基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路
技术领域
1.本申请涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路。
背景技术：
2.近年来，x波段相控阵雷达的快速发展，使其在相同的孔径与操作波长下，反应速度、目标更新速率、多目标追踪能力、分辨率、多功能性、电子对抗能力等都远优于传统雷达。在x波段相控阵雷达中，每个发射机的输出级必须能够高效率、低耗能地提供射频功率，进而允许大量发射机并行提供极高的输出功率。功率放大器在效率、增益以及功率耗散上起决定性因素，因此，设计并实现一种x波段功率放大器是相控阵雷达中至关重要。
技术实现要素：
3.本申请提供了一种基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路。该功率放大器由三级功率放大器单元设计，具有高输出功率和高功率附加效率的特点，适用于x波段相控阵雷达应用中。
4.为此本实用新型采用的技术方案为：基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路，其特征在于，氮化镓衬底上布置有高电子迁移率晶体管，所述高电子迁移率晶体管的源极接串联电感式反馈，所述串联电感式反馈为高阻抗微带传输线；所述高电子迁移率晶体管栅极接稳定性电阻及电容。
5.进一步的，所述功率放大器电路由三级功率放大器单元设计；第三级使用两个高电子迁移率晶体管通过功率合并提供更高输出功率；每级功率声放大器单元分别通过栅极、漏极偏置电路确定最佳电压工作点。
6.进一步的，栅极、漏极偏置电路通过四分之一波长高阻抗微带传输线扼制射频信号对偏置电压影响。
7.本实用新型的优点是：从以上技术方案可以看出，该功率放大器能够实现在x波段紧凑、小型化电路设计。同时，采用氮化镓衬底高电子迁移率晶体管可实现高输出功率、高功率附加效率，相比于传统金属氧化物半导体场效应管，该功率放大器具有更佳输出功率和效率，适用于x波相控阵雷达应用中。
附图说明
8.图1功率放大器单元设计电路原理图。
9.图2 基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器设计原理框图。
10.图3 本申请实施案例基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器版图。
具体实施方式
11.本申请实施案例提供一种基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路，在氮化
镓衬底上布置有高电子迁移率晶体管。所述低噪声放大器单元中晶体管源极接高阻抗微带传输线实现串联电感l
s
式反馈；所述晶体管栅极接稳定性电阻r1与稳定性电容c1；
12.所述功率放大器单元栅极、漏极接偏置电路；所述栅极偏置电路由扼制电流电感l
choke
串联稳定性电阻r1构成，并于稳定性电阻r1两端接电容c1；所述漏极偏置电路由扼制电流电感l
choke
构成，并于遏制电流电感l
choke
一端接去耦电容c
decouple
。
13.所述功率放大器单元输入p1和输出p2端口分别接阻隔直流电容c
block
。
14.所述基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器由三级功率放大器单元设计，功率放大器单元之间通过阻抗匹配网络连接。
15.本申请实施案例还提供了一种集成电路，所述集成电路中具有如前所述的电路。
16.为使本申请技术方案的技术原理、特点及技术效果更加清楚，以下结合具体实施案例对本申请技术方案进行详细阐述。
17.图1为本申请实施案例基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器中功率放大器单元设计电路原理图。为了实现功率放大器单元稳定工作，通常在高电子迁移率晶体管的源极接串联电感l
s
式反馈，在栅极接稳定性电阻r1。在x波段，传统线圈形式电感不适用于实现串联电感l
s
式反馈。因此，在功率放大器单元设计中，通过引入高阻抗微带传输线替代源极串联电感tl1式反馈，实现基于x波段功率放大器紧凑、小型化电路设计目的。
18.图1所述功率放大器单元设计电路中，栅极、漏极偏置电路需要引入扼制电流电感，避免射频输入、输出对偏置电压的干扰影响。在x波段，传统线圈形式电感不适用于实现扼制电流电感l
choke
。因此，在栅极、漏极偏置电路设计中，引入高阻抗四分之一波长射频短路线，进而扼制射频电流进入偏置电路，隔离射频和直流电流通路。
19.图2所述基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器设计原理框图。为了实现高增益目的，采用三级功率放大器设计实现形式。功率放大器单元间通过阻抗匹配网络实现最大功率匹配目的。栅极、漏极偏置电压分置两端，满足后续基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器性能的在片测试需求。
20.图3所述为本申请实施案例基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路版图。栅极、漏极偏置电路分置在版图两边，方便后续在片测试。三级功率放大器之间通过阻抗匹配电路相互连接，实现电路版图紧凑、小型化目的，适用于x波段相控阵雷达应用中。
21.以上所述仅为本申请的较佳实施案例，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应该包含在本申请保护的范围之内。
技术特征：
1.基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路，其特征在于，氮化镓衬底上布置有高电子迁移率晶体管，所述高电子迁移率晶体管的源极接串联电感式反馈，所述串联电感式反馈为高阻抗微带传输线；所述高电子迁移率晶体管栅极接稳定性电阻及电容。2.根据权利要求1所述的基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路，其特征在于，所述功率放大器电路由三级功率放大器单元设计；第三级使用两个高电子迁移率晶体管通过功率合并提供更高输出功率；每级功率声放大器单元分别通过栅极、漏极偏置电路确定最佳电压工作点。3.根据权利要求2所述的基于x波段相控阵雷达应用的功率放大器电路，其特征在于，栅极、漏极偏置电路通过四分之一波长高阻抗微带传输线扼制射频信号对偏置电压影响。
技术总结
本实用新型涉及基于X波段相控阵雷达应用的功率放大器电路。在氮化镓衬底上布置有高电子迁移率晶体管，串联电感式反馈为高阻抗微带传输线；高电子迁移率晶体管栅极、漏极通过高阻抗四分之一波长微带传输线扼制射频对偏置电路影响；一种基于X波段相控阵雷达应用的功率放大器由三级功率放大器单元设计，本申请还公布了一种集成电路。本申请提供的基于X波段相控阵雷达应用的功率放大器，具有高输出功率，高功率附加效率以及紧凑型电路尺寸，适用于X波段相控阵雷达应用中。于X波段相控阵雷达应用中。于X波段相控阵雷达应用中。
技术研发人员：贾铠泽 郭健 姚鸿
受保护的技术使用者：苏州芯智瑞微电子有限公司
技术研发日：2020.08.21
技术公布日：2021/10/18
再多了解一些
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