[发明专利]一种新型有源功率合成方法

说明书

本发明公开了一种新型有源功率合成方法：将两路要合成的输入信号分别经过共源放大器和共栅放大器放大，得到四路信号；将共源放大器放大后的两路信号进行合并，共栅放大器放大后的两路信号进行合并，得到两路差分信号；通过有源器件或无源巴伦，将两路差分信号合并为一路，同时完成阻抗匹配过程。本发明实现了在较宽频带内，针对幅度和相位失配较严重的输入信号，同样可以实现高合成效率和高输出功率，且不受工作频率和寄生效应的束缚，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及片上功率合成领域，更具体的说，是涉及一种新型有源功率合成方法。

背景技术

提高毫米波固态电路输出功率一直是一项挑战。采用功率合成方法，即通过组合若干个相同工作单元，或者通过叠加多个分离电路功率的方法，可以获取更大的输出功率。功率合成按照组成电路元件可以分为有源功率合成和无源功率合成。其中，无源功率合成包括威尔金森合成、变压器合成等方式，由于其缺少有源器件，无法提供增益，因此其合成效率低、输出功率小。在毫米波单片集成电路中，有源功率合成往往因其能提供较大增益而占据着不可缺席的地位。

目前，毫米波有源功率合成的设计所面临的困难一方面是对输入信号的要求高，需要各路输入信号的幅度保持一致，相位差保持0°或180°。如果输入信号的幅度或相位失配，那么会使得各信号在合成时因失配而抵消一部分功率，继而导致合成效率变低，降低了输出信号的输出功率，且随着输入信号幅度或相位的失配程度加重，输出信号的功率会愈来愈小，达不到功率合成的设计初衷。另一方面，由于在毫米波频段下，寄生效应对电路性能的影响较大，电路增益、合成效率和输出功率往往因此受限。并且在实际生产中，由于工艺的限制，各支路相同位置处的晶体管和无源器件尺寸与理想的设计存在偏差，继而在各支路引入附加的幅度和相位误差，这便使得幅度和相位进一步失配，导致合成效率低，影响合成后的输出功率。

因此，如何减小幅度和相位失配、提高合成效率和输出功率，已成为毫米波片上有源功率合成设计中的关键问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种新型有源功率合成方法，实现了在较宽频带内，针对幅度和相位失配较严重的输入信号，同样可以实现高合成效率和高输出功率，且不受工作频率和寄生效应的束缚，具有较好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的新型有源功率合成方法，包括以下步骤：

第一步：将两路要合成的输入信号分别经过共源放大器和共栅放大器放大，得到四路信号；

第二步：将共源放大器放大后的两路信号进行合并，共栅放大器放大后的两路信号进行合并，得到两路差分信号；

第三步：通过有源器件或无源巴伦，将两路差分信号合并为一路，同时完成阻抗匹配过程。

第一步得到的四路信号的幅度和相位之间存在误差，这部分误差包含了输入信号的幅度和相位误差，在第二步合并过程中，之前的幅度和相位误差会同时分配到新合并后的两路差分信号中。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本发明可以在保证合成效率的前提下，将两路幅度和相位相差较大的信号合成为一路信号，避免了传统功率合成对输入信号幅度和相位的要求。

(2)本发明原理不基于频率，对高频段下功率合成仍然适用，避免了高频段下寄生效应可能会导致的合成效率变低等问题。

(3)本发明拓扑结构简单，便于集成化。

附图说明

图1是本发明新型有源功率合成方法示意图。

具体实施方式

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面结合附图1对本发明作进一步说明。