本實(shí)用新型涉及一種GaN微波功率放大器電路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

GaN微波功率器件有著功率密度高，效率高，工作頻率更高等特點(diǎn)，在軍品和民品市場(chǎng)方面，相比于其他工藝的產(chǎn)品具有較大的優(yōu)勢(shì)，因此得到了廣泛應(yīng)用。目前由于微型化和低成本的要求，器件一般采用通用的封裝管殼進(jìn)行器件封裝，器件內(nèi)部空間有限，需要放入GaN芯片、阻抗變換電路、偏置電路等，能放入的部件有限，這就使器件的增益有了一定局限性。在這樣的條件下，要實(shí)現(xiàn)高增益的方案比較困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種C波段高增益GaN微波功率放大器電路。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種C波段高增益GaN微波功率放大器電路，其特征是，包括集成在封裝管殼內(nèi)部對(duì)輸入信號(hào)依次進(jìn)行放大的前級(jí)放大電路和后級(jí)放大電路，還包括為前級(jí)放大電路和后級(jí)放大電路進(jìn)行供電的供電電路；

前級(jí)放大電路包括GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器；后級(jí)放大電路包括GaN芯片、兩級(jí)匹配電路和偏置電路；兩級(jí)匹配電路的第一級(jí)T型匹配電路由串聯(lián)電感和匹配電容串聯(lián)，第二級(jí)為輸入阻抗變換線和輸出阻抗變換線；偏置電路包括設(shè)置在GaN芯片輸入和輸出端的四分之一波長(zhǎng)線和與波長(zhǎng)線并聯(lián)的偏置電容；

GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器和GaN芯片的柵極和漏極分別共用同一個(gè)電源。

還包括一分壓電路，使前、后級(jí)放大電路中的GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器和GaN芯片達(dá)到所需的閾值電壓。

所述的串聯(lián)電感由鍵合金絲形成。

GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器和GaN芯片的柵極和漏極供電線路上分別接入濾波電容。

輸入信號(hào)經(jīng)信號(hào)輸入端輸入GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器放大后，經(jīng)過(guò)輸入阻抗變換線、由匹配電容和串聯(lián)電感組成的T型匹配電路，輸入GaN芯片的柵極，再?gòu)腉aN芯片漏極輸出，依次經(jīng)過(guò)由匹配電容和串聯(lián)電感組成的T型匹配電路、輸出阻抗變換線，最后傳送到信號(hào)輸出端。

后級(jí)放大電路的信號(hào)輸出端還貼有隔直電容。

供電電路中的柵極供電端分兩路，一路經(jīng)第三電阻、第一供電傳輸線、第一偏置電容和四分之一波長(zhǎng)線，為后級(jí)的GaN芯片的柵極供電；另外一路經(jīng)第二電阻、第四濾波電容和第二供電傳輸線，為前級(jí)的GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器柵極供電。

供電電路中的漏極供電端分兩路，一路依次經(jīng)過(guò)并聯(lián)的第三濾波電容、第二偏置電容和四分之一波長(zhǎng)線，傳送至后級(jí)的GaN芯片的漏極；另外一路依次經(jīng)過(guò)并聯(lián)的第一濾波電容、第三供電傳輸線和第二濾波電容，最后傳送到前級(jí)驅(qū)動(dòng)功率放大器的漏極。

本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果：

在有限的管殼內(nèi)部加入了兩級(jí)放大電路，使得輸出增益大大提高，針對(duì)C波段設(shè)計(jì)的內(nèi)部偏置電路的加入有效節(jié)省了管殼外圍PCB電路的鋪設(shè)空間。另外，內(nèi)部分壓電路使得前后兩級(jí)放大電路可以共用同一個(gè)柵極電壓和同一個(gè)漏極電壓，節(jié)省PCB空間。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的C波段高增益微波功率放大器電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是前級(jí)GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器示意圖；

圖3是后級(jí)GaN芯片示意圖；

圖4是分壓電路示意圖；

圖中標(biāo)記的含義：

1-封裝管殼；2-信號(hào)輸入端引腳；3-信號(hào)輸出端引腳；4-柵極供電端；5-漏極供電端；6-GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器；7-GaN芯片；8-匹配電容；91-輸入阻抗變換線；92-后級(jí)柵極偏置線；93-前級(jí)漏極供電傳輸線；101-后級(jí)輸出阻抗變換線；102-后級(jí)漏極偏置線；11-供電傳輸線（集成分壓電阻）；12-前級(jí)柵極供電傳輸線；13后級(jí)柵極供電傳輸線；14-濾波電容；141、142、143、144-濾波電容；151、152-偏置電容；16-鍵合金絲（圖中所有器件之前相連的線段）；17-隔直電容；

61-柵極；62-漏極；63-信號(hào)輸入端；64-信號(hào)輸出端；

71-柵極（即信號(hào)輸入端）；72-漏極（即信號(hào)輸出端）；

111-電阻；112-分壓電阻；113-電阻；114-電阻；115-電阻。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

本實(shí)施例整體由兩部分組成，前級(jí)放大電路和后級(jí)放大電路。信號(hào)通過(guò)前級(jí)被放大，接著通過(guò)后級(jí)，并被進(jìn)一步放大。前級(jí)主要是用了一個(gè)GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器6；后級(jí)主要由一個(gè)GaN芯片7和兩級(jí)匹配電路組成；封裝管殼1內(nèi)部還集成了對(duì)前、后級(jí)的供電電路。

后級(jí)的兩級(jí)匹配電路的第一級(jí)T型匹配電路由串聯(lián)電感（由鍵合金絲16形成）和匹配電容8串聯(lián)組成，第二級(jí)為阻抗變換線，即圖中輸入阻抗變換線集成供電傳輸線和偏置線9和輸出阻抗變換線集成偏置線10上的粗線部分。由于器件工作頻段比較寬，比如工作在C波段5.3GHz-5.9GHz，GaN芯片7的輸入輸出阻抗比較低。第一級(jí)T型匹配電路的阻抗變換比不能太大，也就是第一級(jí)T型匹配電路的阻抗變換的Q值是有限制的。比如第一級(jí)T型匹配電路的阻抗由1Ω變換到10Ω，第二級(jí)阻抗變換線再把10Ω變換到50Ω。

后級(jí)還集成了偏置電路，由針對(duì)C波段設(shè)計(jì)的四分之一波長(zhǎng)線（即圖中后級(jí)柵極偏置線92和后級(jí)漏極偏置線102）和并聯(lián)的偏置電容151、152組成，起到通直流阻交流信號(hào)的作用。后級(jí)輸出端貼有隔直電容17，防止直流信號(hào)通過(guò)。

前級(jí)GaN功率放大器6和后級(jí)GaN芯片7的柵極61、71和漏極62、72分別共用同一個(gè)電源，由于前級(jí)和后級(jí)柵極閾值電壓是不一樣的，所以電路內(nèi)部設(shè)計(jì)有分壓電阻112。如圖4所示，比如后級(jí)GaN芯片7需要的柵極71電壓可能是-2.7V，而前級(jí)GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器6需要的柵極61電壓是-2.4V，而前級(jí)的柵極61本身串聯(lián)了一個(gè)10Ω的電阻111，那么就可以通過(guò)并聯(lián)一個(gè)80Ω的分壓電阻112來(lái)使前級(jí)柵極61接收到的電壓為-2.4V。這樣的話，只需要給整個(gè)管子的柵極供電端4接入-2.7V的電壓，就可以使前、后級(jí)都達(dá)到所需的閾值電壓。

前、后兩級(jí)的柵極61、71和漏極62、72都接入了一些濾波電容14，用來(lái)過(guò)濾電源噪聲。另外供電傳輸線11上的串聯(lián)電阻111、113以及并聯(lián)電阻114、115、并聯(lián)濾波電容14的加入還可以用來(lái)防止器件產(chǎn)生振蕩。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，整個(gè)電路的部件連接可分為兩個(gè)部分，信號(hào)傳輸路徑的連接和供電線路的連接。

信號(hào)傳輸路徑的連接：信號(hào)從信號(hào)輸入端引腳2輸入，傳入前級(jí)GaN驅(qū)動(dòng)功率放大器6的信號(hào)輸入端63，然后從信號(hào)輸入端64輸出，依次經(jīng)過(guò)后級(jí)的輸入阻抗變換線91、由匹配電容8和鍵合金絲16組成的T型匹配電路，輸入后級(jí)GaN芯片7的柵極71，再?gòu)腉aN芯片7漏極72輸出，依次經(jīng)過(guò)由匹配電容8和鍵合金絲16組成的T型匹配電路、后級(jí)輸出阻抗變換線101、隔直電容17，最后再傳送到信號(hào)輸出端引腳3。

供電線路的連接：柵極電源與柵極供電端4相連，再接入到供電傳輸線（集成分壓電阻）11的柵極供電端，然后分出兩路，一路依次通過(guò)電阻113、供電傳輸線13、并聯(lián)的偏置電容151、四分之一波長(zhǎng)線（后級(jí)柵極偏置線92），最后傳送到后級(jí)GaN芯片7的柵極71。另外一路依次通過(guò)電阻111、并聯(lián)的分壓電阻112、濾波電容144、供電傳輸線12，最后接入到前級(jí)的柵極61。因?yàn)殒I合金絲不宜過(guò)長(zhǎng)，所以加入了供電傳輸線12、13進(jìn)行過(guò)渡。漏極電源與漏極供電端5相連，再接入到供電傳輸線（集成分壓電阻）11的漏極供電端，之后分出兩路，一路依次經(jīng)過(guò)并聯(lián)的濾波電容143、偏置電容152、四分之一波長(zhǎng)線（后級(jí)漏極偏置線102），最后傳送到后級(jí)GaN芯片7的漏極72。另外一路依次經(jīng)過(guò)并聯(lián)的濾波電容141、前級(jí)漏極供電傳輸線93、多個(gè)濾波電容142，最后傳送到前級(jí)驅(qū)動(dòng)功率放大器6的漏極62。輸入阻抗變換線91與后級(jí)柵極偏置線92連通；輸出阻抗變換線101與后級(jí)漏極偏置線102連通。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。