本发明属于无线电系统技术领域，尤其涉及一种抗饱和限幅器、芯片及驱动放大器。
背景技术：
驱动放大器是无线电系统中发射链路的核心器件，其具有线性度高、输出功率较高的特点。但是驱动放大器输出功率过高会导致功率放大器过饱和，从而影响系统线性度及响应、恢复时间，同时隔离不当极易造成驱动放大器损坏。
随着电子技术发展与半导体工艺的进步，发射链路的线性度和发射功率要求越来越高，使得驱动放大器的抗过饱和限幅器的应用需求巨大。传统限幅器一般采用硅二极管，然而其尺寸大，难于单片集成且使用不灵活；而对于砷化镓限幅器，其耐功率低，且线性度较低，无法满足高功率、高线性、抗饱和以及限幅的要求。另外，传统反射式限幅器的防护原理是将高功率信号反射回功率源，极易造成前端器件的损坏，因而可靠性差。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种抗饱和限幅器、芯片及驱动放大器，旨在解决现有技术中驱动放大器无法同时满足集成度高、高线性、高功率的要求的问题。
为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种抗饱和限幅器，包括：多级限幅电路和多个功率负载；
所述多级限幅电路的第一端依次连接在输入端和输出端之间，每级限幅电路的第二端的第一端口接地，第一级限幅电路的第二端的第二端口串联一个功率负载后接地，最后一级限幅电路的第二端的第二端口串联一个功率负载后接地，中间级限幅电路的第二端的第二端口接地，中间级限幅电路为除所述第一级限幅电路和所述最后一级限幅电路之外的限幅电路。
作为本申请另一实施例，所述每级限幅电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4；
所述二极管d1的阴极端和所述二极管d3的阳极端分别作为每级限幅电路的第一端的两个端口连接在输入端和输出端之间；
所述二极管d1的阳极端连接所述二极管d2的阴极端，所述二极管d2的阳极端连接功率负载后接地；
所述二极管d3的阴极端连接所述二极管d4的阳极端，所述二极管d3的阳极端接地。
作为本申请另一实施例，还包括：多个移相微带电路；
每个移相微带电路串接在两级限幅电路之间，用于增加限幅器的隔离度。
作为本申请另一实施例，所述多级限幅电路为三级限幅电路；
所述多个功率负载均为薄膜电阻。
作为本申请另一实施例，还包括：电感l1和电感l2，所述电感l1和所述电感l2为相同的电感；
所述电感l1连接所述第一级限幅电路的第二端的第一端口后接地；
所述电感l2连接所述最后一级限幅电路的第二端的第一端口后接地。
作为本申请另一实施例，所述电感l1和所述电感l2均为扼流电感。
作为本申请另一实施例，所述二极管d1、所述二极管d2、所述二极管d3和所述二极管d4均为ganpin二极管。
作为本申请另一实施例，还包括：sic衬底；
采用单片集成方式，将权利要求1至7中任一项所述的抗饱和限幅器集成在所述sic衬底上。
本发明实施例的第二方面提供了一种芯片，包括上述任一实施例所述的抗饱和限幅器。
本发明实施例的第二方面提供了一种驱动放大器，包括上述任一实施例所述的抗饱和限幅器。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：与现有技术相比，本发明中多级限幅电路的第一端依次连接在输入端和输出端之间，每级限幅电路的第二端的第一端口接地，第一级限幅电路的第二端的第二端口串联一个功率负载后接地，最后一级限幅电路的第二端的第二端口串联一个功率负载后接地，中间级限幅电路的第二端的第二端口接地，中间级限幅电路为除所述第一级限幅电路和所述最后一级限幅电路之外的限幅电路，从而实现单片吸收式抗饱和限幅器，与现有的gaas单片限幅器相比，线性度提高20dbc；采用该抗饱和限幅器，可以有效改善驱动放大器的过饱和问题，且耐功率及集成度高、装配简单、可靠性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的抗饱和限幅器的示意图；
图2是本发明实施例提供的抗饱和限幅器的电路示意图；
图3是本发明另一实施例提供的抗饱和限幅器的电路示意图；
图4是本发明实施例提供的抗饱和限幅器的完整电路示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的一种抗饱和限幅器的示意图，详述如下。上述抗饱和限幅器，可以包括：多级限幅电路1和多个功率负载2；
所述多级限幅电路1的第一端11依次连接在输入端和输出端之间，每级限幅电路的第二端12的第一端口121接地，第一级限幅电路的第二端12的第二端口122串联一个功率负载2后接地，最后一级限幅电路的第二端12的第二端口122串联一个功率负载2后接地，中间级限幅电路的第二端12的第二端口122接地，中间级限幅电路为除所述第一级限幅电路和所述最后一级限幅电路之外的限幅电路。
上述抗饱和限幅器，通过多级限幅电路依次接入输入端和输出端，可以保证输入端口和输出端口的可耐受功率，第一级限幅电路和最后一级限幅电路连接功率负载，可以实现大功率信号注入时端口驻波良好，实现吸收式限幅。
可选的，在本实施例中多级限幅电路可以为三级限幅电路。如图2所示的抗饱和限幅器的电路图，所述每级限幅电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4；
所述二极管d1的阴极端和所述二极管d3的阳极端分别作为每级限幅电路的第一端的两个端口连接在输入端和输出端之间；所述二极管d1的阳极端连接所述二极管d2的阴极端，所述二极管d2的阳极端连接功率负载后接地；所述二极管d3的阴极端连接所述二极管d4的阳极端，所述二极管d3的阳极端接地。即，二极管d1和二极管d2串联，二极管d3和二极管d4串联后两个串联电路构成背对背二极管电路形成限幅电路。
可选的，每级限幅电路中的所有二极管均为ganpin二极管。
可选的，所述二极管d1、所述二极管d2、所述二极管d3和所述二极管d4均为ganpin二极管。ganpin二极管具有线性度高、耐功率高、耐压高且易于单片集成的特点，其在电力电子领域已经广泛应用。但是针对驱动放大器抗饱和用的吸收式限幅器尚属空白，因此，将ganpin二极管应用到本申请中的抗饱和限幅器中，可以提高抗饱和限幅器的线性度，且可以实现高功率和集成度高的效果。
可选的，单颗ganpin二极管的开启电压为5v，钳位电压为6v；图2所示的抗饱和限幅器中限幅电路中经串联后的ganpin二极管开启电压为10v，钳位电压为12v，因此对于三级限幅电路来说，对应开启电平高于30dbm，泄漏功率低于35dbm。
可选的，多个功率负载2均为薄膜电阻。薄膜电阻一般采用真空蒸发、磁控溅射等工艺方法制造，其膜厚一般小于10μm，薄膜电阻的温度系数非常低，这样电阻阻值随温度变化非常小，阻值稳定可靠。
可选的，如图3所示的抗饱和限幅器，还可以包括：多个移相微带电路3。
每个移相微带电路3串接在两级限幅电路之间，用于增加限幅器的隔离度。如图3所示的抗饱和限幅器电路示意图中，包括三级限幅电路，则需要设置两个移相微带电路。
可选的，移相微带电路可以进一步降低泄露功率。由于限幅器要求输入端耐受功率越大越好，输出端功率越小越好，因此通过增加限幅电路的级数，可以逐级降低泄露功率；通过增加移向微带电路可以将反射回去的功率到达前级限幅电路时形成驻波，功率量级最高，前级限幅电路的导通则更充分，隔离度增大，泄露功率较没有设置移相微带电路时降低。可选的，移相微带电路可以为微带线或者其他具有上述功能的元件。
可选的，如图4所示的抗饱和限幅器示意图，抗饱和限幅器还可以包括：电感l1和电感l2，所述电感l1和所述电感l2为相同的电感；
所述电感l1连接所述第一级限幅电路的第二端的第一端口后接地；
所述电感l2连接所述最后一级限幅电路的第二端的第一端口后接地。
即在第一级限幅电路和最后一级限幅电路中设置电感，可选的，所述电感l1和所述电感l2均为扼流电感，可以为第一级限幅电路和最后一级限幅电路提供直流回路。可选的，抗饱和限幅器导通以后等效为短路状态，输入端和输出端为了保证端口驻波，必须连接集成功率负载，例如薄膜电阻；中间限幅电路，例如图4所示的第二级限幅电路为背对背二极管结构，自身存在直流回路，因此不需要增加扼流电感。对于第一级限幅电路和第三级限幅电路，若如同第二级限幅电路为背对背二极管结构则可以不接扼流电感，若二极管的连接只是串联在一起，则必须增加扼流电感。
可选的，抗饱和限幅器还包括sic衬底。采用单片集成方式，将上述任一实施例中所述的抗饱和限幅器集成在所述sic衬底上，形成一个抗饱和限幅器芯片，缩小体积，集成度更高。
可选的，抗饱和限幅器中的功率负载例如薄膜电阻，借用sic高导热优势，这里sic即抗饱和限幅器中的衬底，这样可以提高耐功率能力，sic的热导率比传统氧化铝和氮化铝陶瓷高5-10倍，抗饱和限幅器和薄膜电阻等自身耗散的功率可以迅速通过sic基板导出去，其温升降低，因此可以耐受更高的功率才会达到最大可允许的温度。
由于gan二极管具有线性度高、耐功率高、耐压高以及易于单片集成的特点，在电力电子领域已经广泛应用，但是针对驱动放大器抗饱和用的吸收式限幅器尚属空白，在本实施例中通过将多级限幅电路采用ganpin二极管背对背结构可以实现单片吸收式抗饱和限幅器，在2.7ghz～3.5ghz工作频带内，抗饱和限幅器插入损耗小于1db，耐受功率大于50w的连续波,开启电平大于30dbm，泄漏功率小于40dbm。实验表明，与现有的gaas单片限幅器相比，线性度提高20dbc；采用该抗饱和限幅器，可以有效改善驱动放大器的过饱和问题，且耐功率及集成度高、装配简单、可靠性高。
本发明实施例还提供一种芯片，包括上述任一实施例所述的抗饱和限幅器，且具有上述任一抗饱和限幅器所具有的有益效果。
本发明实施例还提供一种驱动放大器，包括上述任一项实施例所述的抗饱和限幅器，使得驱动放大器可以实现输入端和输出端口均可耐受功率超过50w，开启门限大于30dbm，泄露功率小于40dbm的吸收式抗饱和限幅器，即具有上述任一抗饱和限幅器所具有的有益效果。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种抗饱和限幅器，其特征在于，包括：多级限幅电路和多个功率负载；
所述多级限幅电路的第一端依次连接在输入端和输出端之间，每级限幅电路的第二端的第一端口接地，第一级限幅电路的第二端的第二端口串联一个功率负载后接地，最后一级限幅电路的第二端的第二端口串联一个功率负载后接地，中间级限幅电路的第二端的第二端口接地，中间级限幅电路为除所述第一级限幅电路和所述最后一级限幅电路之外的限幅电路。
2.如权利要求1所述的抗饱和限幅器，其特征在于，所述每级限幅电路包括二极管d1、二极管d2、二极管d3和二极管d4；
所述二极管d1的阴极端和所述二极管d3的阳极端分别作为每级限幅电路的第一端的两个端口连接在输入端和输出端之间；
所述二极管d1的阳极端连接所述二极管d2的阴极端，所述二极管d2的阳极端连接功率负载后接地；
所述二极管d3的阴极端连接所述二极管d4的阳极端，所述二极管d3的阳极端接地。
3.如权利要求1所述的抗饱和限幅器，其特征在于，还包括：多个移相微带电路；
每个移相微带电路串接在两级限幅电路之间，用于增加限幅器的隔离度。
4.如权利要求1所述的抗饱和限幅器，其特征在于，所述多级限幅电路为三级限幅电路；
所述多个功率负载均为薄膜电阻。
5.如权利要求1所述的抗饱和限幅器，其特征在于，还包括：电感l1和电感l2，所述电感l1和所述电感l2为相同的电感；
所述电感l1连接所述第一级限幅电路的第二端的第一端口后接地；
所述电感l2连接所述最后一级限幅电路的第二端的第一端口后接地。
6.如权利要求5所述的抗饱和限幅器，其特征在于，所述电感l1和所述电感l2均为扼流电感。
7.如权利要求2所述的抗饱和限幅器，其特征在于，所述二极管d1、所述二极管d2、所述二极管d3和所述二极管d4均为ganpin二极管。
8.如权利要求1至7中任一项所述的抗饱和限幅器，其特征在于，还包括：sic衬底；
采用单片集成方式，将权利要求1至7中任一项所述的抗饱和限幅器集成在所述sic衬底上。
9.一种芯片，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的抗饱和限幅器。
10.一种驱动放大器，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的抗饱和限幅器。
技术总结