一种工作模式可重构的威尔金森功分器制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种工作模式可重构的威尔金森功分器，属于射频集成电路技术领域。该功分器通过引入晶体管开关，使四分之一波长传输线特性发生改变，从而实现其在单刀多掷开关和多端口等分功分器两种工作模式之间的转换；且两种工作模式下的性能指标均处于优异水平，且两者在BW(中心频率/频带宽度)为50％范围内均可以实现频带重合。同时，通过使用多个“传输线

【技术实现步骤摘要】
一种工作模式可重构的威尔金森功分器


[0001]本专利技术属于射频集成电路
，具体涉及一种工作模式可重构的威尔金森功分器。

技术介绍

[0002]功分器是一种将输入信号能量按比例输送到输出端口的无源器件，在无线通信系统中具有重要的作用。按照输出端口数目不同，功分器可分为三端口器件和多端口器件两种；按照输出信号比例不同，功分器可分为等分功分器和不等分功分器两种。其中，多端口等分功分器各支路结构对称、功能相同，便于端口数目的拓展，应用十分广泛。威尔金森功分器相较于传统功分器而言，在输出端口匹配的基础上，仍然具有无耗的特性，而且结构十分简单，因此应用最为广泛。威尔金森功分器各支路由四分之一波长传输线组成，可以实现90
°
相移；且各个支路之间加入隔离电阻，增加各端口之间的隔离度。
[0003]随着无线通信系统的不断发展以及集成电路技术的不断成熟，人们对功分器集成化、宽频带、多模式的要求不断提高。一个可重构射频器件可以实现多个器件的功能，不仅可以实现电路功能的多样化，还能提高器件集成度，减小面积。如可以实现开关、功分功能的双模式功分器用于功率放大器之中，就能实现对功率放大器工作频带的切换。目前Fan H等人(Fa n H,Liang X,Geng J,et al.An N
‑
Way Reconfigurable Power Divider[J].IEEE Tran sactions on Microwave Theory&Techniques,2017,PP(11):1
‑
16.)利用短截线和二极管开关构造可重构阻抗匹配网络，实现N路功分器的开关、功分两种功能；但该方案设计的功分器存在工作频带窄、中心频率低，且面积较大(板级)等问题。
[0004]因此，如何在片上(集成电路芯片)，实现尺寸小、工作模式多的功分器是一个日益突出的问题。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
功分器所存在的难以实现片上多模式工作问题，本专利技术的目的在于提供一种工作模式可重构的威尔金森功分器。该功分器通过引入晶体管开关，使四分之一波长传输线特性发生改变，从而实现其在单刀多掷开关和多端口等分功分器两种工作模式之间的转换；同时，通过使用多个“传输线
‑
电感
‑
传输线”结构代替多段传输线，实现功分器面积的减小，从而有利于实现集成化。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种工作模式可重构的威尔金森功分器，包括2n个开关晶体管VG、n(n
‑
1)个隔离晶体管S、6n段传输线、3n个电感L、个相同阻值的电阻R以及匹配网络；
[0008]所述功分器的公共端口并联n条支路，每条支路的结构完全相同，每条支路包括三个“T&L”组件、两个开关晶体管VG匹配网络“MN，”各支路之间均跨接一个“R&S”组件；对于第i(1≤i≤n)条支路的“T&L
i1”组件，其一端连接到公共输入端，其另一端分别连接开关晶体
管VG
i1
的源极和“T&L
i2”组件的一端；“T&L
i3”组件的一端分别连接开关晶体管VG
i1
的漏极和“T&L
i2”组件的另一端，“T&L
i3”组件的另一端分别连接“R&S
ij
(1≤j≤n,i≠j)”组件的一端、匹配网络“MN
i”的一端以及开关晶体管VG
i2
的漏极；匹配网络“MN
i”的另一端连接到第i个输出端口；开关晶体管VG
i2
的漏极连接到地，栅极与开关晶体管VG
i1
的栅极接电位相反的控制信号；“R&S
ij
(1≤j≤n,i≠j)”组件的另一端连接到第j条支路的“T&L
j3”组件的另一端；
[0009]所述“T&L
im
(1≤i≤n,1≤m≤3)”组件是由第一传输线TL
im
、电感L
im
和第二传输线TL
im
组成的串联结构；“R&S
ij
(1≤j≤n,i≠j)”组件是由第一隔离晶体管S、电阻R和第二隔离晶体管S组成的串联结构；匹配网络“MN
i”是根据实际需求由无耗元件组成的匹配电路。
[0010]进一步地，“R&S
ij
(1≤j≤n,i≠j)”组件中两个隔离晶体管S的栅极接相同的控制电压。
[0011]进一步地，匹配电路中的无耗元件为电感、电容或传输线中一个或多个。
[0012]进一步地，“T&L
im
(1≤i≤n,1≤m≤3)”组件中传输线的长度应小于0.25λ，因为长度的传输线与一定感值的电感可以近似等效。
[0013]进一步地，所述功分器的工作模式重构过程为：
[0014]当所有开关晶体管VG
i1
、隔离晶体管S的栅极接高电平，所有开关晶体管VG
i2
的栅极接低电平时，1
×
n路等分功分模式开始工作；此时开关晶体管VG
i1
断开，等效为一个容值很小的电容Ci，“T&L
i2”组件等效为一个电感Li，“T&L
i1”组件等效为一段传输线TL
i1
，“T&L
i3”组件等效为一段传输线TL
i3
，“R&S
ij
(1≤j≤n,i≠j)”组件等效为一个电阻R，开关晶体管VG
i2
断开，等效为连接到地的小电容Cm；传输线TL
i1
、电感Li与电容Ci组成的并联谐振网络和传输线TL
i3
共同组成90
°
相移网络，替代传输线，实现功分器90
°
相移的功能；
[0015]当第1条支路对应的开关晶体管VG
11
栅极接高电平，其余所有VG
i1
(1≤i≤n,i≠1)栅极接低电平，开关晶体管VG
12
栅极接低电平，其余所有VG
i2
(1≤i≤n,i≠1)栅极接高电平，所有隔离晶体管S的栅极接低电平；此时单刀n掷开关模式开始工作，第1支路导通，其余支路关断；开关晶体管VG
11
导通，将“T&L
12”组件短路；VG
12
等效于一个小电容Cm；“T&L
11”组件和“T&L
13”组件等效为两个电感(或两段传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工作模式可重构的威尔金森功分器，其特征在于，包括2n个开关晶体管VG、n(n
‑
1)个隔离晶体管S、6n段传输线、3n个电感L、个相同阻值的电阻R以及匹配网络；所述功分器的公共端口并联n条支路，每条支路的结构完全相同，每条支路包括三个“T&L”组件、两个开关晶体管VG和匹配网络“MN”，各支路之间均跨接一个“R&S”组件；对于第i条支路的“T&L
i1”组件，其一端连接到公共输入端，另一端分别连接开关晶体管VG
i1
的源极和“T&L
i2”组件的一端；“T&L
i3”组件的一端分别连接开关晶体管VG
i1
的漏极和“T&L
i2”组件的另一端，“T&L
i3”组件的另一端分别连接“R&S
ij”组件的一端、匹配网络“MN
i”的一端以及开关晶体管VG
i2
的漏极；匹配网络“MN
i”的另一端连接到第i个输出端口；开关晶体管VG
i2
的漏极连接到地，栅极与开关晶体管VG
i1
的栅极接电位相反的控制信号；“R&S
ij”组件的另一端连接到第j条支路的“T&L
j3”组件的另一端；所述“T&L
im”组件是由第一传输线TL
im
、电感L
im
和第二传输线TL
im
组成的串联结构；“R&S
ij”组件是由第一隔离晶体管S、电阻R和第二隔离晶体管S组成的串联结构；匹配网络“MN
i”是根据实际需求由无耗元件组成的匹配电路；其中，1≤i≤n，1≤j≤n,i≠j，1≤i≤n,1≤m≤3。2.如权利要求1所述的威尔金森功分器，其特征在于，“R&S
ij”组件中两个隔离晶体管S的栅极接相同的控制电压。3.如权利要求1所述的威尔金森功分器，其特征在于，匹配电路中的无耗元件为电感、电容或传输线中一个或多个。4.如权利要求1所述的威尔金森功分器，其特征在于，“T&L
im”组件中传输线的长度应小于0.25λ，λ为电磁波的传播波长。5.如权利要求1
‑
4任一权利要求所述的威...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王义城，王肇旿，邵怀宗，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：