[实用新型]带谐波匹配结构的高效率功率放大器电路拓扑结构

说明书

本实用新型公开了一种带谐波匹配结构的高阻抗变换比、极低末级匹配损耗的高效率功率放大器电路拓扑结构，包括依次连接的匹配单元一、第一级场效应晶体管Q1、匹配单元二、第二级场效应晶体管Q2、匹配单元三、第三级场效应晶体管Q3、匹配单元四。本实用新型拓扑结构采用3级放大，级间利用高阻抗变换比电路拓扑实现超过1:4的高级间推动比，末级利用超低损耗电路拓扑结构实现极低的末级匹配损耗（理论最小匹配损耗小于0.35dB，实际末级匹配损耗小于0.45dB，相较于传统匹配结构损耗减小0.2dB以上），在满足功率输出的前提下，可实现超高效率性能。

技术领域

本实用新型是一种带谐波匹配结构的高阻抗变换比、极低末级匹配损耗的高效率功率放大器电路拓扑结构，属于高效率功率放大器技术领域，尤其涉及一种K-Ka波段高效率GaN功率放大器。

背景技术

微波毫米波功率放大器为放大器电路的一种，在整个微波毫米波电子线路中居于十分突出的重要地位。随着我国社会与国民经济的不断发展进步，固态微波毫米波功率器件有着非常广阔的应用前景，如汽车防撞雷达、测试测绘雷达、无人驾驶、5G移动通信、卫星互联网等现阶段火热的无线通信发展方向都离不开高性能的微波毫米波功率放大器。

在MMIC功率放大器中，阻抗变换的本质是匹配网络，用来实现功率放大器的特定性能指标，最常见的是最大传输功率或最大传输效率，往往由电容、电感、电阻的组合来实现最佳的匹配效果。通过设计放大器级间的高阻抗变换比匹配电路网络，可提高前后级之间的功率推动比并降低级间匹配损耗，同时控制末级匹配电路拓扑实现最低的输出匹配损耗，进而有效提升放大器的效率等性能。传统的电路匹配拓扑结构中，还未发现既能满足高阻抗变换比又能有效实现最低末级匹配损耗的拓扑结构，因此，需要设计一种简单有效的高阻抗变换比、低匹配损耗的高效率功率放大器电路拓扑结构。

通过应用此电路拓扑结构设计功率放大器芯片，能够有效提升阻抗变换比，提高前后级之间的功率推动比，降低级间匹配损耗并实现最低的输出匹配损耗，对提升放大器芯片的效率等指标起着关键性的特殊作用。

实用新型内容

本实用新型提出的是一种带谐波匹配结构的高阻抗变换比、极低末级匹配损耗的高效率功率放大器电路，目的在于实现K-Ka波段窄带、中等功率（2W-6W）、小电流、高效率GaN放大器指标，尤其适用于车载、机载、星载等能源供应受限的应用场景使用。

本实用新型的技术解决方案：

带谐波匹配结构的高效率功率放大器电路拓扑结构包括匹配单元一、匹配单元二、匹配单元三、匹配单元四、第一级场效应晶体管Q1、第二级场效应晶体管Q2、第三级场效应晶体管Q3、栅极偏置电压VG和漏极偏置电压VD，所述匹配单元一信号输出端连接第一级场效应晶体管Q1栅极，第一级场效应晶体管Q1漏极连接匹配单元二信号输入端，匹配单元二信号输出端连接第二级场效应晶体管Q2栅极，第二级场效应晶体管Q2漏极连接匹配单元三信号输入端，匹配单元三信号输出端连接第三级场效应晶体管Q3栅极，第三级场效应晶体管Q3漏极连接匹配单元四信号输入端；所述第一级场效应晶体管Q1、第二级场效应晶体管Q2、第三级场效应晶体管Q3的源极均接地；第一级场效应晶体管Q1的栅极经匹配单元一连接栅极偏置电压VG；第二级场效应晶体管Q2的栅极经匹配单元二连接栅极偏置电压VG；第三级场效应晶体管Q3的栅极经匹配单元三连接栅极偏置电压VG；第一级场效应晶体管Q1的漏极经匹配单元二连接漏极偏置电压VD；第二级场效应晶体管Q2的漏极经匹配单元三连接漏极偏置电压VD；第三级场效应晶体管Q3的漏极经匹配单元四连接漏极偏置电压VD。