[发明专利]一种折叠线圈及分布式放大器

说明书

本发明提供了一种折叠线圈及分布式放大器，所述折叠线圈包括第一互耦线圈和第二互耦线圈构成的折叠线圈，第一互耦线圈由相互连接且对称的电感L1、L2组成，第二互耦线圈由相互连接且对称的电感L3、L4组成；第二互耦线圈围绕第一互耦线圈设置，第一互耦线圈和第二互耦线圈均沿折叠线圈中心线左右对称；所述分布式放大器至少包括两个折叠线圈，折叠线圈依次串联，每个折叠线圈中设有晶体管，晶体管栅极与端口P2连接，漏极与端口P5连接，源极接地。本发明能够有效减少分布式放大器中无源器件数量，从而减少占用版图面积，降低芯片成本；此外，在获得更小芯片尺寸的同时，还能进一步展宽放大器的工作带宽。

技术领域

本发明涉及微波射频集成电路，特别涉及一种折叠线圈及分布式放大器。

背景技术

宽带放大器在高速通信，高分辨率成像系统，光电系统和仪器等领域具有广泛的应用，在这些系统中，放大器带宽作为一项重要指标直接决定系统的数据率，能够处理的最短脉冲宽度和处理宽带信号的能力。宽带放大器的设计一直具有相当大的挑战，随着下一代通信对数据率和低功耗的进一步需求，对宽带放大器的设计要求变得更加苛刻。

分布式放大器(又称为行波放大器)作为一种在宽带放大器设计中应用最广泛的电路拓扑，很好的解决了信号在超宽频段内放大的问题，其特点是在整个工作频段内增益非常平坦，且输入输出驻波特性良好。但其缺点也同样明显，如低频段噪声系数差，效率不高，布版面积大从而消耗较大的芯片面积，使得芯片成本上升等。其中版图尺寸较大主要是由于传统分布式放大器在各级晶体管栅极、漏极之间采用了多段独立传输线造成，例如一个n级分布式放大器需要2n根独立传输线。为了使版图更加紧凑，也有采用电感取代传输线的方案，但2n个电感同样也会消耗较大的版图面积。此外在实际版图中，由于信号从第一级晶体管栅极传输至第n级晶体管栅极的过程中会由于传输线或电感的损耗而逐渐减小，以及晶体管寄生电容C_gd的存在，最终都将降低分布式放大器的工作带宽。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提供了一种更加紧凑的分布式放大器实现方式，同时进一步展宽分布式放大器的工作带宽。

本发明采用的技术方案如下：一种折叠线圈，所述折叠线圈包括第一互耦线圈和第二互耦线圈构成的折叠线圈，第一互耦线圈由相互连接且对称的电感L1、L2组成，第二互耦线圈由相互连接且对称的电感L3、L4组成；第二互耦线圈围绕第一互耦线圈设置，第一互耦线圈和第二互耦线圈均沿折叠线圈中心线左右对称；第一互耦线圈中心抽头形成端口P2，第二互耦线圈中心抽头形成端口P5；电感L1远离电感L2的一端抽头形成端口P1，电感L2远离电感L1的一端抽头形成端口P3，电感L1与电感L2连接形成的同名端与端口P2连接；电感L3远离电感L4的一端抽头形成端口P4，电感L4远离电感L3的一端抽头形成端口P6，电感L3与电感L4连接形成的同名端与端口P5连接。

进一步的，电感L1与电感L2、电感L3与电感L4分别相互耦合，且耦合系数均为负。

进一步的，所述第一互耦线圈折叠后置入第二互耦线圈内部，第一互耦线圈折叠后外径小于第二互耦线圈，端口P1和端口P4位于折叠线圈中心线的左侧，端口P3和端口P6位于折叠线圈中心线的右侧，端口P5与端口P2分别位于折叠线圈中心的上下两侧。

进一步的，电感L1靠近端口P2的一端与电感L3靠近端口P5的一端构成电感L1与电感L3的同名端，电感L2靠近端口P2的一端与电感L4靠近端口P5的一端构成电感L2与电感L4的同名端，使得电感L1和电感L3之间、电感L2和电感L4之间存在互耦效应，且互耦系数为正。

进一步的，所述第一互耦线圈的圈数大于第二互耦线圈的圈数，且第一互耦线圈的圈数与第二互耦线圈的圈数之和为奇数，其中圈数为正整数。