石墨烯射频放大器单片集成电路制造技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯射频放大器单片集成电路，涉及集成电路制造技术领域，包括输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路；输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路安装在同一衬底上，输入电路连接放大电路，放大电路连接输出电路，输入偏置电路连接输入电路，输出偏置电路连接输出电路；信号通过输入电路进入放大电路中，输入偏置电路对输入信号调节，信号在放大电路中进行放大，然后通过输出电路输出，输出偏置电路对输出的信号进行调节，由此该石墨烯射频放大器单片集成电路实现较高的增益，解决普通放大器增益低的问题。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯射频放大器单片集成电路
本专利技术涉及集成电路制造
，特别是涉及一种石墨烯射频放大器单片集成电路。
技术介绍
石墨烯是一种电学性能良好的半导体材料，其迁移率最高可达1000000cm2/(V•s)，在已知所有半导体材料中最高，射频放大器是石墨烯的一个重要应用领域。2012年Andersson等人报道了1GHz下增益为10dB，噪声系数为6.4dB的石墨烯射频放大器。但是电路的有源器件的偏压是通过微波探针的信号针加上的，所以该放大器的电路结构并不完整，其应用受到了限制。2014年JaohongLee等人报道了一个380MHz下增益为1.3dB的石墨烯射频放大器，该放大器的频率和增益都比较低。上述石墨烯放大器都是在印刷电路板上实现的，采用单片集成电路工艺研制石墨烯射频放大器具有成本及性能方面优势。2016年C.Yu等人报道了14.3GHz下增益为3.4dB，噪声系数为6.2dB的石墨烯射频放大器单片集成电路，但是该放大器的增益较低，并且电路中有源器件的偏压是通过微波探针的信号针加上的，所以该放大器的应用受到了限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种石墨烯射频放大器单片集成电路，解决普通放大器增益低的问题，具有增益高的特点。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种石墨烯射频放大器单片集成电路，包括输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路；所述输入电路、所述输入偏置电路、所述放大电路、所述输出电路和所述输出偏置电路安装在同一衬底上，所述输入电路连接所述放大电路，所述放大电路连接所述输出电路，所述输入偏置电路连接所述输入电路，所述输出偏置电路连接所述输出电路。优选地，所述输入电路包括输入端口、第一隔直电容和第一共面波导传输线，所述输入端口连接所述第一隔直电容的一端，所述第一隔直电容的另一端连接所述第一共面波导传输线，所述第一共面波导传输线分别与所述放大电路和所述输入偏置电路连接。优选地，所述输入偏置电路包括第二共面波导传输线、第一加电压点和第一旁路电容，所述第一旁路电容的一端接地，所述第一旁路电容的另一端连接所述第二共面波导传输线，所述第一加电压点连接所述第二共面波导传输线，所述第二共面波导传输线与所述输入电路连接。优选地，所述放大电路包括匹配电感、反馈电感和场效应晶体管，所述场效应晶体管的源极连接所述反馈电感的一端，所述反馈电感的另一端接地，所述场效应晶体管的栅极连接所述匹配电感的一端，所述匹配电感的另一端连接所述输入电路，所述场效应晶体管的漏极连接所述输出电路。优选地，所述输出电路包括第三共面波导传输线、第二隔直电容和输出端口，所述第二隔直电容一端连接所述输出端口，所述第二隔直电容的另一端连接所述第三共面波导传输线，所述第三共面波导传输线分别与所述放大电路和所述输出偏置电路连接。优选地，所述输出偏置电路包括第四共面波导传输线、第二加电压点和第二旁路电容，所述第二旁路电容的一端接地，所述第二旁路电容的另一端连接所述第四共面波导传输线，所述第二加电压点连接所述第四共面波导传输线，所述第四共面波导传输线与所述输出电路连接。优选地，所述第一共面波导传输线、所述第二共面波导传输线、所述第三共面波导传输线和所述第四共面波导传输线均为弯折状。优选地，所述第二共面波导传输线、所述第四共面波导传输线、所述匹配电感和所述反馈电感上均设有空气桥结构。优选地，所述匹配电感和所述反馈电感形状为环形、方形或六边形。一种多级石墨烯射频放大器单片集成电路，包括至少两个石墨烯射频放大器单片集成电路，各个石墨烯射频放大器单片集成电路依次连接。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术通过设计石墨烯射频放大器单片集成电路，包括输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路；输入电路连接放大电路，放大电路连接输出电路，输入偏置电路连接输入电路，输出偏置电路连接输出电路，信号通过输入电路进入放大电路中，输入偏置电路对输入信号调节，信号在放大电路中进行放大，然后通过输出电路输出，输出偏置电路对输出的信号进行调节，由此该石墨烯射频放大器单片集成电路实现较高的增益，解决普通放大器增益低的问题。附图说明图1是本专利技术石墨烯射频放大器单片集成电路的原理框图。图2是本专利技术一个实施例中石墨烯射频放大器单片集成电路的设计图。图中：1、地；2、输入端口；3、第一隔直电容；4、第一共面波导传输线；5、第二共面波导传输线；6、第一加电压点；7、第一旁路电容；8、匹配电感；9、反馈电感；10、场效应晶体管；11、第三共面波导传输线；12、第二隔直电容；13、输出端口；14、第四共面波导传输线；15、第二加电压点；16、第二旁路电容。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，为本专利技术石墨烯射频放大器单片集成电路的原理框图，包括输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路；输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路安装在同一衬底上，输入电路连接放大电路，放大电路连接输出电路，输入偏置电路连接输入电路，输出偏置电路连接输出电路。工作时，信号通过输入电路进入放大电路中，输入偏置电路对输入信号调节，信号在放大电路中进行放大，然后通过输出电路输出，输出偏置电路对输出的信号进行调节，由此该石墨烯射频放大器单片集成电路实现较高的增益，解决普通放大器增益低的问题。如图2所示，为本专利技术一个实施例中石墨烯射频放大器单片集成电路的设计图，输入电路包括输入端口2、第一隔直电容3和第一共面波导传输线4，输入端口2连接第一隔直电容3的一端，第一隔直电容3的另一端连接第一共面波导传输线4，第一共面波导传输线4分别与放大电路和输入偏置电路连接。信号从输入端口2进入，第一隔直电容3对信号进行处理调节，阻挡输入信号中的直流信号部分，处理后的信号通过第一共面波导传输线4输送到放大电路。输入偏置电路包括第二共面波导传输线5、第一加电压点6和第一旁路电容7，第一旁路电容7的一端接地1，第一旁路电容7的另一端连接第二共面波导传输线5，第一加电压点6连接第二共面波导传输线5，第二共面波导传输线5与输入电路连接。输入偏置电路的作用是为场效应晶体管10的栅极提供偏压，并且将电源中的交流信号旁路到地，对于工作射频信号，输入偏置电路为开路。放大电路包括匹配电感8、反馈电感9和场效应晶体管10，场效应晶体管10的源极连接反馈电感9的一端，反馈电感9的另一端接地1，场效应晶体管10的栅极连接匹配电感8的一端，匹配电感8的另一端连接输入电路，场效应晶体管10的漏极连接输出电路。放大电路作用为对输入信号进行放大，放大电路中使用石墨烯场效应晶体管10作为有源器件，可以实现对信号较高的增益。输出电路包括第三共面波导传输线11、第二隔直电容12和输出端口13，第二隔直电容12一端连接输出端口13，第二隔直电容12的另一端连接第三共面波导传输线11，第三共面波导传输线11分别与放大电路和输出偏置电路连接。经过放大后的信号通过输出电路输出整个放大器集成电路，第二隔直电容12作用为去掉输出信号中的直流杂质信号，提高输出信号的纯净，输出端口13连接外部电路设备，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯射频放大器单片集成电路，其特征在于：包括输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路；所述输入电路、所述输入偏置电路、所述放大电路、所述输出电路和所述输出偏置电路安装在同一衬底上，所述输入电路连接所述放大电路，所述放大电路连接所述输出电路，所述输入偏置电路连接所述输入电路，所述输出偏置电路连接所述输出电路。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯射频放大器单片集成电路，其特征在于：包括输入电路、输入偏置电路、放大电路、输出电路和输出偏置电路；所述输入电路、所述输入偏置电路、所述放大电路、所述输出电路和所述输出偏置电路安装在同一衬底上，所述输入电路连接所述放大电路，所述放大电路连接所述输出电路，所述输入偏置电路连接所述输入电路，所述输出偏置电路连接所述输出电路。2.根据权利要求1所述的石墨烯射频放大器单片集成电路，其特征在于：所述输入电路包括输入端口、第一隔直电容和第一共面波导传输线，所述输入端口连接所述第一隔直电容的一端，所述第一隔直电容的另一端连接所述第一共面波导传输线，所述第一共面波导传输线分别与所述放大电路和所述输入偏置电路连接。3.根据权利要求1所述的石墨烯射频放大器单片集成电路，其特征在于：所述输入偏置电路包括第二共面波导传输线、第一加电压点和第一旁路电容，所述第一旁路电容的一端接地，所述第一旁路电容的另一端连接所述第二共面波导传输线，所述第一加电压点连接所述第二共面波导传输线，所述第二共面波导传输线与所述输入电路连接。4.根据权利要求1所述的石墨烯射频放大器单片集成电路，其特征在于：所述放大电路包括匹配电感、反馈电感和场效应晶体管，所述场效应晶体管的源极连接所述反馈电感的一端，所述反馈电感的另一端接地，所述场效应晶体管的栅极连接所述匹配电感的一端，所述匹配电感的另一端连接所述输入电路，所述场效应晶体管的漏极连接所述输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋旭波，蔚翠，何泽召，冯志红，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13