尾放大級電路中輸入微帶線和輸出微帶線分別相同,各個穩(wěn)定電阻的結構特性相同。其中如圖2所示,hemt管m1b、hemt管m2b,hemt管m3b,hemt管m4b,hemt管mnb,hemt管m(n+1)b為同樣尺寸的晶體管;微帶線z3b和微帶線z8b尺寸一致;微帶線z7b和微帶線z12b尺寸一致;微帶線z4b、微帶線z9b直至微帶線z[4+(n-1)*5]b尺寸一致;微帶線z5b、微帶線z10b直至微帶線z[5+(n-1)*5]b尺寸一致;微帶線z6b、微帶線z11b直至微帶線z[6+(n-1)*5]b尺寸一致;電阻r4b、電阻r5b直至電阻r(n+3)b尺寸一致;電阻r3b、電阻r6b直至電阻r(3*n)b尺寸一致;電感l(wèi)1b、電阻l2b直至電阻lnb尺寸一致;電容c1b、電容c2b直至電容cnb尺寸一致。
lg和ld分別表示柵極傳輸線和漏極傳輸線上單位元長度的電感;cg和cd分別表示柵極傳輸線和漏極傳輸線上單位元長度的電容;lg表示輸入微帶線上放大器級間微帶線的長度;ld表示輸入微帶線上放大器級間微帶線的長度;cgs表示共源共柵單元的輸入電容;cds表示共源共柵單元的輸出電容;則柵極傳輸線和漏極傳輸線的特性阻抗可以表示為:
令gm為每級共源共柵放大單元的跨導,n為并聯(lián)共源共柵放大單元的級數(shù)(即放大級電路的個數(shù)),則放大器的增益可以約等于:
令αg和αd分別表示柵極傳輸線和漏極傳輸線的衰減,每段傳輸線的衰減常數(shù)可以表示為:
式中:
wcg和wcd分別是柵極和漏極傳輸線的截止頻率,w表示輸入信號的角速度,lg和ld分別是柵極和漏極傳輸線的電感值。
從式(3)和式(4)可以看出,αd的值基本不隨頻率的變化而變化,只有當頻率接近漏極傳輸線的截止頻率時,wcd和和αd的值才會增大。所以,在低頻段,分布式放大器的增益主要受αd的影響;在高頻段,柵極輸出傳輸線損耗αg對放大器的影響比較明顯。反饋補償回路的引入,使wcg和wcd值變?yōu)榭勺?,從而使αg和αd不僅僅是頻率的函數(shù),為平坦度的優(yōu)化增加了新的可變優(yōu)化量。
電阻r4b、電阻r5b直至電阻r(n+3)b分別與hemt管m1b、hemt管m2b直至hemt管mnb的柵極相連,阻值一般為20~100ω,主要是為提高電路的整體穩(wěn)定性。
電容c1b、電阻c2b直至cnb為反饋電容,在高頻段對共柵晶體管的柵極寄生參數(shù)進行優(yōu)化,一般取值在0.5pf~3pf。
電感l(wèi)1d、電感l(wèi)2d直至lnd為反饋回路上的電感,一般選用低值電感,一般取值在0.05nh~0.5nh,當電感過小時,可選取微帶線代替。
電阻r3b、電阻r6b直至r(3*n)b為反饋回路上的電阻,一般選用高值電阻,一般取值在500~5000ω。
當寬帶放大器工作時時,射頻信號從vout端口輸出信號幅度與從vin端入輸出信號幅度的比值即為寬帶放大器的功率增益;寬帶放大器的增益平坦度主要是衡量放大器在工作帶寬內的增益波動幅度。
圖3為本發(fā)明與傳統(tǒng)寬帶放大器平坦度對比,共源共柵放大單元的級數(shù)均設定為6級,○為傳統(tǒng)寬帶放大器的增益與頻率之間的關系曲線;△為本發(fā)明電路的增益與頻率之間的關系曲線。
本發(fā)明電路中的hemt管、電阻、電容、電感的基本參數(shù)為:
hemt管:︱vgs︱:0~12v,︱vds︱:0~12v,︱vbs︱:0~12v。
m1b、m2b、m3b、m4b…mnb、m(n+1)b的柵長0.25μm;
m1b、m2b、m3b、m4b…mnb、m(n+1)b的柵寬35μm;
m1b、m2b、m3b、m4b…mnb、m(n+1)b柵指數(shù):2;
電阻r1b、r2b、r3b、r4b、r5b、r6b…r(n+3)b、r(3*n)b為金屬薄膜電阻;
r1b的阻值為73ω;r2b的阻值均為51ω;
r4b、r5b…r(n+3)b的阻值均為42ω;
r3b、r6b…r(3*n)b的阻值均為950ω;
電感l(wèi)1b、l2b…lnb的感值均設置為:0.8nh;電容c1b、c2b…cnb的容值均設置為:1.8pf;微帶線z7b和微帶線z12b尺寸一致;微帶線z4b、微帶線z9b直至微帶線z[4+(n-1)*5]b尺寸一致;微帶線z5b、微帶線z10b直至微帶線z[5+(n-1)*5]b尺寸一致;微帶線z6b、微帶線z11b直至微帶線z[6+(n-1)*5]b尺寸一致;電阻r4b、電阻r5b直至電阻r(n+3)b尺寸一致;電阻r3b、電阻r6b直至電阻r(3*n)b尺寸一致。
微帶線z3b、z8b…的寬度為18μm;
微帶線z3b、z8b…的長度為850μm;
微帶線z7b、z12b…的寬度為10μm;
微帶線z7b、z12b…的長度為560μm;
微帶線z4b、z9b…z[4+(n-1)*5]b的寬度為8μm;
微帶線z4b、z9b…z[4+(n-1)*5]b的長度為25μm;
微帶線z5b、z10b…z[5+(n-1)*5]b的寬度為5μm;
微帶線z5b、z10b…z[5+(n-1)*5]b的長度為315μm;
微帶線z6b、z11b…z[6+(n-1)*5]b的寬度為17μm;
微帶線z6b、z11b…z[6+(n-1)*5]b的長度為14μm;
微帶線z1b的寬度為18μm,長度為300μm;
微帶線z1b的寬度為10μm,長度為150μm;
微帶線z1的寬度為18μm,長度為170μm;
微帶線z2的寬度為10μm,長度為220μm。
由于本發(fā)明電路中的反饋補償單元在寬帶放大器工作于較低頻段時,通過合理選取反饋回路中的器件值,可以基本不影響寬帶放大器在較低頻率的頻率特性。另外由于分布式放大器的輸入/輸出阻抗特性主要是由所構建的人工傳輸線決定的,而這可以通過在早期電路設計優(yōu)化時加以考慮,而對于晶體管的功率增益基本無影響,因此對寬帶放大器增益等電特性影響較小,避免了電壓增益、輸出1db壓縮點、輸入電壓駐波系數(shù)、輸出電壓駐波系數(shù)嚴重惡化等問題。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后,將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應性變化,這些變型、用途或者適應性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的,本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。
應當理解的是,本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結構,并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求來限制。