一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，所述的内嵌电流镜放大电路结构特征采用电容中和的共源差分放大器结构，晶体管部分(218、220)由第一放大管(202)、第二放大管(204)、第一镜像管(206)和第二镜像管(208)构成。本发明专利技术内嵌电流镜放大电路结构特征中晶体管部分(218、220)在工艺特征中将镜像管区域(304)内嵌于放大管区域(302)中，降低了工艺尺寸误差的随机性，实现了晶体管与镜像管尺寸的高精度匹配。在此技术基础上提出适用于相控阵系统的全局偏置方案，有效的提高了相控阵各通道的一致性。本发明专利技术适用于多通道毫米波相控阵应用中高增益毫米波放大器设计。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术
本专利技术涉及电子电路设计
，涉及一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术技术，特别适用于毫米波频段相控阵系统中放大电路与系统偏置的设计。
技术介绍
毫米波频段凭借着丰富的频谱资源成为近年研究热点。毫米波通信面临着信号传播过程中严重衰减的问题，相控阵技术的研究成为解决该问题的关键。相控阵系统通过控制各个天线发射信号的相位，实现电磁波的相互叠加，多天线发射可以提高信号发射功率，而不同相位信号的叠加可以将发射的能量集中在一个方向，根据用户位置进行波束调制，实现同一频率下不同用户之间没有相互干扰，很大程度的提高通信信道容量。偏置电路的设计是相控阵系统设计中十分关键的一部分，由于相控阵系统中需要很大数量结构一致的发射阵列，不同通道的放大器偏置状态不同会使得通道输出信号增益与相位偏移，导致阵列合成波束方向偏移和方向增益衰减，因此相控阵系统芯片设计中保证各发射接收通道的一致性十分关键。然而在实际芯片流片过程中，受工艺与匹配因素的影响，不同芯片之间甚至同一芯片内部的晶体管尺寸也会存在一定的误差，而尺寸误差的随机性导致放大器中电流镜尺寸与放大管尺寸很难完全匹配。此外，考虑到不同芯片的晶体管阈值电压等参数同样也受工艺误差的影响，传统的设计思路很难保证各个通道的放大器偏置状态保持一致，极大的限制了相控阵系统的工作性能。另外，毫米波段的晶体管受寄生效应与建模等因素的影响，版图的可拓展性差，电流镜的版图匹配设计更加困难，这为相控阵偏置电路设计提出更高的要求。共源放大器是射频放大器设计中常用的结构，但是共源放大器本身存在栅漏电容之间的反馈回路，在射频电路设计中，会很大程度的降低晶体管增益与稳定性，甚至导致晶体管振荡。传统的共源共栅结构放大器在低频应用中可以实现高隔离度与增益，但随着设计频率的提高，考虑到高频版图寄生效应的影响后，共源共栅放大器相比于共源放大器的增益优势已经十分微弱。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种毫适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，内嵌电流镜放大电路技术能够降低了工艺尺寸误差的随机性，实现了晶体管与镜像管尺寸的高精度匹配，并在此技术基础上提出适用于相控阵系统的全局偏置方案，有效的提高了相控阵各通道的一致性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种毫适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，所述的内嵌电流镜放大电路技术在结构上采用电容中和的共源差分放大器结构，在工艺上将镜像管内嵌于放大管中，所述的全局偏置方案适用于相控阵发射机与相控阵接收机，相控阵发射机中功率放大电路与相控阵接收机中低噪声放大电路采用内嵌电流镜放大电路技术。进一步的是，所述的内嵌电流镜放大电路技术在结构上采用电容中和的共源差分放大器结构，由晶体管部分、第一中和电容、第二中和电容、第一电阻和第二电阻构成，所述的晶体管部分由第一放大管、第二放大管、第一镜像管、第二镜像管构成。进一步的是，所述第一放大管的栅级通过第一电阻与第一镜像管的栅级串接，第二放大管的栅级通过第二电阻与第二镜像管的栅级串接；第一镜像管的漏级与栅级短接，第二镜像管的漏级与栅级短接；第一放大管、第二放大管、第一镜像管、第二镜像管的源级接地，所述第一中和电容跨接在第一放大管的栅级与第二放大管的漏级之间，第二中和电容跨接在第一放大管的漏级与第二放大管的栅级之间。进一步的是，所述第一放大管的栅级作为正信号输入端，第二放大管的栅级作为负信号输入端，第一镜像管与第二镜像管的漏级作为参考偏置电流输入端，第一放大管的漏级作为负信号输出端，第二放大管的漏级作为正信号输出端。进一步的是，所述第一放大管与第二放大管尺寸相同，第一镜像管与第二镜像管尺寸相同。进一步的是，所述的内嵌电流镜放大电路技术在工艺上将镜像管内嵌于放大管中，内嵌电流镜放大电路技术结构特征中的晶体管部分对应的晶体管版图包括放大管区域和镜像管区域。进一步的是，所述的晶体管版图采用多指晶体管结构，其目的在于有效的降低栅级有效电阻；所述的放大管区域多晶硅层通过通孔连通第一层金属并由晶体管两侧引出,构成放大管栅级，镜像管区域为完整晶体管版图中间两根或多根多晶硅向外延伸，构成镜像管栅级，镜像管栅级与漏级通过金属层连接，镜像管区域的晶体管为放大管区域的晶体管提供精准的直流偏置。进一步的是，所述的全局偏置方案适用于相控阵发射机与相控阵接收机，所述相控阵发射机包括功率分配器、发射机衰减器、发射机移相电路、功率放大电路、发射机基准电流源和发射天线，相控阵接收机包括接收天线、低噪声放大电路、接收机衰减器、接收机移相电路、接收机基准电流源和功率合成器。进一步的是，所述的发射机基准电流源和接收机基准电流源为各通道功率放大电路和低噪声放大电路提供精准直流偏置。进一步的是，所述的功率放大电路和低噪声放大电路采用内嵌电流镜放大电路技术，提高相控阵各通道的一致性。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种毫适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，内嵌电流镜放大电路技术能够降低了工艺尺寸误差的随机性，实现了晶体管与镜像管尺寸的高精度匹配，并在此技术基础上提出适用于相控阵系统的全局偏置方案，有效的提高了相控阵各通道的一致性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1A是本专利技术一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术的相控阵发射机系统结构特征示意图；图1B是本专利技术一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术的相控阵接收机系统结构特征示意图；图2是本专利技术一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术的内嵌电流镜放大电路技术结构特征示意图；图3是本专利技术一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术的内嵌电流镜放大电路技术工艺特征示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本专利技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本专利技术并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。以及，在本专利技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，其特征在于：所述的内嵌电流镜放大电路技术在结构上采用电容中和的共源差分放大器结构，在工艺上将镜像管内嵌于放大管中，所述的全局偏置方案适用于相控阵发射机与相控阵接收机，相控阵发射机中功率放大电路与相控阵接收机中低噪声放大电路采用内嵌电流镜放大电路技术。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，其特征在于：所述的内嵌电流镜放大电路技术在结构上采用电容中和的共源差分放大器结构，在工艺上将镜像管内嵌于放大管中，所述的全局偏置方案适用于相控阵发射机与相控阵接收机，相控阵发射机中功率放大电路与相控阵接收机中低噪声放大电路采用内嵌电流镜放大电路技术。


2.根据权利要求1所述的一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，其特征在于：所述的内嵌电流镜放大电路技术在结构上采用电容中和的共源差分放大器结构，由晶体管部分(218、220)、第一中和电容(214)、第二中和电容(216)、第一电阻(210)和第二电阻(212)构成，所述的晶体管部分(218、220)由第一放大管(202)、第二放大管(204)、第一镜像管(206)、第二镜像管(208)构成。


3.根据权利要求2所述的一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，其特征在于：所述第一放大管(202)的栅级通过第一电阻(210)与第一镜像管(206)的栅级串接，第二放大管(204)的栅级通过第二电阻(212)与第二镜像管(208)的栅级串接；第一镜像管(206)的漏级与栅级短接，第二镜像管(208)的漏级与栅级短接；第一放大管(202)、第二放大管(204)、第一镜像管(206)、第二镜像管(208)的源级接地，所述第一中和电容(214)跨接在第一放大管(202)的栅级与第二放大管(204)的漏级之间，第二中和电容(216)跨接在第一放大管(202)的漏级与第二放大管(204)的栅级之间。


4.根据权利要求2所述的一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌电流镜放大电路技术，其特征在于：所述第一放大管(202)的栅级作为正信号输入端(Vin+)，第二放大管(204)的栅级作为负信号输入端(Vin-)，第一镜像管(206)与第二镜像管(208)的漏级作为参考偏置电流输入端(Ibias)，第一放大管(202)的漏级作为负信号输出端(Vout-)，第二放大管(102)的漏级作为正信号输出端(Vout+)。


5.根据权利要求2所述的一种适用于多通道相控阵的全局偏置方案和内嵌...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤肖虎，赵涤燹，于培根，张成军，
申请(专利权)人：成都天锐星通科技有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：四川;51