本技術(shù)屬于微波功率放大器領(lǐng)域，具體一種陶瓷基片與覆銅板相結(jié)合的內(nèi)匹配功率載片。

背景技術(shù)：

1、隨著雷達和通信等無線系統(tǒng)對射頻前端模塊多功能、高可靠、快反應(yīng)、抗干擾和機動性的要求不斷提升，小型化、高效率、寬頻帶的微波功率放大器成為目前的研究趨勢。以ge、si為代表的第一代半導(dǎo)體和以gaas為代表的第二代半導(dǎo)體都已經(jīng)無法完全滿足系統(tǒng)對高性能功率放大器的要求。以gan為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有寬禁帶、高電子遷移率、高擊穿電壓、高熱導(dǎo)率、化學穩(wěn)定性好和抗輻射能力強等特點，因此，高電子遷移率晶體管(gan?hemt)功率器件具有工作頻率高、功率密度高、擊穿電壓高和效率高等優(yōu)點，已成為微波功率器件和微波單片集成電路應(yīng)用的理想器件。

2、作為新一代固態(tài)微波功率器件，gan?hemt微波功率器件自問世以來就一直受到歐、美、日本等各國的特別關(guān)注并得到重點發(fā)展，西方各國都將gan微波功率器件及mmic電路研究列入一系列優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略技術(shù)計劃。特別是近幾年來，國外gan?hemt產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展更是超出預(yù)期，不僅器件的性能水平不斷提高，同時器件的工程應(yīng)用也越來越廣泛。2009年發(fā)布的國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖(itrs-2009)更是進一步明確gan?hemt將在2013-2017年間在ka波段以下的功率應(yīng)用領(lǐng)域替代gaas。目前美國的cree、qorvo、macom以及日本的fujitsu等多家公司均有g(shù)an?hemt功率管產(chǎn)品，產(chǎn)品重點針對l、s波段的基站應(yīng)用，同時也擴展到ku波段及以下的其他頻段。目前除macom等公司重點發(fā)展基于si襯底的gan?hemt技術(shù)外，其余各家均采用半絕緣sic襯底。較之si、gaas微波功率器件，gan?hemt性能優(yōu)勢非常明顯。典型的如美國cree公司產(chǎn)品頂級水平在l波段達到了1000w，在s波段達到了500w，在c、x波段達到了200-300w，其主要最高工作電壓在50v-65v。根據(jù)integra公司報道的實驗室級高壓產(chǎn)品，其在145v工作電壓下，工作在p波段的單管可以實現(xiàn)1.1kw的輸出。

3、近年來無線系統(tǒng)的集成度越來越高，功能越來越復(fù)雜，但是系統(tǒng)的功耗和體積都在下降，這就對元器件的小型化、高效率提出了新的要求。微波功率放大器作為系統(tǒng)發(fā)射通道的重要組成部分，其功耗占據(jù)了組件功耗的70％，功率器件的高效率輸出可以有效減少系統(tǒng)總功耗；功放體積，尤其是末級功放體積通常比較大，內(nèi)匹配功放通過采用高介電常數(shù)的陶瓷基片有效減少匹配電路面積，從而減小系統(tǒng)體積。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中問題，整機系統(tǒng)的集成度越來越高，而且系統(tǒng)的功能越來越復(fù)雜，整機單位需要通過簡化組件通道數(shù)量實現(xiàn)小型化要求，這就需要功率放大器能夠輸出更大的功率和更高的效率。為了滿足未來通信的需求，功率器件需要達到新的水平，近年來的研究主要指向?qū)捊麕О雽?dǎo)體器件以gan為代表的第三代半導(dǎo)體功率器件具有高電流密度、高擊穿電壓、高功率密度，在高頻大功率、高效率的應(yīng)用中具有非常大的潛力。故本實用新型提出了一種陶瓷基片與覆銅板相結(jié)合的內(nèi)匹配功率載片，既滿足了大功率高效率的需求，又能夠?qū)崿F(xiàn)器件小型化，從而實現(xiàn)了整機通道簡化和小型化要求，同時，由于用載體替代了管殼封裝，很大程度上降低了器件成本，具有很高的實用性。

2、為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供如下技術(shù)方案：一種陶瓷基片與覆銅板相結(jié)合的內(nèi)匹配功率載片，包括：順序連接的含柵饋電部分的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、并聯(lián)排列的ganhemt管芯、含漏饋電部分的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)；

3、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與gan?hemt管芯柵端連接，形成諧振網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)基波頻帶內(nèi)諧振，使輸入阻抗在較寬頻帶內(nèi)接近最佳效率點，提升gan?hemt管芯輸入阻抗；

4、gan?hemt管芯漏端通過若干根金絲與輸出匹配網(wǎng)絡(luò)連接，輸出匹配網(wǎng)絡(luò)采用多節(jié)階梯式阻抗變換結(jié)構(gòu)的覆銅板實現(xiàn)。

5、進一步地，前述的輸入匹配網(wǎng)絡(luò)采用兩條相同的lin1-cin-lin2?t型匹配網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)連接輸入端口rfin，lin1-cin-lin2?t型匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一級電感l(wèi)in1、第二級電感l(wèi)in2、電阻rin1、電容c1、電容cin、電阻rin2；

6、第二級電感l(wèi)in2的其中一端與輸入端口rfin相連，第二級電感l(wèi)in2的另一端與電阻rin2的其中一端、第一級電感l(wèi)in1其中一端、以及電容cin的其中一端相連；第一級電感l(wèi)in1的另一端與電阻rin1的其中一段相連，電阻rin1的另一端作為輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端與ganhemt管芯柵端連接；電阻rin2的另一端與電容c1的其中一端相連，電容c1的另一端、輸入端口rfin接負載，電容cin的另一端接地。

7、進一步地，前述的輸出饋電網(wǎng)絡(luò)包括四分之一波長線、低阻線、高阻線、去耦模塊、以及濾波模塊，串聯(lián)電路、電容c7、電阻r2；

8、四分之一波長線的一端與低阻線的一端相連，并且相連端與gan?hemt管芯的漏端相連，四分之一波長線的另一端與去耦模塊、濾波模塊、串聯(lián)電路分別相連；串聯(lián)電路接地；

9、低阻線的另一端與高阻線、電容c7、輸出端口rfout順序連接，輸出端口rfout接負載。

10、進一步地，前述的去耦模塊包括電容c2、以及電容c3，電容c2的一端與四分之一波長線的另一端以及電容c3的其中一端相連，電容c2的另一端、以及電容c3的另一端接地。

11、進一步地，前述的濾波模塊包括電容c4、電容c5，電容c4的其中一端與電容c5的其中一端相連，相連端與去耦模塊連接；電容c4的另一端以及電容c5的另一端接地。

12、進一步地，前述的串聯(lián)電路包括電阻r1、以及電容c6，電阻r1的其中一端作為串聯(lián)電路的輸入端，電阻r1的另一端與電容c6的其中一端相連，電容c6的另一端接地。

13、進一步地，前述的一種陶瓷基片與覆銅板相結(jié)合的內(nèi)匹配功率載片，通過內(nèi)匹配技術(shù)將gan?hemt管芯的輸入、輸出阻抗匹配至50ω，實現(xiàn)功率管寬帶大功率、小型化、高效率性能；輸入匹配網(wǎng)絡(luò)采用分布式元件匹配，將匹配元件制作在氧化鋁陶瓷基片上。

14、進一步地，前述的gan?hemt管芯漏端通過若干根預(yù)設(shè)長度和弧度的φ38um金絲與輸出匹配網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；gan?hemt管芯制作在sic襯底上，電容c1采用集總元件mos電容。

15、進一步地，前述的第一級電感l(wèi)in1采用預(yù)設(shè)長度和弧度的φ25um金絲等效，用于減小匹配電路的尺寸，第二級電感l(wèi)in2采用高介電常數(shù)的氧化鋁陶瓷等效，電容cin采用高介電常數(shù)的氧化鋁陶瓷等效；電阻rin1、電阻rin2均采用薄膜電阻，為集總式元件。

16、進一步地，前述的電阻rin1為集總電阻，與電容cin同時制作在高介電常數(shù)的氧化鋁陶瓷上，電阻rin1用于調(diào)節(jié)器件的增益，提高穩(wěn)定性；電阻rin2用于饋電，減少饋電網(wǎng)絡(luò)電路面積，實現(xiàn)輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的小型化設(shè)計。

17、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型采用以上技術(shù)方案的有益技術(shù)效果如下：

18、由于所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)采用分布式元件匹配，將匹配元件制作在氧化鋁陶瓷基片上，同時輸入饋電網(wǎng)絡(luò)通過電阻rin2實現(xiàn)，可以很大程度的減小輸入匹配網(wǎng)絡(luò)尺寸，實現(xiàn)小型化和提高穩(wěn)定性。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)采用高介電常數(shù)的覆銅板材制作，高介電常數(shù)的介質(zhì)板材可有效減小電路尺寸，實現(xiàn)器件小型化，同時，相同尺寸的覆銅板價格便宜，能夠有效降低成本。本實用新型既實現(xiàn)了大功率器件的小型化高效率設(shè)計，同時又可以實現(xiàn)低成本方案。

19、本實用新型小型化高效率gan內(nèi)匹配功率載片柵端采用分布式諧振網(wǎng)絡(luò)匹配，漏端采用覆銅板實現(xiàn)，通過高低阻抗線實現(xiàn)單個功率器件寬頻帶小型化高效率輸出。此小型化高效率gan內(nèi)匹配功率載片在系統(tǒng)要求相同輸出功率的前提下可以有效減少系統(tǒng)體積減小系統(tǒng)功耗，實現(xiàn)系統(tǒng)小型化低功耗要求，同時又能降低系統(tǒng)的成本。