[發明專利]適用于毫米波信號分流和組合的放大器

在審

• 申請號: 202010164212.9
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111800099A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: T·海勒
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉倜

本發明題為“適用于毫米波信號分流和組合的放大器”。提供一種MIMO放大器電路，可操作為將一個或多個可選擇的輸入端口聯接到一個或多個可選擇的輸出端口。該電路包括N個輸入晶體管和M個輸出晶體管。每個輸入晶體管的基極聯接到相應的輸入端口節點，發射極聯接到接地，集電極連接到中間節點。每個輸出晶體管的基極聯接到偏置節點，發射極連接到中間節點，集電極聯接到相應的輸出端口節點。每個輸入晶體管在其基極被偏置時啟用所述相應的輸入端口節點。每個輸出晶體管在其偏置節點被斷言時啟用相應的輸出端口節點。對于每個啟用的端口，對輸入晶體管的基極進行偏置，以提供通過該輸入晶體管的靜態電流I₀*m/n。

技術領域

本公開涉及毫米波電子器件，且更具體地涉及提供可配置的組合和/或分流功能的毫米波信號放大器。

背景技術

毫米范圍內的電磁(EM)信號波長(10mm至1mm；30GHz至300GHz)對于形成蜂窩網絡、傳輸高帶寬數據和雷達特別有用。具體地，汽車雷達系統采用了毫米波(mm-wave/millimeter-wave)信號，因為它們能夠以合理的天線陣列尺寸(例如，大約10mm)實現窄的波束寬度。無論是對于經由天線陣列發射和接收毫米波信號，還是對于其他毫米波信號應用，通常都希望在多個輸出之間以受控方式分流信號功率、或者在多個輸入之間以受控方式組合信號功率。理想的是，功率分流器/組合器提供功率分流/組合分配，該功率分流/組合分配可以動態地調整，同時為所有潛在的聯接布置保持高效率。

現有解決方案是不可調整的或效率低下的。例如，通常使用威爾金森(Wilkinson)功率耦合器(分流器/組合器)來重新分配毫米波信號功率。然而，只有在所有端口都阻抗匹配時，威爾金森耦合器才顯得無損。禁用端口中的一個會導致阻抗不匹配，并且導致其他端口處的轉移效率受損。

單極多擲開關可以在一個輸入與一個所選擇的輸出之間有效地路由一次毫米波功率、或者在一個所選擇的輸入和一個輸出之間有效地路由一次毫米波功率。然而，如果一個端口一次聯接到多個端口，則引入阻抗不匹配，從而導致轉移效率受損。

US6,577,198(“Bayruns”)提出了一種具有阻抗匹配的有源功率分流器。該分流器使用共發射極或共源共柵放大器的并聯布置，該并聯布置通過反饋電阻器得到增強以提供阻抗匹配和高端口到端口隔離度。該分流器提供了在多個輸出之間的固定的功率分配。

US7,142,060(“Maeda”)提出了一種用于多個接收單元的有源分流器。該有源分流器使用兩個級，其中第一級為共發射極或共源極電壓放大器。一般來講，多級解決方案需要不期望的高功耗，并且該解決方案尤其采用了第一級設計，該第一級設計在毫米波頻率下表現出不可接受的高損耗。

US9,537,214(“Corman”)提出了一種多波束相控陣列架構，該多波束相控陣列架構提供了在多個輸出之間的固定的功率分配以及來自多個輸入的固定的功率組合。

發明內容

因此，本文公開了適用于毫米波功率分流和組合的有效放大器。