[發明專利]一種超寬帶芯片偏置電路結構

有效

• 申請號: 202110054427.X
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112910418B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 徐躍杭;林支慷;吳韻秋
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/193
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發明提供一種超寬帶芯片偏置電路結構，屬于射頻微波集成電路技術領域，包括電流源、等效電感、微帶線、片上去耦電容和螺旋電感，電流源的一端接地，另一端經等效電感串聯微帶線，片上去耦電容的一端經螺旋電感接地，另一端連接等效電感和微帶線之間的連接線；所述超寬帶芯片偏置電路結構可應用于單級射頻功率放大器、分布式放大器和低噪聲放大器中，在不增加MMIC片上去耦電容的面積的同時，實現了應用超寬帶芯片偏置電路結構的MMIC的超寬帶性能。

技術領域

本發明屬于射頻微波集成電路技術領域，具體涉及一種超寬帶芯片偏置電路結構。

背景技術

微波收發前端組件作為無線系統的重要模塊，廣泛應用于雷達、通信等系統中。功率放大器(Power Amplifier，PA)作為發射鏈路的末級核心器件，對整個無線系統的作用距離起著至關重要的作用。相比于其他半導體技術，氮化鎵(GaN)有著高飽和遷移速度、較大禁帶寬度、高功率密度(41.4W/mm@4GHz)、高漏極擊穿電壓(1900V)、抗輻照等特點，成為高頻高功率器件和系統設計的首選。

除了GaN材料本身先天的優勢外，GaN還可以與其他化合物半導體之間形成異質結來構成高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)器件，HEMT器件較高的電子遷移率和載流子濃度，使其具有較低的溝道電阻和較高的電流密度。

單片微波集成電路(Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC)因其體積小、性能一致性好、穩定性好、易于批量生產等優點，使得基于GaN MMIC的PA被廣泛應用于微波毫米波頻段的尖端軍事裝備和民用通信基站等領域，有著巨大的發展前景。

在PA的設計中，作為PA的重要組成部分，偏置電路的性能直接影響了PA的工作狀態。偏置電路往往需要采用去耦電容濾除外部干擾噪聲，從而為MMIC提供較穩定的電源，同時也可以降低元件耦合到電源端的噪聲，間接減少其他元件受此元件本身噪聲的影響。MMIC中元件布局的限制使得偏置電路的片上去耦電容的面積無法太大，因此片上去耦電容的量值一般限制在20pF左右。但是這一量值的電容很難保證PA在低頻段是無條件穩定的，因此通常需要配合片外去耦電容和其他偏置電路。在設計初期將片外去耦電容及其他偏置電路包括在仿真電路之中是非常重要的，在實際設計中一般采用鍵合線將片外去耦電容連接到MMIC上，因此會引入鍵合線的等效電感。然而，引入的鍵合等效電感將會導致MMIC無法工作在超寬帶的條件下。

為了解決上述問題，現有技術一般通過增大片上去耦電容的容值，但這無疑增大了片上去耦電容的面積，并且根據增大電容的效果來看，這種方法改善的并不明顯，最關鍵的是由于工藝模型和芯片尺寸的限制，片上去耦電容的面積無法過大，從而無法滿足芯片性能的要求。

發明內容

本發明針對上述現有技術中存在的問題，提出了一種超寬帶芯片偏置電路結構，解決由于片上去耦電容面積限制導致MMIC無法滿足超寬帶要求的問題。

本發明所采用的技術方案如下：

一種超寬帶芯片偏置電路結構，其特征在于，包括電流源、等效電感、微帶線、片上去耦電容和螺旋電感，所述電流源的一端接地，另一端經等效電感串聯微帶線，所述片上去耦電容的一端經螺旋電感接地，另一端連接等效電感和微帶線之間的連接線。

進一步地，所述微帶線替換為扼流電感。

進一步地，所述等效電感的電感值為0.1～0.5nH，用于等效鍵合線帶來的鍵合電感效應。

進一步地，所述螺旋電感的電感值為0.2～30nH。

進一步地，所述片上去耦電容的電容值不超過20pF。