[發明專利]一種基于抽頭電感的分布式放大器電路

在審

• 申請號: 201910091093.6
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109831166A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 張瑛;蘇曼卿;鄒曉磊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H03F1/56
• 分類號: H03F1/56;H03F3/60
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

一種基于抽頭電感的分布式放大器電路，包括信號輸出傳輸路徑和信號輸入傳輸路徑，所述信號輸出路徑由接地處到信號輸出端，之間依次設有輸出傳輸線終端負載、耦合電容、多個抽頭電感、耦合電容；所述信號輸入路徑由信號輸出端到接地處，之間依次設有耦合電容、多個抽頭電感、耦合電容、輸入傳輸線終端負載；所述輸出和輸入路徑兩者并行，兩者的抽頭電感一一對應，所述分布式放大器即為對應的抽頭電感上選取合適的抽頭位置處連接增益單元電路而組成。本發明相對于傳統分布式放大器電路結構而言，減小電感器件所占芯片的面積，提高了電路性能，節約了設計費用，并且降低了芯片成本。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體涉及一種基于抽頭電感的分布式放大器電路。

背景技術

分布式放大器將多個晶體管沿著傳輸線級聯在一起，從而在較寬的頻帶內得到良好的增益與匹配。分布式放大器的工作原理是利用晶體管的寄生電容構成人工傳輸線，從而能夠突破傳統放大器的增益帶寬積的限制，在很寬頻帶內（可達多倍頻乃至十倍頻以上）得到較大的平坦增益，這在射頻與微波電路的寬帶放大器研究領域中具有重要的學術價值。分布式放大器的應用領域包括高速鏈接、寬帶無線收發器、高分辨率雷達和成像系統等等，軍用和民用市場對其需求都很大，譬如Hittite microwave公司的HMC459、HMC464、HMC930和HMC1022等系列芯片就是采用分布式放大器實現的寬帶功率放大器。

寬帶放大器廣泛應用于各種微波毫米波無線通信、干擾和測量等系統。常見的寬帶放大器形式包括電阻電抗匹配型放大器、反饋型放大器、平衡式放大器以及分布式放大器等。分布式放大器與其他幾種寬帶放大器相比，分布式放大器雖然功耗較高、電路面積較大，但是可以實現很寬頻帶的放大，而且增益和噪聲性能也適中，因此廣泛應用于寬帶放大器的設計中。傳統的分布式放大器結構如圖1所示，主要由柵極傳輸線（片上電感L_Gi和增益單元的輸入阻抗構成的輸入人工傳輸線）、漏極傳輸線（片上電感L_Di和增益單元的輸出阻抗構成的輸出人工傳輸線）以及增益單元（放大電路）構成。在傳統的分布式放大器結構中，增益單元的輸出端連接在L_D1和L_D2之間的連接線上，輸入端連接在L_G1和L_G2之間的連接線上。這就造成了版圖面積的浪費以及電感元件數目的增加。

隨著無線通信系統工作頻率的不斷提升和工作頻帶的不斷增大，對寬帶功率放大器的帶寬以及輸出功率等性能提出了更高要求。許多年來，集成電路都遵循著摩爾定律，晶體管也在不斷的減小在芯片中所占用的面積，成本也在不斷地降低。電感的感值受到電路的工作頻率與電路結構的影響，而且它是占用芯片面積最多的器件。所以這些因素使得芯片的相對成本由于電感所占面積而增加。減小片上電感占用的芯片面積已經成為研究者們的一個研究熱點。

發明內容

本發明針對上述問題提出改進，提出一種基于抽頭電感的分布式放大器電路，以減小芯片面積及電感器件的數目。

一種基于抽頭電感的分布式放大器電路，包括信號輸出傳輸路徑和信號輸入傳輸路徑，其特征在于：

所述信號輸出路徑由接地處到信號輸出端，之間依次設有輸出傳輸線終端負載、耦合電容、多個抽頭電感、耦合電容；

所述信號輸入路徑由信號輸出端到接地處，之間依次設有耦合電容、多個抽頭電感、耦合電容、輸入傳輸線終端負載；

所述輸出和輸入路徑兩者并行，兩者的抽頭電感一一對應，所述分布式放大器即為對應的抽頭電感上選取合適的抽頭位置處連接增益單元電路而組成。

進一步地，所述抽頭電感的抽頭位置可使抽頭電感結構左右不對稱，從而獲得所需要的電感值。

進一步地，相對于傳統的N級分布式放大器電路結構中，電感器件的數目為2N+2個，本電路結構需2N個電感器件。

進一步地，所述分布式放大器中的輸入和輸出由抽頭電感連接所構成。