[发明专利]一种超宽带高压高功率放大器电路

说明书

本发明公开了一种超宽带高压高功率放大器电路，包括负反馈式结构功率驱动单元和分布式结构末级功率输出单元；所述负反馈式结构功率驱动单元包括N个并联的Cascode结构管芯，且各Cascode结构管芯的输入端与输出端之间均串联第一MIM电容和第一电阻，形成射频反馈支路；所述分布式结构末级功率输出单元包括M个级联的Cascode结构管芯。本发明以Cascode结构管芯为基本单元，融合分布式和负反馈式电路拓扑结构的各自优势，极大地提高了超宽带功率单片集成功率放大器的性能。

技术领域

本发明属于涉及单片微波集成电路（MMIC）领域，特别涉及了一种超宽带放大器电路。

背景技术

宽带功率MMIC器件以其体积小、功率大、一致性好、可靠性高等优势，广泛应用于现代雷达、仪器仪表等系统中。如何在更宽频带，实现更大的输出功率，一直是学术界和工业界研究的热点课题。

传统的超宽带放大器芯片实现方式有电抗匹配放大器、负反馈放大器和分布式放大器三种拓扑结构。

电抗匹配式结构灵活多样、阻抗匹配精准，输出功率大和效率高等优势，但带宽通常小于3个倍频程，尤其是大功率功放，随着带宽的扩展，效率急剧下降，对于十倍频以上的高功率高效率放大器，电抗式匹配结构已难以实现。

负反馈式放大器可有效的拓展带宽，带宽达十倍频以上，同时有着较好的输入和输出驻波，但效率低，只适合中小功率驱动放大器的设计。

分布式放大器其频带宽度能达到几十倍频程，同时输入驻波比和输出驻波比小，结构简单易实现，其输出功率主要受到漏级工作电压的限制，想要提高输出功率，必须想办法进一步提高工作电压。但对指定的工艺而言，工作电压是固定的，因此对于传统基于共源管芯结构的分布式超宽带放大器，其输出功率通常受限。

Cascode（共源共栅）结构管芯，可等效为两个晶体管的串联，具有高工作电压，高输出阻抗，高增益，小输出电容特点，尤其适合宽带放大器的使用。但其缺点明显，Cascode管芯内部两个晶体管之间阻抗失配严重，稳定性差。

为了实现大功率、高效率、高稳定可靠的超宽带功率放大器，特别是频率带宽达到十倍频以上，单纯地使用分布式、电抗匹配或负反馈拓扑结构三种的某一种已难以实现或发挥不了器件的极致性能。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种超宽带高压高功率放大器电路。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种超宽带高压高功率放大器电路，其特征在于：包括负反馈式结构功率驱动单元和分布式结构末级功率输出单元；所述负反馈式结构功率驱动单元包括N个并联的Cascode结构管芯，N≥1，且各Cascode结构管芯的输入端与输出端之间均串联第一MIM电容和第一电阻，形成射频反馈支路；所述分布式结构末级功率输出单元包括M个级联的Cascode结构管芯，M≥1。

进一步地，所述Cascode结构管芯的共栅结构管芯栅端通过串联第二MIM电容和第二电阻到地。

进一步地，所述负反馈式结构功率驱动单元的输出端与分布式结构末级功率输出单元的输入端通过级间匹配结构相连。

进一步地，所述级间匹配结构包括输出端匹配电路和输入端匹配电路，所述负反馈式结构功率驱动单元通过输出端匹配电路使得其输出端阻抗Zout1匹配到某一特定阻抗点，所述分布式结构末级功率输出单元通过输入端匹配电路使得其输入端阻抗Zin1也匹配到相应特定阻抗点。

进一步地，所述输出端匹配电路包括第一微带线、串联MIM电容和并联MIM电容，所述第一微带线的一端连接负反馈式结构功率驱动单元的输出端，第一微带线的另一端经串联MIM电容与并联MIM电容的一端相连，并联MIM电容的另一端接地，串联MIM电容与并联MIM电容的公共端连接输入端匹配电路。