【技术实现步骤摘要】
高集成度片上混合型差分正交耦合器
本专利技术涉及射频集成电路领域,具体涉及高集成度片上混合型差分正交耦合器。
技术介绍
在现代通信系统中,正交耦合器是一种非常重要的无源器件,被广泛应用于谐波混频器、移相器、以及平衡放大器等射频电路中。正交耦合器是一种具有方向性的功率耦合器件,在对功率进行平均分配的同时,可得到相位差为90°的两路输出信号。正交耦合器为四端口器件如图1所示,端口1为输入端,端口2为直通端,端口3为耦合端,端口4为隔离端。传统的正交耦合器多使用四分之一波长传输线或微带线的结构实现,这样的正交耦合器面积大,成本高。现也有一些使用集总参数的正交耦合器,其使用电容、电感的串并联来模拟各种参数,实现正交耦合的功能,但是这种正交耦合器由于使用多个电感,其也会占用较大的芯片面积,存在面积大、成本高等缺点。混合型正交耦合器通过金属线圈间的耦合来实现正交耦合的功能,其占用的芯片面积远小于传统正交耦合器。国内外学者对耦合器做了很多研究:2008年,美国专利US7425877B2公开了一种基于薄膜混和衬底(thinfilmhybridsubstrate)的高可靠度高性能的兰格耦合器(Langecouplers),其包括电容、电感、多层跨接及电阻,在提高了兰格耦合器(Langecouplers)电性能的同时达到良好的整体结构完整性;2010年,美国专利US7714679B2公布了一种改善型螺旋耦合器(spiralcoupler),其包括多条螺旋线圈并行设置在一个平面上,第一条线圈包括输入端和直通端,第二条线圈包括耦合端和隔离端,交叉部分使用跳线以保证所有端口连接到最 ...
【技术保护点】
高集成度片上混合型差分正交耦合器,其特征在于:所述片上混合型差分正交耦合器包括设置在芯片第n金属层的差分输入端(P1IA、P1IB)和差分直通端(P1DA、P1DB),设置在芯片第n‑1金属层的差分耦合端(P2CA、P2CB)和差分隔离端(P2SA、P2SB);其中差分输入端(P1IA、P1IB)和差分直通端(P1DA、P1DB)通过芯片第n金属层的差分直通螺旋线圈连接,交叉部分通过芯片第n、n‑1和n‑2金属层的跳线连接;差分耦合端(P2CA、P2CB)和差分隔离端(P2SA、P2SB)通过芯片第n‑1金属层的差分耦合螺旋线圈连接,交叉部分通过芯片第n‑2和n‑3金属层的跳线连接;芯片第n金属层的差分直通螺旋线圈中心正对芯片第n‑1金属层的差分耦合螺旋线圈中心,差分直通螺旋线圈与差分耦合螺旋线圈的内径、金属线宽、金属线间距、金属线圈数均相等;差分输入端的两端(P1IA、P1IB)、差分直通端的两端(P1DA、P1DB)、差分耦合端的两端(P2CA、P2CB)以及差分隔离端的两端(P2SA、P2SB)均分别设置在耦合器中轴线的两侧,呈立体结构。
【技术特征摘要】
1.高集成度片上混合型差分正交耦合器,其特征在于:所述片上混合型差分正交耦合器包括设置在芯片第n金属层的差分输入端(P1IA、P1IB)和差分直通端(P1DA、P1DB),设置在芯片第n-1金属层的差分耦合端(P2CA、P2CB)和差分隔离端(P2SA、P2SB);其中差分输入端(P1IA、P1IB)和差分直通端(P1DA、P1DB)通过芯片第n金属层的差分直通螺旋线圈连接,交叉部分通过芯片第n、n-1和n-2金属层的跳线连接;差分耦合端(P2CA、P2CB)和差分隔离端(P2SA、P2SB)通过芯片第n-1金属层的差分耦合螺旋线圈连接,交叉部分通过芯片第n-2和n-3金属层的跳线连接;芯片第n金属层的差分直通螺旋线圈中心正对芯片第n-1金属层的差分耦合螺旋线圈中心,差分直通螺旋线圈与差分耦合螺旋线圈的内径、金属线宽、金属线间距、金属线圈数均相等;差分输入端的两端(P1IA、P1IB)、差分直通端的两端(P1DA、P1DB)、差分耦合端的两端(P2CA、P2CB)以及差分隔离端的两端(P2SA、P2SB)均分别设置在耦合器中轴线的两侧,呈立体结构。2.根据权利要求1所述的高集成度片上混合型差分正交耦合器,其特征在于:用于连接差分输入端A端(P1IA)和差分直通端A端(P1DA)的金属线圈与用于连接差分输入端B端(P1IB)和差分直通端B端(P1DB)的金属线圈按耦合器中轴线镜像对称设置;用于连接差分耦合端A端(P2CA)和差分隔离端A端(P2SA)的金属线圈与用于连接差分耦合端B端(P2CB)和差分隔离端B端(P2SB)的金属线圈按耦合器中轴线镜像对称设置。3.根据权利要求1所述的高集成度片上混合型差分正交耦合器,其特征在于:差分直通螺旋线圈的差分输入端A端(P1IA)依次通过第n金属层的第一金属线(M1)、第十一节点(K11)、第n金属层的第十一金属线(M11)、第十六通孔(K16)、第n-1金属层的第四跳线(J4)、第二十五通孔(K25)、第n金属层的第二十二金属线(M22)、第二十二通孔(K22)、第n-1金属层的第一跳线(J1)、第十三通孔(K13)、第n金属层的第十三金属线(M13)、第十四通孔(K14)、第n-2金属层的第十一跳线(J11)、第十七通孔(K17)、第n金属层的第三金属线(M3)连接到差分直通端A端(P1DA);差分直通螺旋线圈的差分输入端B端(P1IB)依次通过第n金属层的第二金属线(M2)、第二十一节点(K21)、第n金...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈志铭,高巍,王兴华,万嘉月,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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