一种氮化镓宽带有源输入匹配网络的制作方法

1.本发明涉及宽带功率放大器领域，特别涉及一种氮化镓宽带有源输入匹配网络。


背景技术：

2.宽带功率放大器一般是以相对带宽来定义，超过15%的相对带宽就可以称为宽带放大器。第三代半导体器件氮化镓在宽带功率放大器中有诸多优点，也存在晶体管输入阻抗低带来的大阻抗变换比、增益低需要驱动电路等设计难点。从成本、电路设计复杂度等多方面考虑，多级lc匹配、反馈等传统的匹配方式很难做到超带宽匹配，分布式匹配结构会显著增加芯片面积。
3.有源器件的寄生参数是频率的函数，例如结电容、绑线的寄生电感等。再加上有源器件都存在反向传输特性，因此在宽带应用中，频率跨度大，寄生参数在各个频点的不同表现，导致了各级电路的输出信号在输出端不能同相叠加，恶化了电路的效率、输出功率、增益平坦度等各项指标。综上，宽带匹配本质在于如何解决幅频特性的同相叠加问题。


技术实现要素：

4.达林顿复合管结构具有高电流增益、高输入阻抗、大带宽等特点，常用于设计宽带放大器。本发明在达林顿电路结构的基础上，提出了一种氮化镓功率器件的宽带有源输入匹配网络，可以兼顾超宽带的输入匹配和氮化镓驱动级电路的功能，同时提高氮化镓器件在超宽带工作频段内小信号增益和大信号增益的平坦度。
5.本发明的技术方案是：一种氮化镓宽带有源输入匹配网络，包括晶体管q1和晶体管q2组成的达林顿电路，还包括lc匹配网络、移相网络n1、n2、n3、反馈控制网络、有源移相网络，其中：lc匹配网络连接于晶体管q1和射频输入端口rfin之间；晶体管q1的输出端经过移相网络n2与晶体管q2的输出端连接于a点；a点通过移相网络n3连接氮化镓器件的信号输入端；晶体管q2的反向传输信号依次经有源移相网络、反馈控制网络和移相网络n3后进入氮化镓器件；氮化镓器件的反向传输信号依次经移相网络n3、反馈控制网络和移相网络n1后进入晶体管q1的输入端。
6.优选的，所述晶体管q1的输出信号经过移相网络n2和晶体管q2的输入信号在a点正向叠加。
7.优选的，所述移相网络n1叠加反馈控制网络，实现幅频特性的静态调整；有源移相网络叠加反馈控制网络，实现幅频特性的动态调整。
8.优选的，晶体管q1和晶体管q2是有源器件bjt、hbt、fet或hemt中的一种。
9.优选的，所述反馈控制网络由衰减属性的电路元件构成，用来控制反馈信号的强度。
10.优选的，所述移相网络n1、移相网络n2、移相网络n3由一颗或多颗具有移相属性的电路元件组合构成，具有移相属性的电路元件包括电容、电感、电阻、传输线，组合形式包括
串、并联。
11.优选的，所述有源移相网络包括：有源器件、衰减网络和一颗或多颗具有移相属性的电路元件组合；具有移相属性的电路元件包括电容、电感、电阻、传输线，组合形式包括串、并联。
12.优选的，所述氮化镓宽带有源输入匹配网络由分立元件构成，或者部分网络选择分立元件、部分网络在片上做成集成电路，或者全部在片上做成集成电路。
13.优选的，所述氮化镓宽带有源输入匹配网络采用前两种模式的，基于同一片基板封装成模组形式，或基于pcb基板实现。
14.本发明的优点是：本发明在达林顿电路结构的基础上，提出了一种氮化镓功率器件的宽带有源输入匹配网络，可以兼顾超宽带的输入匹配和氮化镓驱动级电路的功能，同时提高氮化镓器件在超宽带工作频段内小信号增益和大信号增益的平坦度。
附图说明
15.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1为本发明氮化镓宽带有源输入匹配网络的结构框图；图2 为一种氮化镓宽带有源输入匹配网络的实施方案。
具体实施方式
16.本发明在达林顿电路结构的基础上，提出了一种氮化镓功率器件的宽带有源输入匹配网络，可以兼顾超宽带的输入匹配和氮化镓驱动级电路的功能，同时提高氮化镓器件在超宽带工作频段内小信号增益和大信号增益的平坦度。
17.如图1所示，本发明的氮化镓宽带有源输入匹配网络，包括晶体管q1和晶体管q2组成的达林顿电路，还包括lc匹配网络、移相网络n1、n2、n3、反馈控制网络、有源移相网络，其中：组成达林顿电路基本架构由晶体管q1和晶体管q2，可以是bjt/hbt、fet/hemt等各类有源器件；lc匹配网络连接于晶体管q1和射频输入端口rfin之间，可以调节电路的工作频段、s11等性能；晶体管q1的输出端经过移相网络n2与晶体管q2的输出端连接于a点；晶体管q1的输出信号经过移相网络n2和晶体管q2的输出信号在a点正向叠加，如图1中的环路1所示；a点通过移相网络n3连接氮化镓器件的信号输入端；晶体管q2的反向传输信号依次经有源移相网络、反馈控制网络和移相网络n3后进入氮化镓器件，如图1中的环路3所示；有源移相网络叠加反馈控制网络实现了幅频特性的动态调整；氮化镓器件的反向传输信号依次经移相网络n3、反馈控制网络和移相网络n1后进入晶体管q1的输入端，如图1中的环路2所示；移相网络n1叠加反馈控制网络实现了幅频特性的静态调整。
18.在图1所示的氮化镓宽带有源输入匹配网络结构框图中，反馈控制网络一般由衰
减属性的电路元件构成，用来控制反馈信号的强度。
19.移相网络n1、移相网络n2、移相网络n3一般由一颗或多颗具有移相属性的电路元件组合构成，具有移相属性的电路元件包括但不限于电容、电感、电阻、传输线等，组合形式包括但不限于串并联等。
20.有源移相网络包括：有源器件、衰减网络和一颗或多颗具有移相属性的电路元件组合。有源器件可以是bjt/hbt、fet/hemt等各类有源器件。具有移相属性的电路元件包括但不限于电容、电感、电阻、传输线等，组合形式包括但不限于串并联等。
21.上述氮化镓宽带有源输入匹配网络可以由分立元件构成，可以部分网络选择分立元件、部分网络在片上做成集成电路，也可以全部在片上做成集成电路。采用前两种模式的，可以基于同一片基板封装成模组形式，也可以基于pcb基板实现。
22.图2 为一种氮化镓宽带有源输入匹配网络的实施方案，其中，移相网络n1、移相网络n2、移相网络n3的相位偏移量分别为θ1、θ2、θ3；有源移相网络由第二反馈控制网络、移相网络n4、晶体管q3组成。
23.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种氮化镓宽带有源输入匹配网络，包括晶体管q1和晶体管q2组成的达林顿电路，其特征在于，还包括lc匹配网络、移相网络n1、n2、n3、反馈控制网络、有源移相网络，其中：lc匹配网络连接于晶体管q1和射频输入端口rfin之间；晶体管q1的输出端经过移相网络n2与晶体管q2的输出端连接于a点；a点通过移相网络n3连接氮化镓器件的信号输入端；晶体管q2的反向传输信号依次经有源移相网络、反馈控制网络和移相网络n3后进入氮化镓器件；氮化镓器件的反向传输信号依次经移相网络n3、反馈控制网络和移相网络n1后进入晶体管q1的输入端。2.根据权利要求1所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，所述晶体管q1的输出信号经过移相网络n2和晶体管q2的输入信号在a点正向叠加。3.根据权利要求2所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，所述移相网络n1叠加反馈控制网络，实现幅频特性的静态调整；有源移相网络叠加反馈控制网络，实现幅频特性的动态调整。4.根据权利要求1所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，晶体管q1和晶体管q2是有源器件bjt、hbt、fet或hemt中的一种。5.根据权利要求1所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，所述反馈控制网络由衰减属性的电路元件构成，用来控制反馈信号的强度。6.根据权利要求1所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，所述移相网络n1、移相网络n2、移相网络n3由一颗或多颗具有移相属性的电路元件组合构成，具有移相属性的电路元件包括电容、电感、电阻、传输线，组合形式包括串、并联。7.根据权利要求1所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，所述有源移相网络包括：有源器件、衰减网络和一颗或多颗具有移相属性的电路元件组合；具有移相属性的电路元件包括电容、电感、电阻、传输线，组合形式包括串、并联。8.根据权利要求1所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，所述氮化镓宽带有源输入匹配网络由分立元件构成，或者部分网络选择分立元件、部分网络在片上做成集成电路，或者全部在片上做成集成电路。9.根据权利要求8所述的氮化镓宽带有源输入匹配网络，其特征在于，所述氮化镓宽带有源输入匹配网络采用前两种模式的，基于同一片基板封装成模组形式，或基于pcb基板实现。

技术总结
本发明公开了一种氮化镓宽带有源输入匹配网络，包括晶体管Q1和晶体管Q2组成的达林顿电路，还包括LC匹配网络、移相网络N1、N2、N3、反馈控制网络、有源移相网络；LC匹配网络连接于晶体管Q1和射频输入端口RFin之间；晶体管Q1的输出端经过移相网络N2与晶体管Q2的输出端连接于A点；晶体管Q2的反向传输信号依次经有源移相网络、反馈控制网络和移相网络N3后进入氮化镓器件；氮化镓器件的反向传输信号依次经移相网络N3、反馈控制网络和移相网络N1后进入晶体管Q1的输入端。本发明可以兼顾超宽带的输入匹配和氮化镓驱动级电路的功能，同时提高氮化镓器件在超宽带工作频段内小信号增益和大信号增益的平坦度。号增益的平坦度。号增益的平坦度。


技术研发人员：高怀 田婷 丁杰
受保护的技术使用者：苏州英诺迅科技股份有限公司
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2023/1/13