CN110223978A - 一种基于砷化镓的微波整流芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于砷化镓的微波整流芯片，解决传统整流电路尺寸大、重量相对较重的问题。芯片采用0.25微米砷化镓pHEMT工艺制成，芯片厚度为0.1毫米，芯片表面的电路由射频输入端口(1)、隔直电容(2)、输入匹配电路(3)、肖特基二极管阵列(4)、输出滤波电路(5)、直流输出端口(6)依次相连构成，划片道(7)用于切割芯片。本发明具有集成化程度高、尺寸小的优点，能应用于无线能量传输、电磁能量收集系统等领域。

Description

一种基于砷化镓的微波整流芯片
技术领域
本发明属于微波射频器件技术领域，尤其涉及一种基于砷化镓的微波整流芯片。
背景技术
无线能量传输是一种先进的电能传输方式，不通过电缆就能将电能从空间中的一端传输到另一端，电磁能量收集是将自由空间中分布的电磁波通过天线接收，再整流为直流电直接使用或存储起来的技术，对于提高能源利用效率具有重要意义。微波整流电路是无线能量传输、电磁能量收集系统的关键器件，一般位于接收天线之后，将天线接收到的射频信号转化为直流电。传统的微波整流电路是将二极管和三极管等非线性器件焊接到高频电路板上，并结合电路板上的微带匹配电路、电容、电感等实现微波到直流的转换，其电路尺寸通常在几十毫米的量级。对于一些集成化程度要求较高的应用场景，传统的整流电路已不适用。砷化镓工艺作为第二代半导体工艺，具有工作频率高、功率密度大的优点。又因为砷化镓的相对介电常数较高，能实现电路的小型化，砷化镓工艺已广泛用于设计各种微波芯片，包括射频放大器、开关电路等。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于砷化镓的微波整流芯片，克服现有整流电路尺寸过大、重量相对重的缺点。
本发明的技术方案是：一种基于砷化镓的微波整流芯片，芯片采用0.25微米砷化镓pHEMT工艺制成，芯片厚度为0.1毫米，芯片表面的电路由射频输入端口1、隔直电容2、输入匹配电路3、肖特基二极管阵列4、输出滤波电路5、直流输出端口6依次相连构成，划片道7用于切割芯片，射频输入端口1的输入频率包含5.8GHz，隔直电容2允许该频率的微波信号通过，输入匹配电路3由一个并联的螺旋电感与一个串联的螺旋电感构成，并联的螺旋电感通过金属化通孔接地，其螺旋的圈数为7.25圈，串联的螺旋电感圈数为5.5圈，肖特基二极管阵列4由8个肖特基二极管并联之后，与另外8个并联的肖特基二极管串联构成，每个肖特基二极管的左端为阴极，右端为阳极，栅宽为40微米，输出滤波电路5与主路并联，包含一短微带线和一大电容，大电容通过金属化通孔接地。
本发明的技术方案的原理是：5.8GHz的微波信号从射频输入端口1进入，通过隔直电容2，输入匹配电路3进入到肖特基二极管阵列4，输入匹配电路3能对在其之后的电路在基波频率进行阻抗匹配，同时也会对高次谐波起到阻碍其通过的作用，肖特基二极管阵列4能将5.8GHz微波信号转化为直流及各次谐波，由于隔直电容2的存在，直流无法反馈到射频输入端口1，只能通过输出滤波电路5和直流输出端口6进入到负载，输出滤波电路5将输出的信号进行滤波整形。
本发明的优点和有益效果：
本发明的基于砷化镓的微波整流芯片，具有集成化程度高、尺寸小、重量相对较轻、便于批量加工的优点，避免了电路加工中电感、电容、二极管等器件焊接带来的麻烦，及由此产生的不一致性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明接不同负载时效率随输入功率变化的测试曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：一种基于砷化镓的微波整流芯片，芯片采用0.25微米砷化镓pHEMT工艺制成，芯片厚度为0.1毫米，芯片表面的电路由射频输入端口1、隔直电容2、输入匹配电路3、肖特基二极管阵列4、输出滤波电路5、直流输出端口6依次相连构成，划片道7用于切割芯片，射频输入端口1的输入频率包含5.8GHz，隔直电容2允许该频率的微波信号通过，输入匹配电路3由一个并联的螺旋电感与一个串联的螺旋电感构成，并联的螺旋电感通过金属化通孔接地，其螺旋的圈数为7.25圈，串联的螺旋电感圈数为5.5圈，肖特基二极管阵列4由8个肖特基二极管并联之后，与另外8个并联的肖特基二极管串联构成，每个肖特基二极管的左端为阴极，右端为阳极，栅宽为40微米，输出滤波电路5与主路并联，包含一短微带线和一大电容，大电容通过金属化通孔接地。
为进一步说明上述技术方案的可实施性，下面给出一个具体设计实例，一种基于砷化镓的微波整流芯片，芯片通过导电胶粘贴到金属腔体上，用金丝将芯片的射频输入端口、直流输出端口连接到微带线上，并在输出端连接直流负载，负载分别为200、400、600欧姆，当射频输入端口馈入5.8GHz的微波信号后，整流效率的测试结果如图2所示，可以看出，该芯片能承受25dBm的输入功率，负载为400欧姆时，其整流效率高达54％。

Claims (1)

1.一种基于砷化镓的微波整流芯片，其特征在于：芯片采用0.25微米砷化镓pHEMT工艺制成，芯片厚度为0.1毫米，芯片表面的电路由射频输入端口(1)、隔直电容(2)、输入匹配电路(3)、肖特基二极管阵列(4)、输出滤波电路(5)、直流输出端口(6)依次相连构成，划片道(7)用于切割芯片，射频输入端口(1)的输入频率包含5.8GHz，隔直电容(2)允许该频率的微波信号通过，输入匹配电路(3)由一个并联的螺旋电感与一个串联的螺旋电感构成，并联的螺旋电感通过金属化通孔接地，其螺旋的圈数为7.25圈，串联的螺旋电感圈数为5.5圈，肖特基二极管阵列(4)由8个肖特基二极管并联之后，与另外8个并联的肖特基二极管串联构成，每个肖特基二极管的左端为阴极，右端为阳极，栅宽为40微米，输出滤波电路(5)与主路并联，包含一短微带线和一大电容，大电容通过金属化通孔接地。
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