本发明专利技术涉及一种直流与微波信号交差布线的放大器电路。该电路包括直流馈电电路与微波功率信号电路构成的电路网络单元，直流馈电电路始于HEMT管漏极加电键合点，经并联第一MIM电容、串联第一微带电感、对称的分支微带，与第二MIM电容的电极之一串联后经对应线路接至末级HEMT管芯的馈电端；微波功率信号电路始于末级HEMT管芯的信号端，经对应线路汇合为两路，分别与两个第三MIM电容并联，且分别串联第二MIM电容的另一电极，再分别经并联到地微带电感，分别串联第二微带电感之后，合成一路接至第三微带电感，经并联的第四MIM电容后输出。本发明专利技术减少了匹配网络调谐余量，提升了合成端口输出阻抗，并且芯片空间利用率提高，改善散热性能，提升了功率密度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种直流与微波信号交差布线的放大器电路，尤其是ー种直流信号与微波信号交叉布线的微波、毫米波大功率单片集成功率放大器电路，属于通讯
技术介绍
微波、毫米波大功率单片集成功率放大器是微波探測、制导系统中的核心器件，用于将小功率信号放大成大功率信号，从而提升系统中发射机的功率辐射电平，增加探测距离。随着微波探測、制导系统的发展，要求在増加探测距离的同时减少能耗，提高放大器效率。一方面，这就要求微波、毫米波大功率单片集成功率放大器具备高输出功率和高效率。另ー方面，在批量生产过程中，为了提升一致性、成品率，降低成本，芯片必须小型化。由于大功率输出需要大电流的供给，为了承受大电流，通常馈电电路的线宽100 u m,是信号线宽的两倍以上，占据芯片末级空间径向距离的1/10，占用芯片面积大。此夕卜，高功率和高效率的获得需要在输出端进行合适的匹配，常用的T型和型匹配电路及其衍生形态的几个枝节，针对不同频带的信号、尤其是宽带信号，在电路设计和布局上要便于灵活调整。而受芯片尺寸的限制，微波、毫米波大功率单片集成功率放大器芯片末级电路布局布线空间十分有限。现有微波、毫米波大功率单片集成功率放大器末级单元具有大栅宽HEMT(HighElectron Mobility Transistor高电子迁移率晶体管)管芯,输出阻抗低，典型结构如图I所示，末级MOSFET管芯150经过101、102两个镜像的输出电路，再由串联电感134、并联电容135，到达输出键合点112。输出电路101包括键合压点111、电容121、微带122和匹配电路，匹配电路包括电容131、电感132、133间的节点在电容131的ー极上，由此端面再匹配到输出端(參见图2)。当面对上述两方面的要求吋，不仅将极低输出阻抗匹配到50欧姆成为一大难题，而且在有限的芯片空间内，几乎无法将馈电电路和匹配电路以合理的方式进行设计，很难达到高输出功率和高效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术面对的难题，通过对末级电路线路布局的大胆创新，提出ー种直流与微波信号交差布线的放大器电路，从而解决大栅宽功率芯片输出阻抗到高阻抗比的宽带匹配问题，使大栅宽HEMT管芯高功率高效率的性能充分挖掘出来，满足当今微波探測、制导系统发展的需求。为了达到以上目的，本专利技术直流与微波信号交差布线的放大器电路基本技术方案是包括直流馈电电路与微波功率信号电路构成的电路网络单元，所述直流馈电电路始于HEMT管漏极加电键合点，经并联第一 MM电容、串联第一微带电感后接至两条对称的分支微带，所述两条分支微带分别与第二MM电容的电极之一串联后经末级HEMT管芯合成微带的对应线路接至末级HEMT管芯的馈电端；所述微波功率信号电路始于末级MOSFET管芯的信号端，经末级HEMT管芯合成微带的对应线路汇合为两路，分别与两个第三MM电容并联，且分别串联所述第二 MM电容的另ー电极，再分别经并联到地微带电感，且分别串联第二微带电感之后，合成一路接至第三微带电感，经并联的第四MM电容后输出。本专利技术技术方案进ー步的完善是，所述第二 MM电容的两电极上、下分布，构成所述直流馈电电路与微波功率信号电路的立体交叉，交叉处的夹角最好为90°。本专利技术技术方案更进一歩的完善是，所述微波功率信号电路中合成一路处通过空气桥与所述直流馈电电路中的两分支微带之一形成立体交叉，交叉处的夹角最好为90°。本专利技术再进ー步的完善是，所述电路网络单元有两个，互为镜像电路，所述两个电路网络単元的微波功率信号电路输出合成至并联电容后到达键合点。采用本专利技术的上述技术方案后，便于调整匹配网络的各个枝节，不再因为直流信 号与微波功率信号交汇点位置固定受布线制約，減少了匹配网络调谐余量。与传统方案相比，提升了合成端ロ输出阻抗，降低了宽带匹配的难度，缓解了エ艺离散产生的一致性差的问题，在量产过程中使成品率得到进ー步提升，提高了宽带大栅宽微波、毫米波功放芯片输出功率和效率。并且芯片空间利用率提高，改善散热性能，提升了功率密度。附图说明下面结合附图对本专利技术作进ー步的说明。图I为现有技术的微波、毫米波大功率单片集成功率放大器末级电路版图。图2为现有技术微波、毫米波大功率单片集成功率放大器末级匹配电路示意图。图3为本专利技术一个实施例的微波、毫米波大功率单片集成功率放大器末级电路版图。图4为本专利技术ー个实施例微波、毫米波大功率单片集成功率放大器末级匹配电路示意图。具体实施例方式实施例一 本实施例的直流与微波信号交差布线的放大器电路如图3所示，由两个各镜像点微波功率信号幅度、相位一致的互为镜像电路的电路网络单元201、202构成。每个电路网络单元由直流馈电电路与微波功率信号电路构成。直流馈电电路始于HEMT管漏极加电键合点211，经并联第一 MM电容221、串联第一微带电感222后接至两条对称的分支微带223，两分支微带分别与第二 MM电容231、234的电极之一串联后经末级HEMT管芯合成微带的对应线路接至末级HEMT管芯250的馈电端。微波功率信号电路始于末级HEMT管芯250的信号端，经ー组单胞晶体管构成的末级HEMT管芯合成微带的对应线路汇合为两路，分别与两个第三MM电容241、242并联，且分别串联第二 MM电容231、234的另ー电极，再分别经并联到地微带电感232、235，且分别串联第二微带电感233、236之后，合成一路接至第三微带电感238，经并联的第四MIM电容239后输出合成至并联电容240，最后到达键合点212。由于上述第二 M頂电容的两电极上、下分布，因此构成直流馈电电路与微波功率信号电路的立体交叉，且交叉处的夹角为90°。此外，微波功率信号电路中合成一路处通过空气桥237与直流馈电电路中的两分支微带之一形成立体交叉，交叉处的夹角也是90°。在电路单元201、202中，直流馈电信号在芯片上沿横向方向传输，微波功率信号沿轴向方向传输，这样的电路布线方式可以减少来自直流电源的各种频率分量的杂波对微波功率信号串扰的影响。直流馈电电路与微波功率信号电路交叉处不少于6个，分别位于电路单元201中MM电容231、234、空气桥237以及镜像电路单元202中的对应部分。电路芯片综合考虑工作频段、功率、效率、一致性、成品率、成本，其晶圆采用GaAs或GaN材料作为基片，但不仅限于此。理论和试验证明，本实施例具有如下有益效果 I)便于调整匹配网络的各个枝节，如微带232、233、223、222、238的特征长度和特征宽度，不再因为直流信号与微波功率信号交汇点位置固定，如微带122、132、133在电容节点131处交汇而受布线制约，増加匹配网络调谐余量。2)先将少数HEMT管芯合成，针对此合成端ロ做一次预匹配，提升输出阻抗到一定水平，然后再做一次匹配，将两个经过二次匹配后合成端ロ做二次合成，最后将二次合成后 的端ロ通过第三个网络匹配到50欧姆。与传统方案相比，本实施例提升了合成端ロ输出阻抗(參见图2、图4)，縮小了匹配禁区，降低了宽带匹配的难度，缓解了エ艺离散产生的一致性差的问题，在量产过程中使成品率得到进ー步提升，提高了宽带大栅宽微波、毫米波功放芯片输出功率和效率。3)芯片空间利用率提高，改善散热性能，提升了功率密度。总之，本实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种直流与微波信号交差布线的放大器电路，包括直流馈电电路与微波功率信号电路构成的电路网络单元，所述直流馈电电路始于HEMT管漏极加电键合点(211)，经并联第-MIM电容(221)、串联第一微带电感(222)后接至两条对称的分支微带(223)，所述两条分支微带分别与第二 MM电容(231、234)的电极之一串联后经末级HEMT管芯合成微带的对应线路接至末级HEMT管芯(250)的馈电端；所述微波功率信号电路始于末级HEMT管芯(250)的信号端，经末级HEMT管芯合成微带的对应线路汇合为两路，分别与两个第三MM电容(241、242)并联，且分别串联所述第二 MM电容(231、234)的另ー电极，再分别经并联到地微带电感(232、235)，且分别串联第二微带电感(233、236)之后，合成一路接至第三微带电感(238)，经并联的第四MM电容(239)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，陶洪琪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：
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