1.本发明属于集成电路设计技术领域，具体涉及一种高谐波抑制倍频放大多功能芯片。
背景技术：
2.现代军事通信、安检、各种雷达探测的研究应用都离不开工作在微波毫米波频段的电子设备，而工作在该频段的电子设备，常借助倍频器将较低频率的本振信号倍频到需要的微波毫米波频段，这样既能降低本振频率又能扩展带宽。在微波前端电路中，常根据实际需要选用合适的倍频器，常会将滤波器集成以抑制不需要的谐波功率，将增益放大电路集成以驱动后级倍频电路正常工作，将谐波倍频放大器集成以提高倍频信号的输出功率。通过设计在芯片内部集成这些功能单元，就得到了典型的倍频放大多功能芯片。这种设计方案有利于电子设备的小型化和集成化发展，因此有着良好和广泛的应用前景，但同时也对倍频放大多功能芯片在低功耗、高增益、高谐波抑制度、高集成度和可靠性等各方面性能提出了较高的设计需求。
技术实现要素：
3.针对现有技术中的上述不足，本发明提供的高谐波抑制倍频放大多功能芯片具有高增益、高谐波抑制、功率温补和高集成度等优点。
4.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高谐波抑制倍频放大多功能芯片，包括依次连接的基波放大限幅网络、谐波滤波倍频网络和谐波放大网络；所述基波放大限幅网络的输入端作为高谐波抑制倍频放大多功能芯片的输入端，所述谐波放大网络的输出端作为高谐波抑制倍频放大多功能芯片的射频输出端。
5.本发明的有益效果为：本发明中基波放大限幅网络通过两级共源放大单元结合两级pin型限幅单元实现基波信号的放大和功率限幅；谐波滤波倍频网络采用有源倍频结构结合滤波单元实现对谐波、杂波信号进行抑制后对基波信号进行谐波倍频；谐波放大网络采用四级放大结构结合温补单元和滤波单元，对基波和其他谐波信号进行抑制后，对谐波倍频信号进行放大温补。本发明具有高增益、高谐波抑制、功率温补和高集成度等优点。
6.进一步地，所述基波放大限幅网络包括电感l1；所述电感l1的一端作为所述基波放大限幅网络的输入端，所述电感l1的另一端与电容c1的一端连接，所述电容c1的另一端分别与接地电感l2的一端和电感l3的一端连接，所述电感l3的另一端与场效应管m1的栅极连接，所述场效应管m1的源极分别与接地电阻r1和接地电容c2连接，所述场效应管m2的漏极分别与电感l4的一端和电容c3的一端连接，所述电感l4的另一端分别与接地电容c4和电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与漏极电源电压vd1连接，所述电容c3的另一端分别与电阻r6的一端和电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端分别与接地电阻r4和电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与栅极电源电压
vg1连接，所述电阻r6的另一端与场效应管m2的栅极连接，所述场效应管m2的源极接地，所述场效应管m2的漏极分别与电容c7的一端和电感l5的一端连接，所述电感l5的另一端分别与接地电容c5、电阻r7的一端和漏极电源电压vd1连接，所述电阻r7的另一端与接地电容c6连接，所述电容c7的另一端分别与二极管d1的负极、二极管d2的正极和电感l6的一端连接，所述二极管d1的正极和二极管d2的负极均接地，所述电感l6的另一端分别与二极管d3的负极和二极管d4的正极连接，并作为所述基波放大限幅网络的输出端，所述二极管d3的正极和二极管d4的负极均接地。
7.上述进一步方案的有益效果为：本发明射频输入端采用基波放大限幅网络，实现基波的低噪声放大和高功率限幅特性。放大单元采用两级共源放大，第一级为自偏置电路结构，第二级为双偏置电路结构，偏置电压可通过外部电源进行调整；限幅部分采用两级pin管级联实现基波信号功率限幅，防止功率摆幅过大对后级晶体管的损坏，两级采用一正一反，级间为电感匹配，在实现高限幅特性的同时又具备较高的耐电压特性。vd1为放大单元漏极电源电压，vg1为放大单元栅极电源电压。
8.进一步地，所述谐波滤波倍频网络包括电感l7；所述电感l7的一端作为所述谐波滤波倍频网络的输入端，并与接地电容c8连接，所述电感l7的另一端分别与接地电容c9和电感l8的一端连接，所述电感l8的另一端分别与接地电阻r9和电阻r8的一端连接，所述电阻r8的另一端分别与接地电阻r10和电容c10的一端连接，所述电容c10的另一端分别与接地电容c13、电感l9的一端和微带线ml1的一端连接；所述电感l9的另一端通过电阻r11分别与接地电容c11和电阻r12的一端连接，所述电阻r12的另一端分别与接地电容c12和栅极电源电压vg2连接；所述微带线ml1的另一端分别与悬空微带线ml2、悬空微带线ml3和微带线ml4的一端连接，所述微带线ml4的另一端与场效应管m3的栅极连接，所述场效应管m3的源极接地，所述场效应管m3的漏极与微带线ml5的一端连接，所述微带线ml5的另一端分别与悬空微带线ml6、微带线ml7的一端和微带线ml8的一端连接，所述微带线ml8的另一端通过电感l10与接地电容c14连接；所述微带线ml7的另一端分别与接地电容c15、微带线ml9的一端和电容c16的一端连接，所述微带线ml9的另一端分别与接地电容c17和微带线ml10的一端连接，所述微带线ml10的另一端分别与电阻r13的一端和漏极电源电压vd2连接，所述电阻r13的另一端与接地电容c18连接；所述电容c16的另一端分别与接地电阻r15和电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端与接地电阻r16连接，并作为所述谐波滤波倍频网络的输出端。
9.上述进一步方案的有益效果为：本发明的谐波滤波倍频网络滤波单元采用四级lc滤波单元，实现低插损高抑制，对谐波、杂波信号进行抑制后，提取基波信号进入倍频单元；倍频单元采用一级有源倍频结构，通过选择合理的夹断电压使晶体管工作在深饱和区以产生较多的谐波信号，通过开路枝节线和lc谐振单元来抑制不需要的谐波和基波分量。同时倍频单元前后增加π型小衰减器改善输入输出驻波。
10.进一步地，所述谐波放大网络包括电感l11；所述电感l11作为所述谐波放大网络的输入端，所述电感l11的另一端分别与接地微带线ml11、接地电容c19和电容c20的一端连接，所述电容c20的另一端分别与接地电感l12、接地电容c21和电容c22的一端连接，所述电容c22的另一端分别与接地电感l13、接地电容c23和电容c24的一端连接，所述电容c24的另一端分别与接地电感l14、接地电容c25和电容c26的一端连接，所述电容c26的另一端分别与微带线ml12的一端和微带线ml13的一端连接，所述微带线ml12的另一端分别与电阻r17的一端和电阻r18的一端连接，所述电阻r17的另一端与接地电容c27连接，所述电阻r18的另一端分别与电阻r19的一端和接地电r20连接，所述电阻r19的另一端与栅极电源电压vg3连接；所述微带线ml13的另一端与场效应管m4的栅极连接，所述场效应管m4的源极与接地微带线ml14连接，所述场效应管m4的漏极分别与微带线ml15的一端和电容c29的一端连接，所述电容c29的另一端分别与微带线ml16的一端和微带线ml17的一端连接，所述微带线ml17的另一端分别与电阻r21的一端和电阻r22的一端连接，所述电阻r21的另一端与接地电容c28连接，所述电阻r22的另一端分别与接地电阻r23和电阻r24的一端连接；所述微带线ml16的另一端与场效应管m5的栅极连接，所述场效应管m5的源极分别与接地电容c30和微带线ml15的另一端连接，所述场效应管m5的漏极与微带线m18的一端连接，所述微带线m18的另一端分别与微带线ml19的一端和电容c32的一端连接，所述微带线ml19的另一端分别与电阻r24的另一端、接地电容c31、电阻r25的一端和漏极电源电压vd3连接，所述电阻r25的另一端与接地电容c33连接；所述电容c32的另一端分别与微带线ml21的一端和微带线ml20的一端连接，所述微带线ml21的另一端分别与电阻r26的一端和电阻r27的一端连接，所述电阻r26的另一端与接地电容c34连接，所述电阻r27的另一端分别与电阻r28的一端和接地电阻r29连接，所述电阻r28的另一端与栅极电源电压vg3连接；所述微带线ml20的另一端与场效应管m6的栅极连接，所述场效应管m6的源极与接地微带线ml22连接，所述场效应管m6的漏极与微带线ml23的一端连接，所述微带线ml23的另一端分别与电容c35的一端和微带线ml24的一端连接，所述微带线ml24的另一端分别与接地电容c37、电阻r30的一端和漏极电源电压vd4连接，所述电阻r30的另一端与接地电容c36连接；所述电容c35的另一端分别与微带线ml26的一端和微带线ml25的一端连接，所述微带线ml25的另一端分别与电阻r34的一端和电阻r31的一端连接，所述电阻r34的另一端与接地电容c38连接，所述电阻r31的另一端分别与接地电阻r32和电阻r33的一端连接，所述电阻r33的另一端与栅极电源电压vg3连接；所述微带线ml26的另一端与场效应管m7的栅极连接，所述场效应管m7的源极与接地微带线ml27连接，场效应管m7的漏极与微带线ml28的一端连接，所述微带线ml28的另一端分别与电容c39的一端和微带线ml29的一端连接，所述微带线ml29的另一端分别与电阻r35的一端、接地电容c40和漏极电源电压vd5连接，所述电阻r35的另一端与接地电容c41连接，所述电容c39的另一端作为所述谐波放大网络的输出端。
11.上述进一步方案的有益效果为：本发明中谐波放大网络中滤波单元采用八级带通滤波结构，对基波和其他谐波分
量进一步抑制，谐波放大单元采用四级放大结构，前两级采用电流复用结构已获得高增益和低功耗，后两级采用双电源共源结构已获得高增益和中功率输出，偏置电压可通过外部电源进行调整；其中栅极分压馈电单元采用温补结构以减小全温状态下输出功率的波动。vd3为放大单元漏极电源电压，vg3为放大单元栅极电源电压。
附图说明
12.图1为本发明提供的高谐波抑制倍频放大多功能芯片结构框图。
13.图2为本发明提供的高谐波抑制倍频放大多功能芯片电路原理图。
具体实施方式
14.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
15.本发明实施例提供了一种高谐波抑制倍频放大多功能芯片，如图1所示，包括依次连接的基波放大限幅网络、谐波滤波倍频网络和谐波放大网络；所述基波放大限幅网络的输入端作为高谐波抑制倍频放大多功能芯片的输入端，所述谐波放大网络的输出端作为高谐波抑制倍频放大多功能芯片的射频输出端。
16.如图2所示，本发明实施例中的基波放大限幅网络包括电感l1；所述电感l1的一端作为所述基波放大限幅网络的输入端，所述电感l1的另一端与电容c1的一端连接，所述电容c1的另一端分别与接地电感l2的一端和电感l3的一端连接，所述电感l3的另一端与场效应管m1的栅极连接，所述场效应管m1的源极分别与接地电阻r1和接地电容c2连接，所述场效应管m2的漏极分别与电感l4的一端和电容c3的一端连接，所述电感l4的另一端分别与接地电容c4和电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端与漏极电源电压vd1连接，所述电容c3的另一端分别与电阻r6的一端和电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端分别与接地电阻r4和电阻r5的一端连接，所述电阻r5的另一端与栅极电源电压vg1连接，所述电阻r6的另一端与场效应管m2的栅极连接，所述场效应管m2的源极接地，所述场效应管m2的漏极分别与电容c7的一端和电感l5的一端连接，所述电感l5的另一端分别与接地电容c5、电阻r7的一端和漏极电源电压vd1连接，所述电阻r7的另一端与接地电容c6连接，所述电容c7的另一端分别与二极管d1的负极、二极管d2的正极和电感l6的一端连接，所述二极管d1的正极和二极管d2的负极均接地，所述电感l6的另一端分别与二极管d3的负极和二极管d4的正极连接，并作为所述基波放大限幅网络的输出端，所述二极管d3的正极和二极管d4的负极均接地。
17.如图2所示，本发明实施例中的谐波滤波倍频网络包括电感l7；所述电感l7的一端作为所述谐波滤波倍频网络的输入端，并与接地电容c8连接，所述电感l7的另一端分别与接地电容c9和电感l8的一端连接，所述电感l8的另一端分别与接地电阻r9和电阻r8的一端连接，所述电阻r8的另一端分别与接地电阻r10和电容c10的一端连接，所述电容c10的另一端分别与接地电容c13、电感l9的一端和微带线ml1的一端连接；
所述电感l9的另一端通过电阻r11分别与接地电容c11和电阻r12的一端连接，所述电阻r12的另一端分别与接地电容c12和栅极电源电压vg2连接；所述微带线ml1的另一端分别与悬空微带线ml2、悬空微带线ml3和微带线ml4的一端连接，所述微带线ml4的另一端与场效应管m3的栅极连接，所述场效应管m3的源极接地，所述场效应管m3的漏极与微带线ml5的一端连接，所述微带线ml5的另一端分别与悬空微带线ml6、微带线ml7的一端和微带线ml8的一端连接，所述微带线ml8的另一端通过电感l10与接地电容c14连接；所述微带线ml7的另一端分别与接地电容c15、微带线ml9的一端和电容c16的一端连接，所述微带线ml9的另一端分别与接地电容c17和微带线ml10的一端连接，所述微带线ml10的另一端分别与电阻r13的一端和漏极电源电压vd2连接，所述电阻r13的另一端与接地电容c18连接；所述电容c16的另一端分别与接地电阻r15和电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端与接地电阻r16连接，并作为所述谐波滤波倍频网络的输出端。
18.如图2所示，本发明实施例中的谐波放大网络包括电感l11；所述电感l11作为所述谐波放大网络的输入端，所述电感l11的另一端分别与接地微带线ml11、接地电容c19和电容c20的一端连接，所述电容c20的另一端分别与接地电感l12、接地电容c21和电容c22的一端连接，所述电容c22的另一端分别与接地电感l13、接地电容c23和电容c24的一端连接，所述电容c24的另一端分别与接地电感l14、接地电容c25和电容c26的一端连接，所述电容c26的另一端分别与微带线ml12的一端和微带线ml13的一端连接，所述微带线ml12的另一端分别与电阻r17的一端和电阻r18的一端连接，所述电阻r17的另一端与接地电容c27连接，所述电阻r18的另一端分别与电阻r19的一端和接地电r20连接，所述电阻r19的另一端与栅极电源电压vg3连接；所述微带线ml13的另一端与场效应管m4的栅极连接，所述场效应管m4的源极与接地微带线ml14连接，所述场效应管m4的漏极分别与微带线ml15的一端和电容c29的一端连接，所述电容c29的另一端分别与微带线ml16的一端和微带线ml17的一端连接，所述微带线ml17的另一端分别与电阻r21的一端和电阻r22的一端连接，所述电阻r21的另一端与接地电容c28连接，所述电阻r22的另一端分别与接地电阻r23和电阻r24的一端连接；所述微带线ml16的另一端与场效应管m5的栅极连接，所述场效应管m5的源极分别与接地电容c30和微带线ml15的另一端连接，所述场效应管m5的漏极与微带线m18的一端连接，所述微带线m18的另一端分别与微带线ml19的一端和电容c32的一端连接，所述微带线ml19的另一端分别与电阻r24的另一端、接地电容c31、电阻r25的一端和漏极电源电压vd3连接，所述电阻r25的另一端与接地电容c33连接；所述电容c32的另一端分别与微带线ml21的一端和微带线ml20的一端连接，所述微带线ml21的另一端分别与电阻r26的一端和电阻r27的一端连接，所述电阻r26的另一端与接地电容c34连接，所述电阻r27的另一端分别与电阻r28的一端和接地电阻r29连接，所述电阻r28的另一端与栅极电源电压vg3连接；所述微带线ml20的另一端与场效应管m6的栅极连接，所述场效应管m6的源极与接地微带线ml22连接，所述场效应管m6的漏极与微带线ml23的一端连接，所述微带线ml23的另一端分别与电容c35的一端和微带线ml24的一端连接，所述微带线ml24的另一端分别与
接地电容c37、电阻r30的一端和漏极电源电压vd4连接，所述电阻r30的另一端与接地电容c36连接；所述电容c35的另一端分别与微带线ml26的一端和微带线ml25的一端连接，所述微带线ml25的另一端分别与电阻r34的一端和电阻r31的一端连接，所述电阻r34的另一端与接地电容c38连接，所述电阻r31的另一端分别与接地电阻r32和电阻r33的一端连接，所述电阻r33的另一端与栅极电源电压vg3连接；所述微带线ml26的另一端与场效应管m7的栅极连接，所述场效应管m7的源极与接地微带线ml27连接，场效应管m7的漏极与微带线ml28的一端连接，所述微带线ml28的另一端分别与电容c39的一端和微带线ml29的一端连接，所述微带线ml29的另一端分别与电阻r35的一端、接地电容c40和漏极电源电压vd5连接，所述电阻r35的另一端与接地电容c41连接，所述电容c39的另一端作为所述谐波放大网络的输出端。
19.下面对本实施例中的线性放大器的工作原理及过程进行介绍：射频基波输入信号通过射频输入端进入基波放大限幅网络，通过两级共源放大单元进行基波信号的低噪声放大，通过两级pin型限幅单元实现基波信号功率限幅，防止功率摆幅过大对后级晶体管的损坏；接着基波信号进入谐波滤波倍频网络，通过滤波单元实现对谐波、杂波信号进行抑制后对基波信号进行谐波倍频，提取出需要的谐波倍频信号，倍频单元前后增加π型小衰减器改善输入输出驻波；倍频后的信号进入谐波放大网络，放大单元采用四级放大结构结合温补单元和滤波单元，对基波和其他谐波进行抑制后，对倍频信号进行放大温补。本发明具有高增益、高谐波抑制、功率温补和高集成度等优点本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
20.本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。