一种自适应电容的抗辐照射频SOI功放制造技术

本发明专利技术提供的一种自适应电容的抗辐照射频SOI功放电路结构，属于射频集成电路领域，包括四堆叠功放、辐照检测控制电路以及开关电容阵列。四堆叠功放的包括四堆叠晶体管、偏置电阻以及射频扼流电感；辐照检测控制电路包括辐照检测电路和门限检测器；开关电容阵列由开关晶体管和电容组成。由于总剂量辐照效应，当辐照照射时，晶体管的性能会下降，功放的性能也因此下降，本发明专利技术通过在传统四堆叠功放中添加自适应的开关电容阵列，在辐照情况下自适应地调整电容大小，能够明显改善辐照导致的功放性能退化。在10 GHz的工作频率处，本发明专利技术相比于传统的四堆叠功放，其增益、功率附加效率和饱和输出功率在300 krad的辐照环境下均有明显的改善。的改善。的改善。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应电容的抗辐照射频SOI功放


[0001]本专利技术属于射频集成电路领域，具体涉及一种自适应电容的抗辐照射频SOI功放。

技术介绍

[0002]航空航天的探索为航空航天通信系统带来了广阔的发展空间，航空航天通信技术是推动人类太空探索的重要沟通桥梁，然而此类无线收发系统在太空面临着各种辐照考验其性能在辐照环境中容易改变。SOI工艺由于其抗辐照的优秀表现被广泛应用于各种抗辐照的应用且能进行系统的全集成具有很好的应用前景。此外，基于SOI工艺的晶体管堆叠技术能够弥补单个晶体管耐压值较低的缺点，从而提高功放的输出功率。加州大学圣地亚哥分校的Sataporn基于130nmSOI工艺设计了一个饱和输出功率为1.74W、工作频率为1.9GHz的功率放大器，其电路原理图如图4所示。图4所示的传统的无辐照加固的功放，在接收一定剂量的辐照后，会由于载流子迁移率降低、阈值电压改变等原因，性能在一定程度上降低。作为无线收发系统的核心部件的射频功放，其在辐照加固方面可参考的研究较少，考虑射频功放的抗辐照加固具有较大的研究意义。
专利技术内容
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应电容的抗辐照射频SOI功放，其特征在于：包括四堆叠功放、辐照检测控制电路以及开关电容阵列；四堆叠功放包括四堆叠晶体管、偏置电阻以及射频扼流电感，辐照检测控制电路包括辐照检测电路和门限检测器，开关电容阵列由若干开关晶体管和若干电容组成；四堆叠晶体管的栅极分别与开关电容阵列和偏置电阻连接，四堆叠晶体管的漏极与射频扼流电感连接；辐照检测电路连接门限检测器，辐照信号经由辐照检测电路检测并放大，再通过门限检测器转为控制信号，控制开关电容阵列的开启与关闭。2.根据权利要求1所述的自适应电容的抗辐照射频SOI功放，其特征在于：四堆叠晶体管包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4；偏置电阻包括第一电阻Rb1、第二电阻Rb2、第三电阻Rb3、第四电阻Rb4；射频扼流电感为第一电感RFC；开关电容阵列包括第一开关电容阵列CA1、第二开关电容阵列CA2和第三开关电容阵列CA3；第一晶体管M1的栅极连接信号输入端RFin，同时第一晶体管M1的栅极通过第一电阻Rb1连接第一偏置电压Vb1，第一晶体管M1的源极接地，第一晶体管M1的漏极连接第二晶体管M2的源极；第二晶体管M2的栅极通过第一开关电容阵列CA1连接到地，同时第二晶体管M2的栅极通过第二电阻Rb2连接第二偏置电压Vb2，第二晶体管M2的漏极连接第三晶体管M3的源极；第三晶体管M3的栅极通过第二开关电容阵列CA2连接到地，同时第三晶体管M3的栅极通过第三电阻Rb3连接第三偏置电压Vb3，第三晶体管M3的漏极连接第四晶体管M4的源极；第四晶体管M4的栅极通过第三开关电容阵列CA3连接到地，同时第四晶体管M4的栅极通过第四电阻Rb4连接第四偏置电压Vb4，第四晶体管M4的漏极连接信号输出端RFout，并经由第一电感RFC连接至电源。3.根据权利要求2所述的自适应电容的抗辐照射频SOI功放，其特征在于：辐照检测电路包括第五晶体管M5、第六晶体管M6、第七晶体管M7、第八晶体管M8、第五电阻R5、第六电阻R6；门限检测器包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一门限检测器A1、第二门限检测器A2、第三门限检测器A3；第五晶体管M5的漏极和栅极接电源，第五晶体管M5的源极接第六晶体管M6的栅极和漏极，第六晶体管M6的源极与第五电阻R5的上端连接，第五电阻R5的下端接地，第六电阻R6的上端接电源，第六电阻R6的下端与第七晶体管M7的漏极连接，第七晶体管M7的栅极与第五电阻R5的上端连接，第七晶体管M7的源极接第八晶体管M8的漏极和栅极，第八晶体管M8的源极接地；第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9依次串联，第七电阻R7上端接第六电阻R6下端，第九电阻R9下端接地；每一个门限检测器均由四个反相器串联组成；第一门限检测器A1输入接第七电阻R7上端，第一门限检测器A1输出为第一控制信号SW1，第二门限检测器A2输入接第八电阻R8上端，第二门限检测器A2输出为第二控制信号SW2，第三门限检测器A3输入接第九电阻R9上端，第三门限检测器A3输出为第三控制信号SW3。4.根据权利要求3所述的自适应电容的抗辐照射频SOI功放，其特征在于：第一开关电容阵列CA1包括第一电容C10、第二电容C11、第三电容C12、第四电容C13、第九晶体管M11、第十晶体管M12、第十一晶体管M13；第二开关电容阵列CA2包括第五电容C20、第六电容C21、第七电容C22、第八电容C23...

【专利技术属性】
技术研发人员：王政，牛文浩，段轩，谢倩，朱伟强，韩婷婷，田密，姚艳，高海强，李由，王昀，贡业轩，高鹏成，解东亮，王鑫，
申请(专利权)人：中国航天科工集团八五一一研究所，
类型：发明
国别省市：