复旦大学;中国航天科工集团八五一一研究所邹滕浩获国家专利权
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龙图腾网获悉复旦大学;中国航天科工集团八五一一研究所申请的专利一种高平坦度的级间匹配电路获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114094954B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111322728.2,技术领域涉及:H03F1/42;该发明授权一种高平坦度的级间匹配电路是由邹滕浩;闫娜;朱伟强;韩婷婷;田密;李志坚设计研发完成,并于2021-11-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高平坦度的级间匹配电路在说明书摘要公布了:本发明属于微电子技术领域,具体为一种高平坦度级间匹配电路。本发明级间匹配电路包括变压器、输出等效并联RC电路、输入等效串联RC电路;其中,前一级输出端等效为并联RC结构,初级回路为并联谐振网络,后一级输入端等效为串联RC结构,次级回路为串联谐振网络;通过宽带的无源级间匹配电路,补偿晶体管本身具有的幅频响应曲线增益随频率下降的趋势,从而实现整个电路模块宽带的幅频响应曲线。本发明通过非对称的匹配电路设计,弥补晶体管本身不平坦的幅频响应曲线,实现高平坦度的电路设计。
本发明授权一种高平坦度的级间匹配电路在权利要求书中公布了:1.一种高平坦度的级间匹配电路,其特征在于,包括变压器120、输出等效并联RC电路110、输入等效串联RC电路130;其中,输出等效并联RC电路110为前一级的输出等效电路;变压器120用于实现阻抗变换;输入等效串联RC电路130为后一级等效电路;其中: 前一级输出端等效110为并联RC结构,初级回路为并联谐振网络,后一级输入端等效130为串联RC结构,次级回路为串联谐振网络; 通过宽带的无源级间匹配电路,补偿晶体管本身具有的幅频响应曲线增益随频率下降的趋势,从而实现整个电路模块宽带的幅频响应曲线; 所述补偿晶体管本身具有的幅频响应曲线增益随频率下降的趋势,具体方式如下: 初级回路L1和次级回路L2为非对称并串联回路,两回路谐振频点相同,但回路的Q值不同; 变压器120初级回路的电感值根据前一级输出等效并联RC电路110中的电阻阻值、电容容值和所设计的频带宽带决定;变压器120的耦合系数k,同样根据前一级输出等效并联RC电路110中的电阻阻值、电容容值和所设计的频带宽带获取;变压器次级回路的感值根据初级回路谐振频点和输入等效串联RC电路130中等效电容容值选取;初级回路和次级回路谐振在相同频点下,即: L1C1=L2C2,1 次级回路中输入等效串联RC电路130的等效电阻阻值根据初级回路的Q值和次级回路的Q值之间比值决定,即: 其中,Q1和Q2分别为初级回路和次级回路的Q值; 调整初级回路和次级回路的Qpercent,当Qpercent从1整到0.25,随着Qpercent的降低,回路Z21的曲线变为随频率升高而上升的曲线,于是合理选取Qpercent,即可弥补晶体管本身幅频响应曲线随频率上升而下降的趋势,从而实现整体电路宽且平坦的增益; 对应于射频毫米波接收机,所述输出等效并联RC电路110即为LNA上的输入匹配网络210,包括第一共源NMOS晶体管M1及第一源极负反馈电感Ls1,第一共源NMOS管M1的栅端与输入匹配网路的电感Lg相连,用于信号的输入;第一共源NMOS管M1的源端与第一源极负反馈电感Ls1相连,产生一个等效的输入阻抗实部,用于输入匹配;第一共源NMOS管M1的漏端与级间匹配变压器220相连,用于信号的输出和宽带级间匹配;输入匹配网络中并联电感L4和电容C1相并联,一端与信号输入端相连,用于输入匹配,另一端与地相连;栅电感Lg用于输入匹配,将信号输入端与第一共源NMOS管M1的栅端串联起来,形成信号通路;从第一共源NMOS管M1漏端往RFin端看去的阻抗在宽带内等效成一个并联的RC电路,即输出等效110中的R1和C1; 所述变压器120即为LNA上的级间匹配变压器220为变压器120;其中,初级电感Ld1一端与第一共源NMOS管M1漏端相连,用于实现信号的传输,另一端与电源VDD相连,用于将直流电压传输到第一共源NMOS管M1漏端,提供第一共源NMOS管M1的正确工作状态;次级电感Lg2一端与第二共源NMOS管M2栅端相连,用于实现信号的传输,另一端与偏置电压VG相连,提供给第二共源NMOS管M1直流偏置电压,使之工作在正确的偏置点;变压器采用Q不对称初次级回路设计,初级回路的谐振频点等于次级回路的谐振频点,级间匹配变压器220初级回路的电感感值根据从第一共源NMOS管M1漏端往RFin端看去的等效并联RC电路的电阻阻值、电容容值和所设计的频带宽带决定;级间匹配变压器220的耦合系数k,根据同样根据从第一共源NMOS管M1漏端往RFin端看去的等效并联RC电路的电阻阻值、电容容值和所设计的频带宽带获取;级间匹配变压器220次级回路的感值根据初级回路谐振频点和从第二共源NMOS管M2栅端往RFout端看去的等效串联RLC电路选取,初级回路和次级回路谐振在相同频点下; 所述输入等效串联RC电路130即为LNA上的输出匹配网络230,包括第二共源NMOS管M2及第二源极负反馈电感LS2;第二共源NMOS管M2的栅端与级间匹配变压器次级电感Lg2相连,实现信号的输入;第二共源NMOS管M2的源端与第二源极负反馈电感LS2相连,用于产生第二级输入阻抗的实部,实现宽带级间匹配;第二共源NMOS管M2的漏端与输出匹配网络的并联输出电感Ld2和输出电容Cout相连,用于实现信号的输出;输出匹配网络的输出电感Ld2串联第二共源NMOS管M2的漏端和电源电压VDD,用于给第二共源NMOS管M2提供正确的工作直流电源;输出匹配网络的输出电容Cout一端与第二共源NMOS管M2的漏端相连,另一端与信号输出端RFout相连,用于将信号输出的同时提供隔直流的作用;从第二共源NMOS管M2栅端往RFout端看去的阻抗可以在宽带内等效成一个串联的RLC电路,其中C由第二共源NMOS管M2栅源之间寄生电容Cgs2决定,R由第二共源NMOS管M2的栅源之间寄生电容CgS2、跨导gm和第二源极负反馈电感Ls2决定,即: C2=Cgs2 R2=gmLs2Cgs2 此外还有一个等效出来的电感Ls2;当第二共源NMOS管M2的尺寸和偏置固定后,调整第二负反馈电感Ls2即调整等效电阻R;初级回路和次级回路谐振在相同频点下,即: =L 次级回路中输入等效串联RC电路130的等效电阻阻值根据初级回路的Q值和次级回路的Q值之间比值决定,即 其中,Q和Q分别为初级回路和次级回路的Q值;调整Qpercent,即调整输入等效串联RC电路130的等效电阻阻值,也即第二共源NMOS管M2的第二负反馈电感Ls2
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