[發明專利]一種超寬帶漸變溫補分布式微波功率放大芯片

在審

• 申請號: 202110360220.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112953413A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王向東;邵洋洲;刁睿
• 申請（專利權）人: 成都浩瀚芯光微電子科技有限公司
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F3/189;H03F3/20;H03F1/30
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 許志輝

本發明公開了一種超寬帶漸變溫補分布式微波功率放大芯片，屬于微波射頻芯片領域。本發明包括共源共柵放大結構、輸入人工傳輸線和輸出人工傳輸線，共源共柵放大結構包括若干級結構相同的共源共柵放大網絡，每級共源共柵放大網絡輸入端均與輸入人工傳輸線連接，每級共源共柵放大網絡輸出端均與輸出人工傳輸線連接，每級共源共柵放大網絡均包括共源共柵放大單元、RC穩定單元、第一柵極電壓溫補分壓單元、柵極到地單元、第二柵極電壓溫補分壓單元、匹配電容和第一偏置電阻。通過逐級尺寸變小的晶體管和獨立匹配的人工傳輸線，擴展了高頻增益和功率帶寬，利用不同溫度系數的電阻特性，實現了對晶體管柵極電壓的溫度補償。

技術領域

本發明涉及微波射頻芯片領域，具體涉及為一種超寬帶漸變溫補分布式微波功率放大芯片。

背景技術

超寬帶微波功率放大芯片在無線通信、超寬帶雷達、電子對抗等寬帶系統中有廣泛的應用。功率放大器需采用大尺寸晶體管來獲得足夠的輸出功率，但大尺寸晶體管的寄生電阻、寄生電容會顯著惡化工作帶寬和放大增益。分布式放大結構將總柵寬為Wch的晶體管拆分為N個Wch/N的更小尺寸晶體管，利用微帶線補償各個晶體管的寄生電容，基于N個重復的放大結構并聯實現超寬帶,是目前多倍頻程超寬帶放大的主流結構。

傳統的分布式放大結構的柵壓由外部饋電單元控制，外部饋電電壓的波動可能導致芯片工作點偏離正常狀態。另一方面，晶體管的直流和射頻性能會隨溫度變化而變化，柵極電壓得不到溫度補償的話，射頻性能會惡化甚至損壞芯片。

對于工作頻率低至50MHz或更低的超寬帶放大芯片，往往要求大容值的隔直電容，通常無法集成在芯片內部，需系統在片外增加隔直電容，增加了集成復雜度和成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種擴展高頻增益、功率寬帶并實現溫補分壓的超寬帶漸變溫補分布式微波功率放大芯片。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種超寬帶漸變溫補分布式微波功率放大芯片，包括用于將射頻信號進行多級放大的共源共柵放大結構、用于輸入匹配并吸收晶體管的輸入電阻和輸出電容的輸入人工傳輸線和用于輸出匹配并吸收晶體管的輸出電容和輸出電阻的輸出人工傳輸線；

所述共源共柵放大結構包括若干級結構相同的共源共柵放大網絡，每級所述共源共柵放大網絡輸入端均與輸入人工傳輸線連接，每級所述共源共柵放大網絡輸出端均與輸出人工傳輸線連接；

每級所述共源共柵放大網絡均包括用于放大信號的共源共柵放大單元、用于均衡增益的RC穩定單元、用于提供具有溫度補償和第一柵極電壓的第一柵極電壓溫補分壓單元、用于信號濾波和穩定晶體管靜態工作點的柵極到地單元、用于提供具有溫度補償和第二柵極電壓的第二柵極電壓溫補分壓單元、用于輸入信號隔直的匹配電容和用于調整電壓的第一偏置電阻；

所述共源共柵放大單元包括共源晶體管和共柵晶體管，同一級中的共源晶體管和共柵晶體管尺寸相同，且每級共源晶體管與共柵晶體管的尺寸沿信號輸入到信號輸出方向逐級減小，用于使各級相同晶體管的漏極電壓幅擺相同，所述共源晶體管的漏極與共柵晶體管的源極通過峰值電感連接，所述共源晶體管的源極接地，共源晶體管的柵極與RC穩定單元中并聯的穩定電阻的一端和穩定電容的一端連接，所述穩定電阻的另一端和穩定電容的另一端通過匹配電容連接到輸入人工傳輸線，且也通過第一偏置電阻與第一柵極電壓溫補分壓單元的輸出端連接，所述共柵晶體管的柵極與柵極到地單元的輸出端連接，所述柵極到地單元的輸入端與第二柵極電壓溫補分壓單元的輸出端連接，所述共柵晶體管的漏極與輸出人工傳輸線連接。

進一步的是，所述第一柵極電壓溫補分壓單元包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻的一端連接第一柵極電壓，第一分壓電阻的另一端分別與第一偏置電阻的一端和第二分壓電阻的一端相連，第二分壓電阻的另一端接地；