[發(fā)明專利]一種高穩(wěn)定性射頻功率放大器單片集成電路

在審

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• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102931922A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝明麗
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽中科微電子有限公司
• 主分類號: H03F1/08
• 分類號: H03F1/08;H03F3/195;H03F3/213
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 史旭泰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于射頻功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高穩(wěn)定性射頻功率放大器單片集成電路。

背景技術(shù)

射頻功率放大器作為無線發(fā)射系統(tǒng)前端的關(guān)鍵部件，其性能直接影響到發(fā)射前端的性能。功率放大器的研制不僅要滿足增益、功率、線性度、效率等指標要求，而且也要考慮工作的前提條件也即穩(wěn)定性。

在設(shè)計功率放大器單片集成電路（MMIC）時，為達到需要的增益和功率，需要采用多級級聯(lián)的形式。例如對于三級級聯(lián)來說，三級分別是驅(qū)動級、增益級、功率輸出級。根據(jù)各級特點，每一級的功率管的并聯(lián)數(shù)目會不同，而且是逐漸增加。相應地，三級功率管的輸入阻抗的實部將越來越小，甚至出現(xiàn)負實部，這將會引起振蕩，使放大器無法正常工作。

為了提高電路的穩(wěn)定性，通常在功率管的輸入端串聯(lián)接入一個小電阻或者采用RC并聯(lián)的方式來彌補晶體管的負阻。對于前一種情況，小阻值比如5歐姆以下的電阻，某些工藝并不能提供此量級的電阻，可能需要多個電阻的并聯(lián)，將給版圖布局增加復雜程度并占用較大的面積。而對于后一種情況，電阻R和電容C的值需要調(diào)試，且為了盡量降低對RF功率的衰減，一般需要較大的電容值，無疑也會增加版圖面積。如何有效提高電路的穩(wěn)定性一直是射頻功率放大器設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。

片內(nèi)平面螺旋電感是目前常用的集成電感。它是在集成電路中用頂層金屬做成的螺旋線，電感中心點由下面一層的金屬線引出。螺旋線的形狀一般是矩形、也可以是六邊形、八邊形或圓形。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種版圖布局復雜程度低的高穩(wěn)定性射頻功率放大器單片集成電路。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括射頻功率晶體管，其結(jié)構(gòu)要點射頻功率晶體管的輸入端串接有片內(nèi)平面螺旋電感。

作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述片內(nèi)平面螺旋電感一端與射頻功率晶體管的輸入端相連，另一端與片內(nèi)輸入匹配電路端口相連。

作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述片內(nèi)平面螺旋電感一端與射頻功率晶體管的輸入端相連，另一端分別與第一電容一端、第二電容一端相連，第一電容另一端接地，第二電容另一端為信號輸入端。

其次，本發(fā)明所述片內(nèi)平面螺旋電感的寬度為8um～12?um。

另外，本發(fā)明所述片內(nèi)螺旋電感為方形結(jié)構(gòu)或圓形結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明有益效果：本發(fā)明利用片內(nèi)平面螺旋電感的寄生電阻來替代起穩(wěn)定作用的串聯(lián)電阻，由于片內(nèi)螺旋電感內(nèi)部的寄生電阻也串聯(lián)在信號通路中，相當于增加了功率晶體管的實部阻抗，減小了阻抗變換比，降低了匹配的難度，在削弱低頻高增益的同時也提高了電路的穩(wěn)定性。另外，在未設(shè)計匹配電路時人為加入的起穩(wěn)定作用的小阻值的串聯(lián)電阻，也可由本發(fā)明片內(nèi)平面螺旋電感的寄生電阻替代，減少了器件數(shù)量，簡化了電路的版圖布局布線。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明保護范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明片內(nèi)平面螺旋電感等效電路圖。

圖3-1是射頻功率放大器未匹配時未加入穩(wěn)定性串聯(lián)電阻電路圖。

圖3-2是射頻功率放大器未匹配時加入穩(wěn)定性串聯(lián)電阻電路圖。

圖4是圖3兩種結(jié)構(gòu)對應的穩(wěn)定因子（K因子）比較圖表。

圖5-1是對應同一匹配目標電感并聯(lián)到地的匹配結(jié)構(gòu)圖。

圖5-2是對應同一匹配目標電感串聯(lián)匹配結(jié)構(gòu)圖。

圖6是本發(fā)明片內(nèi)平面螺旋電感不同線寬對應的穩(wěn)定因子圖表。

圖7是本發(fā)明片內(nèi)平面螺旋電感不同線寬對應的增益曲線圖表。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明包括射頻功率晶體管102，射頻功率晶體管102的輸入端串接有片內(nèi)平面螺旋電感101。

所述片內(nèi)平面螺旋電感101一端與射頻功率晶體管102的輸入端相連，另一端與片內(nèi)輸入匹配電路端口相連。本發(fā)明片內(nèi)平面螺旋電感101串聯(lián)接入射頻功率晶體管102的輸入端，是匹配電路的一部分，其阻抗值直接影響到射頻功率放大器輸入端的阻抗。