一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片制造技术

本发明专利技术提供一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片，包括：由两个电感相互缠绕形成的第一级互感耦合线圈，连接所述第一级互感耦合线圈功分两路的第一级RC串联网络；由两个电感相互缠绕形成的第二级互感耦合线圈，连接所述第二级互感耦合线圈功分两路的第二级RC串联网络；所述第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈前后相连，并在连接点设置有第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容。本发明专利技术能够极大的减小超宽带功分器芯片的尺寸，并实现超宽的工作频带。

【技术实现步骤摘要】
一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片
本专利技术涉及微波射频集成电路
，具体而言，涉及一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片。
技术介绍
以芯片方式集成的功分器多为平面结构，因此通常采用以下两种方式实现。一种是采用微带线或者带状线设计的基于分布参数的功分器；另一种是以电感、电容设计的基于集总参数的功分器。基于分布参数的功分器具有插入损耗小的特点，因此可以通过增加级联级数实现大带宽，但是这种功分器芯片尺寸很大。基于集总参数的功分器则相反，布局布版比较紧凑，从而可以使芯片面积大大减小，但是其插入损耗较大。当进行窄带应用时，由于需要的级联级数比较少，集总参数功分器的插入损耗通常在可接受的范围内。但当进行宽带应用时，为了保证输入输出驻波比，隔离、带内平坦度等指标，级联级数需要根据带宽的增加而变多，此时基于集总参数的功分器插入损耗变得不可接受。对于功分器芯片优劣的评价，会因为不同的侧重点而有所不同。在应用时往往需要综合考虑。当采用芯片实现时，特别需要考虑芯片的版图面积，因为芯片的量产成本会根据版图面积等比例下降。另外，如果将功分器作为一种IP应用于多功能芯片的集成时，其面积大小也会影响多功能芯片的集成度。因此本专利技术主要解决用基于集总参数的结构设计超宽带功分器芯片的问题。首先，我们需要定义一个评价带宽宽窄的标准，业界通常以相对带宽系数B衡量功分器的相对带宽，其定义为：其中，fh为功分器工作的高端截至频率，fl为功分器工作的低端截至频率。在现有一分二功分器产品中，对于B<1.5的功分器芯片，采用集总参数设计时，能够获得比较小的芯片尺寸，同时可以将级数控制在2级而不太多恶化某一指标，因此在对插入损耗要求不是很苛刻的应用中被广泛。对于B>1.5的超宽带功分器，如仍然采用集总参数进行设计，为保证输入输出驻波比，隔离度等性能，就需要把级数增加到3级及以上，此时功分器插入损耗通常会超过1.2dB，在很多场合变得不可接受。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片，以解决上述现有一分二功分器产品存在的技术问题。本专利技术提供的一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片，包括：由两个电感相互缠绕形成的第一级互感耦合线圈，连接所述第一级互感耦合线圈功分两路的第一级RC串联网络；由两个电感相互缠绕形成的第二级互感耦合线圈，连接所述第二级互感耦合线圈功分两路的第二级RC串联网络；所述第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈前后相连，并在连接点设置有第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容。进一步的，所述第一级互感耦合线圈和第二级互感耦合线圈分别用于将一个极点向各自频点两端分裂出两个极点，由此所述超宽带功分器芯片通过第一级互感耦合线圈和第二级互感耦合线圈实现将两个极点分裂出四个极点。进一步的，所述超宽带功分器芯片的极点分裂过程采用公式描述如下：将传统结构的功分器第一极点f1和第二极点f2由：分裂为：式中，L1为第一级互感耦合线圈中的电感，L2为第一级互感耦合线圈中的电感，C为第一级互感耦合线圈和第二级互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容，k1为第一级互感耦合线圈功分两路中两个电感L1之间的耦合系数，k2为第二级互感耦合线圈功分两路中两个电感L2之间的耦合系数，C1为传统结构功分器中输入端的到地电容。进一步的，所述超宽带功分器芯片设计的设计方法为：先根据所述超宽带功分器芯片所需覆盖的工作带宽选择4个极点的位置，然后通过以下公式计算出第一级互感耦合线圈和第二级互感耦合线圈的耦合系数及电感的取值：进一步的，所述耦合系数k1和k2取负值。进一步的，所述基于互感耦合的超宽带功分器芯片，还包括衬底；所述第一级互感耦合线圈、第一级RC串联网络、第二级互感耦合线圈、第二级RC串联网络和调谐电容均设置在衬底上。进一步的，所述衬底采用GaAs。进一步的，所述第一级互感耦合线圈1和第二级互感耦合线圈2的线圈需要绕成N+0.5圈，N为正整数。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术能够极大的减小超宽带功分器芯片的尺寸，并实现超宽的工作频带。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1是本专利技术实施例中超宽带功分器芯片的立体结构示意图；图2是本专利技术实施例中超宽带功分器芯片的第一级互感耦合线圈示意图；图3是本专利技术实施例中所述功分器所设计的第二级互感耦合线圈示意图；图4是本专利技术实施例中超宽带功分器芯片的版图；图5是本专利技术实施例中超宽带功分器芯片的S21、S31幅度曲线图；图6是本专利技术实施例中超宽带功分器芯片的S21、S31相位曲线图；图7是本专利技术实施例中超宽带功分器芯片的S11、S22、S33曲线图；图8是本专利技术实施例中超宽带功分器芯片的S32曲线图。图标：1-第一级互感耦合线圈，2-第二级互感耦合线圈，3-第一级RC串联网络中的电容，4-第二级RC串联网络中的电阻，5-两个互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容，6-第一级RC串联网络中的电阻，7-第二级RC串联网络中的电容，8-衬底，Port1为合路端口，Port2及Port3为功分端口。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例如图1所示，本实施例提出一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片，包括：由两个电感相互缠绕形成的第一级互感耦合线圈，连接所述第一级互感耦合线圈功分两路的第一级RC串联网络；由两个电感相互缠绕形成的第二级互感耦合线圈，连接所述第二级互感耦合线圈功分两路的第二级RC串联网络；所述第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈前后相连，并在连接点设置有第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容。上述基于互感耦合的超宽带功分器芯片的结构中，所述第一级互感耦合线圈及第二级互感耦合线圈分别都由两个电感相互交叉缠绕，以产生互感耦合效果。两个第一级互感耦合线圈及第二级互感耦合线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片，其特征在于，包括：/n由两个电感相互缠绕形成的第一级互感耦合线圈，连接所述第一级互感耦合线圈功分两路的第一级RC串联网络；/n由两个电感相互缠绕形成的第二级互感耦合线圈，连接所述第二级互感耦合线圈功分两路的第二级RC串联网络；/n所述第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈前后相连，并在连接点设置有第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于互感耦合的超宽带功分器芯片，其特征在于，包括：
由两个电感相互缠绕形成的第一级互感耦合线圈，连接所述第一级互感耦合线圈功分两路的第一级RC串联网络；
由两个电感相互缠绕形成的第二级互感耦合线圈，连接所述第二级互感耦合线圈功分两路的第二级RC串联网络；
所述第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈前后相连，并在连接点设置有第一级互感耦合线圈与第二级互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容。


2.根据权利要求1所述的基于互感耦合的超宽带功分器芯片，其特征在于，所述第一级互感耦合线圈和第二级互感耦合线圈分别用于将一个极点向各自频点两端分裂出两个极点，由此所述超宽带功分器芯片通过第一级互感耦合线圈和第二级互感耦合线圈实现将两个极点分裂出四个极点。


3.根据权利要求1所述的基于互感耦合的超宽带功分器芯片，其特征在于，所述超宽带功分器芯片的极点分裂过程采用公式描述如下：
将传统结构的功分器第一极点f1和第二极点f2由：



分裂为：






式中，L1为第一级互感耦合线圈中的电感，L2为第一级互感耦合线圈中的电感，C为第一级互感耦合线圈和第二级互感耦合线圈共享并接入到地的调谐电容，k1为第一级互感...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩思扬，卢子焱，张文锋，王海龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51