行波放大器的製作方法
2023-05-28 04:17:46 1
專利名稱：行波放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括兩條傳輸線和至少兩個放大器的行波放大器。本發明還涉及用於提供行波放大的方法和這樣的行波放大器或方法的使用。
US 5,550,513描述全差分放大器。放大器包括多個互聯的分布放大器級，每個分布放大器級具有接收高頻輸入信號的輸入裝置。提供了一對傳輸線，用於傳送高頻輸入信號到每個分布放大器級。電路還包括被連接到每個分布放大器級的一對輸出傳輸線，用於把相加的差分輸出傳遞到適當的輸出端。另一個偏壓裝置被提供來把直流加到分布放大器級，用於控制高頻差分輸出的幅度。這個差分放大器包括非平衡傳輸線，它具有一個其上有返回電流流動的接地面。
所以，本發明的目的是提供一種改進的行波放大器。
本發明的目的是通過一個行波放大器達到的，其中所述放大器被反並聯地耦合到所述傳輸線。由此，第一傳輸線的行波被饋送到第一放大器，所述放大器放大這個輸入信號，以及把這個放大的信號加到所述第二傳輸線的行波。所述第二傳輸線的行波被饋送到第二放大器的輸入埠，所述第二放大器也放大這個信號，以及把放大的信號加到所述第一傳輸線的行波。最好是任何兩個接連的放大器被反並聯地耦合到傳輸線。放大的信號被加到傳輸線上的信號，以及用每個放大器放大該行波。
通過提供這樣的行波放大器，可以放大信號，補償傳輸線的損耗，減小共模電流，隔離輸入和輸出信號，以及抑制反射波。
在一個實施例中，提供所述耦合裝置，放大器可被電耦合到傳輸線。所述耦合裝置最好是按照權利要求4或5的電連接或定向耦合電路。定向耦合電路可以給行波放大器加上定向性和隔離度。
按照權利要求3的耦合允許在放大器與傳輸線之間的方便的耦合。由於允許空間偏移，可以克服設計限制。
按照權利要求6的行波放大器更是優選的。在兩條傳輸線上的行波可以具有180°的相位差。當放大器的輸出信號耦合到傳輸線的行波時，信號的相位應當匹配以使得放大的信號加到行波上。
按照權利要求10的行波放大器允許放大器對另外電路的去耦合。
本發明的另一個方面具體地是一種通過具有兩條傳輸線和至少兩個放大器的前面說明的行波放大器來提供行波放大的方法，其中在所述傳輸線上的所述行波具有180°的相位差，其中一對所述放大器的輸出被饋送到反並聯的所述傳輸線，以使得第一傳輸線的行波被饋送到第一放大器，所述第一放大器把放大的信號加到所述第二傳輸線的行波，所述第二傳輸線的行波被饋送到第二放大器，所述第二放大器把放大的信號加到所述第一傳輸線的行波。
本發明的再一個方面是行波放大器在光學系統、光交換矩陣、光通信系統、用於衛星TV或衛星通信的機頂盒、防撞雷達、無線局域環(wireless local loop)、以及諸如GaSs和InP工藝的高級IC處理器中的使用。
參照以下附圖將闡述和明白本發明的這些和其它方面，其中
圖1顯示按照本發明的分布行波放大器，圖2顯示按照本發明的標準行波放大器的方框圖，圖3顯示按照本發明的行波放大器，以及圖4是按照本發明的行波放大器的一個節點。
圖1顯示通常的行波放大器(TWA)。這個TWA是基於使用電晶體的寄生參數作為傳輸線的組成部分。通過將幾個電晶體3用它們之間的適當的互聯線連接起來，就形成了分布的或合成的傳輸線。這種傳輸線呈現出信號的增益，而不是信號損失。
合成傳輸線在電晶體3的柵極電路中由電感8a和電晶體3的輸入阻抗形成。合成的漏極傳輸線由電感6a和電容6b形成。電感6a和電容6b由傳輸線的寄生參數形成。傳輸線由它們的特性阻抗4和5作為終端負載。
輸入信號從包括信號發生器2b和發生器阻抗2a的發生器被饋送到電晶體。對於每個電晶體3，輸入信號在驅動電晶體3的輸入端和產生漏極電流之前作為波傳播到電晶體3的柵極線的一部分。漏極電流在漏極線上生成前進的波，它傳播到具有輸出負載10a的輸出端10。
因為在兩個合成線之間的延時失配，這樣的TWA的帶寬受到限制。增益對帶寬的乘積受電晶體功率增益的截止頻率所限制。
圖2顯示圖1所示的TWA的方框圖。傳輸線12，14被連接到放大器16，該放大器可包括電容6b、電晶體3和電感6a和8a。
圖3顯示按照本發明的TWA的方框圖。圖上顯示傳輸線12，14。這些傳輸線12，14具有輸入端12a，14a和輸出端12b，14b。這些傳輸線12，14由放大器16連接。這些放大器被反向並行耦合到傳輸線。第一放大器16的輸出端被耦合到傳輸線14。下一個放大器16的輸出端被耦合到傳輸線12。這意味著，任何兩個相繼的放大器16以不同的方向性被耦合到傳輸線12，14。放大器16的輸入端在空間上不必位於與輸出端相同的位置，而可以具有空間位移20。放大器16的輸入端和輸出端通過耦合裝置18被耦合到傳輸線12，14，該耦合裝置可以是簡單的電連接或定向耦合電路，給TWA電路提供方向性和隔離度。在傳輸線12，14上的行波具有180°的相位差。在每個放大器16的輸出端處的放大的信號應當是使得信號加到傳輸線的各個行波。通過改變偏移20，放大器16的相位和/或耦合裝置18的相位，達到相位匹配。
圖4顯示被耦合到傳輸線12，14的一個放大器16。放大器包括電容16a、電感16b和電晶體16c。傳輸線12和14通過電容22b，24b和電感22a，24a被耦合到Vee。電晶體16c從傳輸線接收它的直流偏壓。通過16個接連的放大器16，TWA可以具有11dB的增益，-3dB的點是在4,6GHz上，這導致16,5GHz的增益帶寬的乘積。本發明的目的是使用高到100GHz或更高的頻率。特別是在光學網絡中，信號處理的帶寬必須很大，例如，10GHz的帶寬是常見的。在光學網絡中，常常使用差分傳輸線，因為雷射器和光電二極體具有差分連接。在光開關矩陣中，差分傳輸線可以是高達2mm長。它們必須在半導體基片上實施，並能夠連接許多輸入端和輸出端，這可以通過按照本發明的TWA達到。本發明的TWA可以補償在光開關矩陣的節點處的不完美性和信號損失。
權利要求
1.包括兩條傳輸線和至少兩個放大器的行波放大器，所述放大器被反並聯到所述傳輸線。
2.按照權利要求1的行波放大器，其中耦合裝置被提供來把所述各放大器分別耦合到所述各傳輸線。
3.按照權利要求1的行波放大器，其中所述放大器的輸入埠到一個所述傳輸線的所述耦合與所述放大器的輸出埠到另一個所述傳輸線的耦合在空間上是隔開的。
4.按照權利要求2的行波放大器，其中所述耦合裝置是電連接。
5.按照權利要求2的行波放大器，其中所述耦合裝置是定向耦合電路。
6.按照權利要求1的行波放大器，其中所述各放大器的輸出信號的相位與在各個傳輸線上行波的相位相匹配。
7.按照權利要求3的行波放大器，其中所述空間偏移提供所述相位匹配。
8.按照權利要求1的行波放大器，其中所述放大器的相位提供所述相位匹配。
9.按照權利要求2的行波放大器，其中所述耦合裝置提供所述相位匹配。
10.按照權利要求1的行波放大器，其中所述各放大器從所述傳輸線取得直流偏置電壓。
11.一種具體地用按照權利要求1的具有兩條傳輸線和至少兩個放大器的行波放大器提供行波放大的方法，其中在所述傳輸線上的所述行波具有180°的相位差，其中一對所述放大器的輸出被饋送到反並聯的所述傳輸線，以使得第一傳輸線的行波被饋送到第一放大器，所述第一放大器把放大的信號加到所述第二傳輸線的行波以及所述第二傳輸線的行波被饋送到第二放大器，所述第二放大器把放大的信號加到所述第一傳輸線的行波。
12.按照權利要求1的行波放大器或按照權利要求11的方法在光學系統、光交換矩陣、光通信系統、用於衛星TV或衛星通信的機頂盒、防撞雷達、無線局域環、諸如GaSs和InP工藝的高級IC處理器中的使用。
全文摘要
本發明涉及包括放大器和傳輸線的行波放大器。通過把放大器反並聯地耦合到傳輸線，行波放大器提供對於傳輸線損耗的補償、信號的放大以及輸入端與輸出端之間的隔離。
文檔編號H03F1/18GK1714504SQ200380103537
公開日2005年12月28日 申請日期2003年10月28日 優先權日2002年11月19日
發明者L·萊伊坦, J·R·M·伯格沃伊特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司