[發明專利]用于MMIC HEMT放大器的補償器器件

有效

• 申請號: 201680088015.5
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN109565262B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 盧卡·皮亞宗
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F3/195
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強;李稷芳

本發明提供了一種用于偏置MMIC HEMT放大器602的柵極的補償器器件100，所述補償器器件100包括兩個電阻器R1和R2以及與所述兩個電阻器R1和R2串聯連接并且位于所述兩個電阻器R1和R2之間的至少兩個HEMT Q1、Q2、……、QN，其中，選擇所述電阻器R1和R2以及所述HEMT Q1、Q2、……、QN，使得在補償器器件100的操作中，至少一個第一HEMT Q1的偏置點在飽和區中，至少一個第二HEMT Q2的偏置點在歐姆區中。

技術領域

本發明涉及一種用于偏置單片微波集成電路(Monolithic MicrowaveIntegrated Circuit，簡稱MMIC)高電子遷移率晶體管(High Flectron MobilityTransistor，簡稱HEMT)放大器的柵極的補償器器件。本發明還涉及一種包括此類補償器器件的MMIC放大器器件，以及一種用于補償MMIC HEMT放大器的柵極電壓的方法，其中，該方法由此類補償器器件來執行。

背景技術

傳統的MMIC HEMT放大器通常在GaAs材料系統中設計和制造，受工藝變化和工作溫度的影響，其性能一般會大大降低。特別地，當采用固定的柵源偏置電壓時，基于例如GaAs HEMT技術的放大器的增益、耗散功率、非線性和良品率對溫度和工藝變化非常敏感。

這可以通過以下事實加以解釋：根據以下方程式，這種GaAs HEMT的漏源電流(IDS)與柵源電壓(VGS)相關。

I_Ds＝g_m·(v_GS-v_T) 方程式1

在上述方程式中，g_m是跨導，V_T是HEMT的閾值電壓。參數g_m和V_T均取決于HEMT的工作溫度和在HEMT的制造期間發生的工藝變化。這些變化改變了針對固定VGS的工作IDS。作為增益隔離輸入/輸出阻抗，GaAs HEMT的主要特性與實際的IDS嚴格相關，因此基于GaAsHEMT技術的放大器的整體性能對由溫度和工藝變化引起的IDS的變化非常敏感。

可以通過調節柵源偏置電壓來降低傳統HEMT放大器對溫度和工藝變化的靈敏度，以便獲得固定的漏源偏置電流。該方法通常用兩種不同的方法來實現。

在第一種方法中，如圖7所示，采用外電路，以讀取漏源偏置電流，并相應調整柵源偏置電壓。在第二種方法中，在MMIC內的HEMT放大器的偏置網絡中集成對溫度和工藝變化的靈敏度與HEMT放大器相反的柵極偏置電路。

與第一種外部反饋方法相比，第二種集成補償器方法具有以下優點：DC電源和MMIC放大器之間不需要外部組件；進一步地，與第一種方法相比，安裝MMIC的單板的尺寸可以更小；此外，第二種方法最小化了偏置路由復雜性；第二種方法也減少了不穩定性問題；最后，第二種方法的成本相當低。

然而，第二種集成補償器方法也具有一些顯著的缺點。為了解釋這些缺點，圖8中示出了基于GaAs HEMT技術的最先進的傳統的補償器器件的方案。該補償器器件由兩個HEMT(Q1和Q2)和三個電阻器(R1、R2和R3)組成。該補償器器件的輸入為Vs-，該輸入是來自外部柵極電源的電壓。該補償器器件的輸出為VG，該輸出也是施加到MMIC放大器的柵極偏置電壓。在圖8中，放大器由Q_AMP表示。

圖8所示的補償器器件主要有兩大缺點。首先，該補償器器件僅為補償由溫度和工藝變化引起的GaAs HEMT放大器的閾值電壓的變化而設計。然而，GaAs HEMT放大器也對同樣由溫度和工藝變化引起的跨導變化敏感。圖8所示的補償器器件不能補償這些跨導變化。

其次，由于電流經過兩個HEMT和三個電阻器，圖8中的補償器器件消耗相當大的DC功率。在效率方面，功率損耗降低了GaAs HEMT放大器的性能。