高效率功率放大器電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高效率功率放大器電路，解決了現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)能耗高的問(wèn)題。所述高效率功率放大器電路包括多個(gè)功率放大管，以及垂直排布基極連線、垂直排布集電極連線和水平排布接地背孔；所述功率放大管的基極與所述基極連線連接，所述功率放大管的集電極與所述集電極連線連接，所述功率放大管的發(fā)射極與所述接地背孔連接；每?jī)蓚€(gè)功率放大管以最短連線共用一個(gè)接地背孔。本發(fā)明適用于通信系統(tǒng)中的功率放大器電路。
【專利說(shuō)明】
高效率功率放大器電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效率功率放大器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]功率放大器是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，在雷達(dá)、個(gè)人通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星通訊、電子對(duì)抗等系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。功率放大器位于發(fā)射機(jī)的末端，其性能直接影響到信號(hào)的傳輸距離和傳輸質(zhì)量，作為發(fā)射機(jī)的核心組成部分，在系統(tǒng)能源耗費(fèi)的比例中約占1/3，如果其效率低下，必將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)效率降低。
[0003]功率放大器實(shí)現(xiàn)功率放大則是通過(guò)晶體管，單個(gè)晶體管在UHF (Ultra HighFrequency，特高頻)頻率下能提供10~100W的輸出功率，而在更高頻率通常輸出功率限于IW以下，若需要較高的輸出功率，可利用不同的功率合成技術(shù)將多個(gè)晶體管組合在一起。如何排布版圖，使得互相牽制的各性能達(dá)到最優(yōu)，成為設(shè)計(jì)功率放大器的關(guān)鍵。為了降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗，降低通信設(shè)備的工作成本、散熱裝置和電源技術(shù)要求，高效率功率放大器一直以來(lái)都是重要的研究?jī)?nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種高效率功率放大器電路，能夠降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案:
一種高效率功率放大器電路，所述高效率功率放大器電路包括多個(gè)功率放大管，以及垂直排布基極連線、垂直排布集電極連線和水平排布接地背孔；所述功率放大管的基極與所述基極連線連接，所述功率放大管的集電極與所述集電極連線連接，所述功率放大管的發(fā)射極與所述接地背孔連接；每?jī)蓚€(gè)功率放大管以最短連線共用一個(gè)接地背孔。
[0006]可選地，所述多個(gè)功率放大管呈矩陣排布。
[0007]本發(fā)明提供的高效率功率放大器電路，所述高效率功率放大器電路包括多個(gè)功率放大管，以及垂直排布基極連線、垂直排布集電極連線和水平排布接地背孔；所述功率放大管的基極與所述基極連線連接，所述功率放大管的集電極與所述集電極連線連接，所述功率放大管的發(fā)射極與所述接地背孔連接；每?jī)蓚€(gè)功率放大管以最短連線共用一個(gè)接地背孔。每?jī)蓚€(gè)功率放大管以最短連線共用一個(gè)接地背孔，使得背孔間信號(hào)不會(huì)相會(huì)串?dāng)_，且散熱均勻；而且減少了垂直排布基極連線、垂直排布集電極連線和水平排布接地背孔間的交疊，減少了寄生電容影響，降低了整個(gè)系統(tǒng)的能耗。
【附圖說(shuō)明】
[0008]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的高效率功率放大器電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)試所述高效率功率放大器電路的負(fù)載牽引系統(tǒng)原理框圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)試所述高效率功率放大器電路的測(cè)試結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]本實(shí)施例采用GaAs HBT工藝，因?yàn)樾枰偷母蓴_產(chǎn)物，工作在UHF或更高頻率的大多數(shù)通信發(fā)射機(jī)信賴A類、AB類或B類功率放大器。在本實(shí)施例中的所有功率放大管I都工作在AB類，單個(gè)功率放大管I在UHF頻率下能提供10~100W的輸出功率，而在更高頻率通常輸出功率限于IW以下，若需要較高的輸出功率，可利用不同的功率合成技術(shù)將多個(gè)功率放大管I組合在一起。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的高效率功率放大器電路包括24個(gè)功率放大管1，以及垂直排布基極連線2、垂直排布集電極連線3和水平排布接地背孔4 ;所述24個(gè)功率放大管I呈6*4矩陣排列；每個(gè)功率放大管I有三個(gè)極，分別為基極11、集電極12和發(fā)射極13 ;所述功率放大管I的基極11與所述基極連線2連接，所述功率放大管I的集電極12與所述集電極連線3連接，所述功率放大管I的發(fā)射極13與所述接地背孔4連接；每?jī)蓚€(gè)功率放大管I以最短連線共用一個(gè)接地背孔。
[0013]在本實(shí)施例中，垂直排布基極連線2的尺寸為36um *550um，垂直排布集電極連線3的尺寸為20um *490um，接地背孔4的尺寸為80 um *80 um。
[0014]本發(fā)明提供的高效率功率放大器電路，所述高效率功率放大器電路包括多個(gè)功率放大管，以及垂直排布基極連線、垂直排布集電極連線和水平排布接地背孔；所述功率放大管的基極與所述基極連線連接，所述功率放大管的集電極與所述集電極連線連接，所述功率放大管的發(fā)射極與所述接地背孔連接；每?jī)蓚€(gè)功率放大管以最短連線共用一個(gè)接地背孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，每?jī)蓚€(gè)功率放大管以最短連線共用一個(gè)接地背孔，使得背孔間信號(hào)不會(huì)相會(huì)串?dāng)_，且散熱均勻；而且減少了垂直排布基極連線、垂直排布集電極連線和水平排布接地背孔間的交疊，減少了寄生電容影響，降低了整個(gè)系統(tǒng)的能耗。
[0015]將本實(shí)施例提供的高效率功率放大器電路實(shí)際加工流片，并將芯片綁線于PCB測(cè)試板上，并采用負(fù)載牽引系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試。如圖2所示，PNA-X是安捷倫最新一代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，可以替代信號(hào)源、功率計(jì)、頻譜儀及傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)儀；Tuner則是負(fù)載牽引系統(tǒng)中的自動(dòng)化阻抗調(diào)諧器，有放入待測(cè)器件(Device Under Testing，DUT)前端的源Tuner和放入待測(cè)器件(DUT)后端的負(fù)載Tuner。負(fù)載牽引系統(tǒng)的原理是，通過(guò)電腦控制阻抗調(diào)諧器，使得待測(cè)器件的輸入輸出阻抗達(dá)到最優(yōu)匹配點(diǎn)，在這個(gè)最優(yōu)匹配點(diǎn)時(shí)的輸出、效率、增益等性能可達(dá)到最優(yōu)，通過(guò)這種自動(dòng)化匹配大大降低人工調(diào)試所帶來(lái)的成本和時(shí)間消耗。負(fù)載牽引測(cè)試能夠精確的給出功率放大管在所需條件下輸入和輸出端的最佳阻抗匹配點(diǎn)，及輸出、效率、增益等關(guān)鍵參數(shù)性能，已被廣泛應(yīng)用于功率放大器快速高效測(cè)試中。
[0016]圖3為本實(shí)施例在不調(diào)諧諧波阻抗下，基波負(fù)載牽引測(cè)試結(jié)果圖。其中，Pout為放大器的輸出功率(單位dBm)，Pin為放大器的輸入功率(單位dBm)，Gain為放大器的增益(單位dB)，PAE為放大器的效率(單位％)。從圖中可知，本實(shí)施例中的功率放大器電路在IdB壓縮點(diǎn)輸出33dBm時(shí)的效率可達(dá)54%，且長(zhǎng)時(shí)間工作，工作電流穩(wěn)定，溫度穩(wěn)定性好。若進(jìn)行二次諧波阻抗調(diào)諧，效率更會(huì)有10個(gè)百分點(diǎn)的性能提高。
[0017]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效率功率放大器電路，其特征在于，所述高效率功率放大器電路包括多個(gè)功率放大管，以及垂直排布基極連線、垂直排布集電極連線和水平排布接地背孔；所述功率放大管的基極與所述基極連線連接，所述功率放大管的集電極與所述集電極連線連接，所述功率放大管的發(fā)射極與所述接地背孔連接；每?jī)蓚€(gè)功率放大管以最短連線共用一個(gè)接地背孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率功率放大器電路，其特征在于，所述多個(gè)功率放大管呈矩陣排布。
【文檔編號(hào)】H03F1/02GK106033951SQ201510120724
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日
【發(fā)明人】萬(wàn)晶, 楊敏, 賁志紅, 梁曉新, 閻躍鵬
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院微電子研究所