RU2565017C1 - Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и свч-сигналов - Google Patents

Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и свч-сигналов Download PDF

Info

Publication number
RU2565017C1
RU2565017C1 RU2014151842/08A RU2014151842A RU2565017C1 RU 2565017 C1 RU2565017 C1 RU 2565017C1 RU 2014151842/08 A RU2014151842/08 A RU 2014151842/08A RU 2014151842 A RU2014151842 A RU 2014151842A RU 2565017 C1 RU2565017 C1 RU 2565017C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit
inductors
cross
inductance
wiring
Prior art date
Application number
RU2014151842/08A
Other languages
English (en)
Inventor
Бинь ЧЗАН
Хунци ТАО
Original Assignee
Чайна Электроникс Текнолоджи Груп Корпорейшн N 55 Ресэч Инститьют
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чайна Электроникс Текнолоджи Груп Корпорейшн N 55 Ресэч Инститьют filed Critical Чайна Электроникс Текнолоджи Груп Корпорейшн N 55 Ресэч Инститьют
Application granted granted Critical
Publication of RU2565017C1 publication Critical patent/RU2565017C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/64—Impedance arrangements
    • H01L23/66—High-frequency adaptations
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0283—Reducing the number of DC-current paths
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H03F1/565—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/193—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/195—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6644—Packaging aspects of high-frequency amplifiers
    • H01L2223/665—Bias feed arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6644—Packaging aspects of high-frequency amplifiers
    • H01L2223/6655—Matching arrangements, e.g. arrangement of inductive and capacitive components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for
    • H01L2223/64—Impedance arrangements
    • H01L2223/66—High-frequency adaptations
    • H01L2223/6683—High-frequency adaptations for monolithic microwave integrated circuit [MMIC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/108—A coil being added in the drain circuit of a FET amplifier stage, e.g. for noise reducing purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/171—A filter circuit coupled to the output of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/267—A capacitor based passive circuit, e.g. filter, being used in an amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/391—Indexing scheme relating to amplifiers the output circuit of an amplifying stage comprising an LC-network

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к созданию контура усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов. Технический результат заключается в обеспечении высокого коэффициента полного сопротивления микросхемы электропитания. Контур включает в себя: два подконтура (201, 202), расположенных зеркально по отношению друг к другу, и третий конденсатор (2101), соединенный с выходом параллельно. Контур питания постоянного тока и контур СВЧ-сигнала. Соответствующие катушки (211, 212) индуктивности контура СВЧ-сигнала последовательно соединены с соответствующим конденсатором (251, 252). Контур обладает низкой чувствительностью и симметричной структурой. Благодаря отсутствию чрезвычайно прерывающейся области электромагнитного поля могут быть повышены плотность компоновки и степень использования площади микросхемы. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Данное изобретение касается контура усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов, в частности высокомощной полупроводниковой интегральной схемы усилителя мощности СВЧ-диапазона и миллиметрового диапазона с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов, и относится к области коммуникационных технологий.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[0002] Силовой полупроводниковый интегральный усилитель мощности СВЧ-диапазона и миллиметрового диапазона представляет собой основное устройство в системе СВЧ-обнаружения и управления и используется для усиления сигнала низкой мощности до мощного сигнала, что увеличивает мощность излучения эмиттера в системе, таким образом, увеличивая расстояние обнаружения. При разработке системы СВЧ-обнаружения и управления требуется увеличивать расстояние обнаружения, а также уменьшать потребление энергии, таким образом, повышая эффективность усилителя.
[0003] В одном аспекте требуется, чтобы силовой полупроводниковый интегрированный усилитель мощности СВЧ-диапазона и миллиметрового диапазона имел высокую выходную мощность и высокую эффективность. В другом аспекте, во время серийного производства, для повышения воспроизводимости и производительности и уменьшения стоимости микросхема должна быть миниатюризирована.
[0004] Высокая выходная мощность требует подачи большого тока и, следовательно, для передачи большого тока контур питания обычно имеет ширину линии 100 мкм, более чем в два раза превышающую ширину линии сигнала, занимает 1/10 радиального расстояния площади нижнего уровня микросхемы и занимает большую площадь микросхемы. Кроме того, достижение высокой мощности и высокой эффективности требует надлежащего согласования на выходе. Для общих Т- и π-согласующих цепей и нескольких ответвлений их производных форм легко внести гибкую корректировку в конструкцию и схему цепи для сигналов в различных диапазонах частот, в частности, широкополосных сигналов. Из-за ограничения размера микросхемы микросхема силового полупроводникового усилителя мощности СВЧ-диапазона и миллиметрового диапазона обладает очень ограниченным промежутком для размещения в схеме контура нижнего уровня.
[0005] Блок нижнего уровня в существующем силовом полупроводниковом интегральном усилителе мощности СВЧ-диапазона и миллиметрового диапазона обладает транзисторным каналом с большой шириной сетки и низким выходным полным сопротивлением. Типичная конструкция изображена на ФИГ. 1. Транзисторный канал нижнего уровня 170 проходит через два зеркально расположенных выходных подконтура 101, 102 и достигает выходного порта 112 после последовательного соединения с катушкой индуктивности 134 и параллельного соединения с конденсатором 135. Выходной подконтур 101 включает в себя порт Vds 111, конденсатор 121, соединенный параллельно, конденсатор 131, соединенный последовательно, заземляющую микрополосковую линию 132, соединенную параллельно, микрополосковые линии 122, 133, микрополосковый объединяющий блок 151, конденсаторы 141, 142, соединенные параллельно, и микрополосковые объединяющие блоки 161, 162. Недостаток контура, выполненного таким способом, заключается в том, что, проходя через параллельно соединенные конденсаторы 141, 142, согласующий блок сначала требует объединения для соединения с конденсатором 131, что ограничивает свободу конструкции контура. Кроме того, последовательно соединенный конденсатор 131 и параллельно соединенная заземляющая микрополосковая линия 132 обладают очень высокой чувствительностью к исполнению. Кроме того, электромагнитное поле области 1 является прерывистым, и СВЧ согласующий контур также не абсолютно симметричен относительно транзисторного канала. Для согласующего контура, имеющего большую ширину сетки, высокую мощность и высокий коэффициент преобразования полного сопротивления, производительность согласующей цепи будет значительно ограничена.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
[0006] Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов для полного исследования производительности транзисторного канала с большой шириной сетки и значительного повышения плотности компоновки и степени использования площади микросхемы, тем самым решить проблему согласования широкополосного контура, имеющего высокий коэффициент полного сопротивления микросхемы электропитания с большой шириной сетки.
Техническое решение
[0007] Контур питания постоянного тока транзисторного канала и контур СВЧ-сигнала абсолютно симметричны относительно ячейки транзистора с высокой подвижностью электронов (ТВПЭ) для полного раскрытия производительности канала полевого транзистора (ПТ). При этом параллельно соединенный второй конденсатор может быть непосредственно последовательно соединен с конденсатором, таким образом, повышая степень свободы конструкции контура. По сравнению с предшествующим уровнем техники последовательно соединенный конденсатор (131) выполнен как последовательно соединенные первые конденсаторы (251, 252), а параллельно соединенная заземляющая микрополосковая линия (132) выполнена как параллельно соединенные заземляющие катушки (261, 262) индуктивности; поэтому чувствительность схемы элементов в данном изобретении понижена. При этом решение настоящего изобретения имеет симметричную структуру контура, и чрезвычайно прерывающейся области электромагнитного поля не существует.
[0008] Для достижения вышеуказанной задачи основное техническое решение схемы усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов настоящего изобретения сформировано из двух параллельных подконтуров (201, 202), расположенных зеркально по отношению друг к другу, и третьего конденсатора (2101), параллельно соединенного с выходом. Подконтур включает в себя контур питания постоянного тока и контур СВЧ-сигнала. Контур питания постоянного тока, главным образом, сформирован из порта (Vds) подачи питания к стоку полевого транзистора (ПТ) с гетеропереходом, первого конденсатора (281), первой микрополосковой катушки (241) индуктивности, двух вторых катушек (231, 232) индуктивности и двух третьих катушек (211, 212) индуктивности. Порт (Vds) подачи питания к стоку полевого транзистора (ПТ) с гетеропереходом последовательно соединен с первой микрополосковой катушкой (241) индуктивности после прохождения соединения с первым конденсатором (281), подключенным параллельно, далее последовательно соединен с одной из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности через две разветвленные вторые катушки (231, 232) индуктивности и соответственно соединен со стоком ПТ с гетеропереходом. Контур СВЧ-сигнала, главным образом, сформирован из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности, двух вторых конденсаторов (221, 222), двух первых конденсаторов (251, 252), двух заземляющих катушек (261, 262) индуктивности, двух четвертых катушек (271, 272) индуктивности и пятой катушки (291) индуктивности. Каждая из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности соответственно последовательно соединена с одним из двух первых конденсаторов (251, 252) после соответствующего прохождения соединения с одним из двух вторых конденсаторов (221, 222), соединенных параллельно, соответственно параллельно соединена с одной из двух заземляющих катушек (261, 262) индуктивности, соответственно последовательно соединена с одной из двух четвертых катушек (271, 272) индуктивности и соединена с другой катушкой из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности для соединения с выходом через последовательно подключенную пятую катушку (291) индуктивности.
[0009] Дополнительное совершенствование технического решения настоящего изобретения заключается в том, что сформирован трехмерный крест между любой последовательно подключенной катушкой индуктивности контура питания постоянного тока и любой последовательно подключенной катушкой индуктивности контура СВЧ-сигнала, и для трехмерного креста между СВЧ-сигналом и сигналом постоянного тока принята конструкция «воздушного моста».
[0010] Также дополнительное совершенствование технического решения настоящего изобретения заключается в том, что первая катушка индуктивности и две вторые катушек индуктивности в контуре питания постоянного тока, две четвертые катушек индуктивности и пятая катушка индуктивности в контуре СВЧ-сигнала выполнены в виде катушек индуктивности с сосредоточенными параметрами или в виде распределенных микрополосковых линий.
[0011] Еще одно дополнительное совершенствование технического решения настоящего изобретения заключается в том, что выходные мощности двух подконтуров, представляющих собой контуры, зеркально расположенные по отношению друг к другу, объединены для достижения выходного порта (Pout) посредством параллельно подсоединенного третьего конденсатора.
[0012] Еще одно дополнительное совершенствование технического решения настоящего изобретения заключается в том, что ПТ с гетеропереходом представляет собой ТВПЭ, канал ТВПЭ может быть расширен на 8 ячеек, и каждые две ячейки объединены для соединения с одной из последовательно подключенных третьих катушек (211, 212) индуктивности.
Технический результат
[0013] В воплощенном вышеописанном техническом решении настоящего изобретения контур питания постоянного тока транзисторного канала и контур СВЧ-сигнала абсолютно симметричны относительно ячейки ТВПЭ для полного раскрытия производительности канала ПТ. При этом параллельно соединенный второй конденсатор может быть непосредственно последовательно соединен с конденсатором, таким образом, повышая степень свободы конструкции контура. По сравнению с предшествующим уровнем техники последовательно подключенный конденсатор (131) выполнен как последовательно соединенные первые конденсаторы (251, 252), а параллельно соединенная заземляющая микрополосковая линия (132) выполнена как параллельно соединенные заземляющие катушки (261, 262) индуктивности; следовательно, чувствительность контура элементов в данном изобретении понижена. При этом решение настоящего изобретения имеет симметричную структуру схемы, чрезвычайно прерывающейся области электромагнитного поля не существует, и плотность компоновки и степень использования площади микросхемы могут быть значительно повышены.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] Данное изобретение дополнительно описано ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.
[0015] ФИГ. 1 отображает топологию контура нижнего уровня силового полупроводникового интегрального усилителя мощности СВЧ-диапазона и миллиметрового диапазона предшествующего уровня техники;
[0016] ФИГ. 2 - принципиальная схема контура усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов согласно данному изобретению; и
[0017] ФИГ. 3 отображает топологию контура нижнего уровня силового полупроводникового интегрального усилителя мощности СВЧ-диапазона и миллиметрового диапазона согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Цифры 301, 302 и т.д. на ФИГ. 3 соответствуют 201, 202 и т.д. на ФИГ. 2 соответственно, и т.п.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] Вариант осуществления 1
[0019] Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов в этом варианте осуществления изготовлен при помощи полупроводниковой технологической линии монокристаллического интегрального СВЧ-контура (МИСК), принципиальная схема контура показана на ФИГ. 2, а топология контура показана на ФИГ. 3. При изготовлении контура последовательно подключенная катушка индуктивности выполнена с использованием микрополосковых линий, имеющих различные полные сопротивления, и конденсатор выполнен в виде смешанного конденсатора типа металл-диэлектрик-металл (МДМ). Контур сформирован из двух подконтуров 301, 302, сопоставимых по амплитуде и фазе СВЧ-сигналов мощности и представляющих собой зеркально расположенные по отношению друг к другу подконтуры. Каждый подконтур контура сформирован из контура питания постоянного тока и контура СВЧ-сигнала. Контур сигнала постоянного тока включает в себя порт (Vds) подачи питания к стоку транзистора ТВПЭ, первый конденсатор 381 МДМ, соединенный параллельно, первую микрополосковую линию 341, соединенную последовательно, вторые микрополосковые линии 331, 332, соединенные последовательно, и третьи микрополосковые линии 311, 312, соединенные последовательно. Контур СВЧ-сигнала включает в себя третьи микрополосковые линии 311, 312, соединенные последовательно, вторые конденсаторы МДМ 321, 322, соединенные параллельно, первые конденсаторы МДМ 351, 352, соединенные последовательно, заземляющие микрополосковые линии 361, 362, соединенные параллельно, четвертые микрополосковые линии 371, 372, соединенные последовательно, и пятую микрополосковую линию 391, соединенную последовательно. Подконтуры 301, 302 объединены для достижения выходного порта Pout через параллельно подсоединенный третий конденсатор 3101 МДМ. Трехмерный крест реализован второй микрополосковой линией 332, соединенной последовательно в цепи питания постоянного тока контура, и пятой микрополосковой линией 391, соединенной последовательно в контуре СВЧ-сигнала. Выполненный таким образом крест использует «воздушный мост» 3111 для соединения. Выходные мощности двух блоков, представляющих собой зеркально расположенные по отношению друг к другу подконтуры, объединены для достижения выходного порта (Pout) через параллельно соединенный третий конденсатор. Канал ТВПЭ выполнен в виде 8 ячеек, и каждые две ячейки объединены для соединения с одной из третьих катушек индуктивности 211, 212, соединенных последовательно.
[0020] В подконтурах 301, 302 сигнал питания постоянного тока передается в поперечном направлении на микросхеме, а СВЧ-сигнал мощности передается в осевом направлении; такой способ монтажа схемы может уменьшить влияние перекрестных помех на СВЧ-сигнал мощности из-за шума, имеющего различные частотные компоненты и производимого источником электропитания постоянного тока. Для микросхемы с таким контуром всесторонне учитываются рабочий диапазон частот, мощность, эффективность, сопоставимость, производительность и стоимость; в пластине микросхемы в качестве основания используется материал GaAs или GaN; однако данное изобретение не ограничивается только этим.
[0021] Специалисты в данной области техники могут легко спроектировать трехмерный крест между любой последовательно подключенной катушкой индуктивности контура питания постоянного тока и любой последовательно подключенной катушкой индуктивности контура СВЧ-сигнала согласно вышеописанному варианту осуществления. Распределенные микрополосковые линии или катушки индуктивности с сосредоточенными параметрами могут быть приняты для первой катушки индуктивности и двух вторых катушек индуктивности в контуре питания постоянного тока и двух четвертых катушек индуктивности и пятой катушки индуктивности в контуре СВЧ-сигнала. Кроме того, в дополнение к ТВПЭ ПТ с гетеропереходом может также представлять собой селективно-легируемый ПТ (СЛПТ), двумерный электронный газовый ПТ (2ДЭГПТ), выборочно селективно-легируемый транзистор с гетеропереходом (СЛТГ) и т.п.
[0022] Теорией и испытаниями подтверждено, что этот вариант осуществления имеет следующие полезные эффекты:
[0023] 1) Контур питания постоянного тока и контур СВЧ-сигнала абсолютно симметричны относительно транзисторного канала, и поэтому для каждой ячейки полное сопротивление нагрузке ячейки является полностью одинаковым, что упрощает достижение оптимальной производительности транзисторного канала.
[0024] 2) Параллельно соединенный второй конденсатор МДМ непосредственно соединен со вторым конденсатором, соединенным последовательно. Степень свободы конструкции микросхемы больше не ограничивается фиксированным положением точки пересечения между сигналом постоянного тока и СВЧ-сигналом мощности.
[0025] 3) Структура схемы относительно симметрична, и электромагнитное поле является относительно непрерывным и однородным.
[0026] 4) В контуре СВЧ-сигнала последовательно соединенный первый конденсатор МДМ и параллельно соединенная заземляющая микрополосковая линия значительно снижают чувствительность к исполнению контура. Поэтому оставлен достаточный дискретный допуск для обработки процесса, и массовое производство микросхем становится простым.
[0027] 5) Для проектирования цепей с большим количеством ячеек структура с восемью ячейками может быть удобным образом расширена, что упрощает проектирование микросхемы более высокой мощности.
[0028] 6) Степень использования площади микросхемы повышена, а стоимость микросхемы понижена.
[0029] В итоге этот вариант осуществления решает сложную задачу согласования выходного полного сопротивления силовой микросхемы с большой шириной сетки с широким диапазоном, имея высокий коэффициент полного сопротивления и порт 50 Ом, для полного исследования показателей высокой мощности и высокой эффективности транзисторного канала с большой шириной сетки.

Claims (8)

1. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов, включающий в себя два параллельных подконтура (201, 202), расположенные зеркально по отношению друг к другу, и третий конденсатор (2101), соединенный параллельно с выходом, в котором каждый подконтур включает в себя контур питания постоянного тока и контур СВЧ-сигнала, контур питания постоянного тока, главным образом, сформирован из порта (Vds) подачи питания к стоку полевого транзистора (ПТ) с гетеропереходом (FET), первого конденсатора (281), первой микрополосковой катушки (241) индуктивности, двух вторых катушек (231, 232) индуктивности и двух третьих катушек (211, 212) индуктивности, порт (Vds) подачи питания к стоку полевого транзистора с гетеропереходом последовательно соединен с первой микрополосковой катушкой (241) индуктивности после прохождения соединения с первым конденсатором (281), подключенным параллельно, далее последовательно соединен с одной из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности через одну из двух разветвленных вторых катушек (231, 232) индуктивности и соответственно соединен со стоком ПТ с гетеропереходом, контур СВЧ-сигнала, главным образом, сформирован из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности, двух вторых конденсаторов (221, 222), двух первых конденсаторов (251, 252), двух заземляющих катушек (261, 262) индуктивности, двух четвертых катушек (271, 272) индуктивности и пятой катушки (291) индуктивности, и каждая из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности соответственно последовательно соединена с одним из двух первых конденсаторов (251, 252) после соответствующего прохождения соединения с одним из двух вторых конденсаторов (221, 222), подключенных параллельно, соответственно параллельно соединена с одной из двух заземляющих катушек (261, 262) индуктивности, соответственно последовательно соединена с одной из двух четвертых катушек (271, 272) индуктивности, и соединена с другой катушкой из двух третьих катушек (211, 212) индуктивности для соединения с выходом через последовательно подключенную пятую катушку (291) индуктивности.
2. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов по п. 1, в котором трехмерный крест сформирован между любой последовательно подключенной катушкой индуктивности контура питания постоянного тока и любой последовательно подключенной катушкой индуктивности контура СВЧ-сигнала.
3. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов по п. 2, в котором для трехмерного креста принята конструкция «воздушного моста».
4. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов по п. 3, в котором первая катушка индуктивности и две вторые катушки индуктивности в контуре питания постоянного тока, две четвертые катушки индуктивности и пятая катушка индуктивности в контуре СВЧ-сигнала выполнены в виде катушек индуктивности с сосредоточенными параметрами.
5. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов по п. 3, в котором первая катушка индуктивности и две вторые катушки индуктивности в контуре питания постоянного тока, две четвертые катушки индуктивности и пятая катушка индуктивности в контуре СВЧ-сигнала выполнены в виде распределенных микрополосковых линий.
6. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов по п. 4 или 5, в котором выходы двух подконтуров (201, 202), представляющих собой контуры, расположенные зеркально друг к другу, объединены для достижения выходного порта (Pout) посредством параллельно подсоединенного третьего конденсатора (2101).
7. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов по п. 6, в котором ПТ с гетеропереходом представляет собой транзистор с высокой подвижностью электронов (ТВПЭ).
8. Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и СВЧ-сигналов по п. 7, в котором канал транзистора ТВПЭ расширен на 8 ячеек, и каждые две ячейки объединены для соответственного соединения с одной из последовательно соединенных третьих катушек (211, 212) индуктивности.
RU2014151842/08A 2012-05-23 2012-06-19 Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и свч-сигналов RU2565017C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210161501.9A CN102655395B (zh) 2012-05-23 2012-05-23 一种直流与微波信号交叉布线的放大器电路
CN201210161501.9 2012-05-23
PCT/CN2012/077135 WO2013174052A1 (zh) 2012-05-23 2012-06-19 一种直流与微波信号交叉布线的放大器电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2565017C1 true RU2565017C1 (ru) 2015-10-10

Family

ID=46730943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014151842/08A RU2565017C1 (ru) 2012-05-23 2012-06-19 Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и свч-сигналов

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9166529B2 (ru)
EP (1) EP2854290A4 (ru)
JP (1) JP6169169B2 (ru)
CN (1) CN102655395B (ru)
CA (1) CA2873911C (ru)
RU (1) RU2565017C1 (ru)
WO (1) WO2013174052A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102655394B (zh) * 2012-05-23 2014-12-10 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种直流与微波信号交叉布线的放大器电路
CN106650014B (zh) * 2016-11-21 2019-11-15 北京航天微电科技有限公司 一种微波集成lc滤波器模型的设计方法
WO2019234885A1 (ja) * 2018-06-07 2019-12-12 三菱電機株式会社 高効率増幅器
CN112865724B (zh) * 2021-01-13 2023-05-05 中电国基南方集团有限公司 一种频率可重构宽带功率放大器电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1548928A1 (en) * 2003-10-14 2005-06-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High-frequency power amplifier
RU2394363C1 (ru) * 2008-12-22 2010-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Усилитель свч

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06224660A (ja) * 1993-01-26 1994-08-12 Tokimec Inc マイクロ波増幅回路
JPH08107317A (ja) * 1994-10-05 1996-04-23 Fujitsu Ltd 電圧バッファ回路及びこれを用いた回路
JP3435901B2 (ja) * 1995-06-09 2003-08-11 三菱電機株式会社 電圧制御発振器と集積バイアス回路
US5742205A (en) * 1995-07-27 1998-04-21 Scientific-Atlanta, Inc. Field effect transistor cable television line amplifier
JPH09312534A (ja) * 1996-05-20 1997-12-02 Mitsubishi Electric Corp マイクロ波増幅器
JPH10163772A (ja) * 1996-10-04 1998-06-19 Sanyo Electric Co Ltd 電力増幅器およびチップキャリヤ
JPH10190378A (ja) * 1996-12-27 1998-07-21 Nec Corp 超高効率線形増幅器
JP3542116B2 (ja) * 2000-09-29 2004-07-14 ユーディナデバイス株式会社 高周波回路
US6538515B2 (en) * 2001-01-19 2003-03-25 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Power amplifier and method of operating a power amplifier having multiple output-power modes
US6798313B2 (en) * 2001-06-04 2004-09-28 U.S. Monolithics, L.L.C. Monolithic microwave integrated circuit with bondwire and landing zone bias
US7158386B2 (en) * 2003-05-08 2007-01-02 Powerwave Technologies, Inc. Balanced radio frequency power amplifier with temperature compensation
KR20060034176A (ko) * 2004-10-18 2006-04-21 한국전자통신연구원 초고주파 증폭기
JP2006094557A (ja) * 2005-11-21 2006-04-06 Renesas Technology Corp 半導体素子及び高周波電力増幅装置並びに無線通信機
WO2007119208A2 (en) * 2006-04-14 2007-10-25 Nxp B.V. Doherty amplifier
US7619469B2 (en) * 2006-12-28 2009-11-17 Alcatel-Lucent Usa Inc. Current switched circuit for switch mode power amplifiers
US7474156B2 (en) * 2007-05-25 2009-01-06 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Impedance transformer for amplifier and amplifier including the same
CN102113207A (zh) * 2008-07-09 2011-06-29 意法爱立信有限公司 具有最佳适用于mmic的输入网络的多赫蒂放大器
CN201215956Y (zh) * 2008-07-14 2009-04-01 深圳新飞通光电子技术有限公司 一种数字光接收器的低通滤波电路
CN101662263B (zh) * 2008-08-27 2012-11-21 中国科学院微电子研究所 针对Ku波段内匹配场效应晶体管的偏置电路
US8431973B2 (en) * 2008-12-10 2013-04-30 Kabushiki Kaisha Toshiba High frequency semiconductor device
CN101944880B (zh) * 2009-07-08 2013-09-25 杭州中科微电子有限公司 一种采用调谐曲线补偿vco的方法及其电路模块

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1548928A1 (en) * 2003-10-14 2005-06-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High-frequency power amplifier
RU2394363C1 (ru) * 2008-12-22 2010-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Усилитель свч

Also Published As

Publication number Publication date
US9166529B2 (en) 2015-10-20
CA2873911C (en) 2018-01-02
US20150162876A1 (en) 2015-06-11
CN102655395B (zh) 2014-12-10
CN102655395A (zh) 2012-09-05
JP6169169B2 (ja) 2017-07-26
EP2854290A4 (en) 2016-01-27
WO2013174052A1 (zh) 2013-11-28
EP2854290A1 (en) 2015-04-01
JP2015517771A (ja) 2015-06-22
CA2873911A1 (en) 2013-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Design of Broadband Highly Efficient Harmonic-Tuned Power Amplifier Using In-Band Continuous Class-${\hbox {F}}^{-1}/{\hbox {F}} $ Mode Transferring
Schmelzer et al. A GaN HEMT Class F Amplifier at 2 GHz With $>\, $80% PAE
Schmid et al. Ultra-wideband GaN MMIC chip set and high power amplifier module for multi-function defense AESA applications
Choi et al. A 5.9-GHz fully integrated GaN frontend design with physics-based RF compact model
Ding et al. High-efficiency concurrent dual-band class-F and inverse class-F power amplifier
RU2565017C1 (ru) Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и свч-сигналов
Roberg et al. GaN HEMT PA with over 84% power added efficiency
Iupikov et al. A cavity-backed patch antenna with distributed multi-port feeding, enabling efficient integration with Doherty power amplifier and band-pass filter
Chiang et al. A 27-GHz transformer based power amplifier with 513.8-mW/mm 2 output power density and 40.7% peak PAE in 1-V 28-nm CMOS
You et al. High-efficiency single-ended class-${\hbox {E/F}} _ {2} $ power amplifier with finite DC feed inductor
RU2565366C1 (ru) Контур усилителя с перекрестной разводкой сигналов постоянного тока и свч-сигналов
Nielsen et al. Doherty power amplifier design in gallium nitride technology using a nonlinear vector network analyzer and X-parameters
Nogales et al. An 800-w four-level supply modulator for efficient envelope tracking of rf transmitters
Kizilbey Highly efficient 2.7-2.9 GHz class-F and inverse class-F power amplifiers in GaN HEMT technology
Özen et al. High efficiency RF pulse width modulation with tunable load network class-E PA
Pengelly et al. Inverse class-F design using dynamic loadline GaN HEMT models to help designers optimize PA efficiency [application notes]
Choi et al. A 6.78-MHz 100-W class e power amplifier module with an adaptive power combiner
Aoki Distributed active transformer for integrated power amplification
Wongtanarak et al. Design and implementation of a 1 GHz GaN HEMT class-F power amplifier for transistor model evaluation
Zheng et al. S-band broadband high power GaN amplifier for digital T/R modules
Tong et al. Kilowatt Power Amplifier With Improved Power Back-Off Efficiency for Cyclotron Application
Maroldt et al. A microwave high-power GaN transistor with highly-integrated active digital switch-mode driver circuit
Kasal Microwave solid state power amplifier technology
Kalim et al. 3.37 GHz class-F-1 power amplifier with 77% PAE in GaN HEMT technology
Jie et al. High Efficiency Inverse Class-E Power Amplifiers for Pre-5G Application

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20170713