[發(fā)明專利]兼具高隔離度和穩(wěn)定輸入匹配的毫米波開關(guān)鍵控調(diào)制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911184151.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN111106823B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱舫;羅國清;游彬;洪慧;潘玉劍
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03K19/003
• 分類號: H03K19/003;H03K19/018
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

1.兼具高隔離度和穩(wěn)定輸入匹配的毫米波開關(guān)鍵控調(diào)制器，其特征在于：包括共源級電路、變壓器T₁、改進型層疊共柵級開關(guān)電路；共源級電路和改進型層疊共柵級開關(guān)電路之間通過變壓器T₁進行耦合；

所述改進型層疊共柵級開關(guān)電路為在傳統(tǒng)型層疊共柵級開關(guān)電路中加入串聯(lián)電感L_S2、下層開關(guān)晶體管M₄、上層開關(guān)晶體管M₅；其中，下、上層開關(guān)晶體管M₄和M₅的漏極分別與傳統(tǒng)型層疊共柵級開關(guān)電路的下、上層共柵級晶體管的源極連接，柵極與傳統(tǒng)型層疊共柵級開關(guān)電路的第一級反相器I₁的輸出端、第二級反相器I₂的輸入端連接，源極接地；串聯(lián)電感L_S2連接在傳統(tǒng)型層疊共柵級開關(guān)電路的下層共柵級晶體管的漏極和上層共柵級晶體管的源極之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具高隔離度和穩(wěn)定輸入匹配的毫米波開關(guān)鍵控調(diào)制器，其特征在于：

當(dāng)控制信號為高電平時，下層共柵級晶體管M₂和上層共柵級晶體管M₃處于飽和區(qū)，下層開關(guān)晶體管M₄和上層開關(guān)晶體管M₅處于截止區(qū)，改進型層疊共柵級開關(guān)電路處于導(dǎo)通狀態(tài)；通過調(diào)控串聯(lián)電感L_S2的感值使串聯(lián)電感L_S2抵消部分晶體管的寄生電容對電路增益的影響，同時保持改進型層疊共柵級開關(guān)電路導(dǎo)通狀態(tài)下的輸入阻抗Z_{X_ON}在工作頻帶內(nèi)的頻率非相關(guān)性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具高隔離度和穩(wěn)定輸入匹配的毫米波開關(guān)鍵控調(diào)制器，其特征在于：

當(dāng)控制信號為低電平時，上層共柵級晶體管M₃處于截止區(qū)，下層共柵級晶體管M₂、下層開關(guān)晶體管M₄和上層開關(guān)晶體管M₅處于深線性區(qū)，改進型層疊共柵級開關(guān)電路處于關(guān)斷狀態(tài)；處于深線性區(qū)的晶體管可以等效為阻值可控的線性電阻，其阻值R_on可以表示為：

其中，L和W分別為晶體管的柵長和柵寬，V_GS為晶體管柵極和源極之間的電壓，μ_nC_ox為工藝常數(shù)，V_TH為閾值電壓；

通過調(diào)整下層開關(guān)晶體管M₄和上層開關(guān)晶體管M₅的柵寬優(yōu)化阻值，使改進型層疊共柵級開關(guān)電路在關(guān)斷狀態(tài)下的輸入阻抗(Z_{X_OFF})接近Z_{X_ON}，以減小改進型層疊共柵級開關(guān)電路在開/關(guān)狀態(tài)下的輸入阻抗變化。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的兼具高隔離度和穩(wěn)定輸入匹配的毫米波開關(guān)鍵控調(diào)制器，其特征在于：共源級電路始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兼具高隔離度和穩(wěn)定輸入匹配的毫米波開關(guān)鍵控調(diào)制器，其特征在于：所述共源級電路包括共源級晶體管M₁、負反饋電感L_S1、輸入匹配及偏置網(wǎng)絡(luò)，所述變壓器T₁包括初級線圈、次級線圈，所述改進型層疊共柵級開關(guān)電路包括下層共柵級晶體管M₂、上層共柵級晶體管M₃、串聯(lián)電感L_S2、下層開關(guān)晶體管M₄、上層開關(guān)晶體管M₅、第一反相器I₁、第二反相器I₂、旁路電容C_b、輸出匹配及偏置網(wǎng)絡(luò)；

共源級晶體管M₁的柵極與輸入匹配及偏置網(wǎng)絡(luò)連接，源極與負反饋電感L_S1的一端連接，漏極與變壓器T₁的初級線圈的一端連接；變壓器T₁的初級線圈的另一端與電源電壓連接，負反饋電感L_S1的另一端接地；變壓器T₁的次級線圈的一端接地，另一端與下層共柵級晶體管M₂的源極、下層開關(guān)晶體管M₄的漏極連接；串聯(lián)電感L_S2的一端與下層共柵級晶體管M₂的漏極連接，另一端與上層共柵級晶體管M₃的源極、上層開關(guān)晶體管M₅的漏極連接；上層開關(guān)晶體管M₅的柵極與下層開關(guān)晶體管M₄的柵極、第一反相器I₁的輸出端、第二反相器I₂的輸入端連接，上層開關(guān)晶體管M₅的源極與下層開關(guān)晶體管M₄的源極接地；上層共柵級晶體管M₃的漏極與輸出匹配及偏置網(wǎng)絡(luò)連接，柵極與第二反相器I₂的輸出端、旁路電容C_b的一端連接，旁路電容C_b的另一端接地。