專利名稱：集成放大器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種在毫米波范圍高頻信號的放大器系統(tǒng)。
整體集成毫米波放大器以單級和兩級的形式、即由兩個在同一個基片上一個接一個接通的單級放大器的形式是眾所周知的。當(dāng)用一個單級放大器不能輕而易舉的實現(xiàn)放大時，需要使用兩級放大器。然而它相對于單級放大器有缺點，可具有足夠線性放大信號的電平范圍比在單級放大器中小，因為由一個單級放大器或者一個兩級放大器的第一級以良好的質(zhì)量放大的信號，可以輕松地達到導(dǎo)致第二級放大器飽和的電平。因此對于存在這種危險的應(yīng)用場合，可以使用傳統(tǒng)的混合電路，它由各自集成在自己的基片上的第一個和第二個放大器，和在它們之間插入的，用于在需要的情況下，對第一級放大器的輸出信號電平進行限制，使在第二級放大器中重又有足夠的線性放大的可調(diào)節(jié)的阻尼器構(gòu)成。
由于大量的分離元件，這類混合電路需要較大的印刷電路板表面。此外它的加工費用昂貴，因為為了達到重現(xiàn)所加工放大器的希望特性，這種分離元件的定位和聯(lián)結(jié)必須以高精度來實施。
本發(fā)明的任務(wù)是實現(xiàn)一種允許輸入信號超越大的電平范圍，以良好的線性放大的集成毫米波放大器系統(tǒng)，同時在使用中簡單、物美價廉又節(jié)省空間。
根據(jù)本發(fā)明該任務(wù)由此獲得解決，在毫米波放大器系統(tǒng)中，帶有兩個在一個共同的基片上集成的放大器，第一放大器的輸出端與第二放大器的輸入端通過一個可調(diào)節(jié)的阻尼器相連接。
當(dāng)這個可調(diào)節(jié)的阻尼器與放大器共同集成在同一基片上時，那么就沒有了放大器和阻尼器彼此相對定位的問題，因為它們彼此的位置通過一個用于加工使用的掩模，被固定地和可重現(xiàn)地預(yù)先確定了。當(dāng)可調(diào)節(jié)的阻尼器和放大器分別做在兩個基片上時，同樣會減小在定位上的問題，因為只有兩塊基片彼此相對定位，而不再是傳統(tǒng)方式下的三塊。
特別是可調(diào)節(jié)的阻尼器包括一個四門電路的中間數(shù)字耦合器，通常也稱為朗格耦合器，它與放大器集成在同一個基片上，并且具有與第一放大器輸出端相連接的第一門電路和與第二放大器的輸入端相連接的第二門電路。
此外可調(diào)節(jié)的阻尼器特別包括可調(diào)的電阻，它與朗格耦合器的第三或者第四門電路相連接。這個可調(diào)的電阻可以像放大器一樣集成在同一個基片上；然而它也可以位于其他的基片上，從而對于放大器和可調(diào)的電阻可采用不同的加工技術(shù)。
在后一種情況下，可調(diào)的電阻特別要通過導(dǎo)電的空氣電橋與朗格耦合器的第三和第四門電路相連接。
作為可調(diào)的電阻尤其可考慮PIN型二極管或者場效應(yīng)(FET)晶體管。
這種可調(diào)的電阻的阻抗值借助于調(diào)節(jié)電壓來控制，在PIN型二極管中借助于在通過方向上的直流電壓，在場效應(yīng)晶體管中借助于門電路源極電壓。優(yōu)選的是至少一個用于供給這種調(diào)節(jié)電壓的直流電壓源一起集成在放大器的基片上。在這種直流電壓源中它特別涉及到一個控制電路，它接收第一放大器的輸出信號或者第二放大器的輸入信號，并且根據(jù)這些接收信號的信號電平確定直流電壓的電平。
特別是在根據(jù)本發(fā)明的放大器系統(tǒng)中使用了朗格耦合器，它在全部的采用直流電壓的四個門電路之間都是可穿透的。在這種情況下，為了給兩個可調(diào)的電阻供給調(diào)節(jié)電壓，單獨一個直流電壓源就足夠了。
為了給第一和/或第二放大器從直流電壓源的調(diào)節(jié)電壓退耦，尤其是在第一放大器的輸出端和/或者第二放大器的輸入端和朗格耦合器的相應(yīng)的門電路之間各布置一個電容器。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點由接下來參照附圖對實施例的說明得出。如圖所示

圖1根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的電路板布置示意圖；圖2根據(jù)本發(fā)明的第二個方案的電路板布置的例子；和圖3根據(jù)本發(fā)明的第三個方案的電路板布置的例子。
在圖1中剖面表示的半導(dǎo)體基片1上具有下列結(jié)構(gòu)第一放大器2、第二放大器3、朗格耦合器4、兩個可調(diào)的電阻5、6和兩個控制電路7、8。
第一放大器2的輸入端與一個未圖示的待放大的毫米波信號源相連接，它可位于半導(dǎo)體基片1之外。放大器2的輸出端通過電容器9與朗格耦合器的第一門電路111相連接。朗格耦合器包括五個平行的導(dǎo)線線路121、122、...、125。中間的導(dǎo)線線路123在門電路111和處于對角線位置的門電路113之間建立電流連接。它在中間通過空氣電橋13與隔一個相鄰的、從門電路111或者113出發(fā)的導(dǎo)線線路121、125相連接。在導(dǎo)線線路123兩側(cè)延伸的導(dǎo)線線路122、124各自從門電路112或者114出發(fā)，并且在它們的端部同樣通過空氣電橋13相連接。
第二放大器3的輸出端通過電容器10與第二門電路112相連接?？烧{(diào)的電阻5或者6和一個分配給它們的控制電路7、8各自連接在門電路113、114上?？刂齐娐?、8具有相同的結(jié)構(gòu)，并且接入同樣的輸入信號。這如同通過虛線所繪的連接14所表示的輸入信號，可以從第一放大器2的輸出端引出，以使控制電路7、8給可調(diào)的電阻5、6供給一個依賴于第一放大器2的輸出電平預(yù)先確定的阻尼電流IATT，以使第二放大器3的輸入信號始終可信賴地處在這一線性范圍。
可調(diào)的電阻5、6在這是用各自具有一個接地的電極，并且被阻尼電流IATT沿著通過方向流過的PIN型二極管來實施的。另一種可選擇方案是也可以場效應(yīng)晶體管的形式來實施，它的排出電流和源極電流在相應(yīng)的朗格耦合器門電路113或者114和地之間流過，并且它的電阻通過一個由控制電路7或者8給場效應(yīng)晶體管門電路接上電壓來控制。
圖2所示是一個根據(jù)本發(fā)明的放大器系統(tǒng)的進一步改進的方案。這里涉及到已經(jīng)在圖1中所描述的元件相應(yīng)布置的元件具有相同的附圖標(biāo)記，因此不再重新說明。
在這個方案和圖1所示方案之間的區(qū)別是朗格耦合器4的一個附加的導(dǎo)線線路120。從門電路111出發(fā)的導(dǎo)線線路120是它相鄰的導(dǎo)線線路121兩倍長，然而在一半的長度上折疊過來，以使導(dǎo)線線路120的尖端緊貼在門電路111的附近。這個尖端通過一個另外的空氣電橋13與從門電路112出發(fā)的導(dǎo)線線路122的尖端相連接。這個附加的空氣電橋13保證了在所有朗格耦合器4的四個門電路之間的電流連接。因此，為了產(chǎn)生用來供給兩個可調(diào)的電阻5、6的阻尼電流IATT，一個控制電路7就足夠了。在這里控制電路7是連接在門電路112上，以使到兩個可調(diào)的電阻5、6的調(diào)節(jié)電流至少必須流過朗格耦合器導(dǎo)線線路的一個。朗格耦合器4的導(dǎo)線線路因此對于阻尼電流IATT在與可調(diào)的電阻5、6的順序上構(gòu)成了一個串聯(lián)電阻，但是因為對于兩個可調(diào)節(jié)的電阻5、6基本上是相同的，它不會導(dǎo)致調(diào)節(jié)電阻特性上的不對稱性。當(dāng)控制電路7直接接在門電路113、114中的一個上時，可能會產(chǎn)生這種不對稱性。
圖3所示的實施例與圖2所示方案的區(qū)別在于，可調(diào)節(jié)的電阻5、6在這里是在半導(dǎo)體基片1之外作為單獨的部件實施，并且與朗格耦合器4對應(yīng)的門電路113、114通過空氣電橋15相連接。這一方案允許對可調(diào)的電阻的加工，可使用與放大器2、3和朗格耦合器4的加工不同的其他制造工藝。因為朗格耦合器4與放大器2、3共同集成在同一基片1上，在兩個放大器2、3之間的待放大信號的相位差可精確控制，并且對于所有串聯(lián)的放大器都是相同的，因為所使用的掩模結(jié)構(gòu)已預(yù)先確定了。
權(quán)利要求
1.毫米波放大器系統(tǒng)，帶有兩個在一個共同的基片(1)上集成的放大器(2、3)，其中第一放大器(2)的輸出端與第二放大器(3)的輸入端通過一個可調(diào)節(jié)的阻尼器(4、5、6)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波放大器系統(tǒng)，其特征在于，可調(diào)節(jié)的阻尼器包括一個朗格耦合器(4)，其中第一門電路(111)與第一放大器(2)的輸出端相連接，另外一個門電路(112)與第二放大器(3)的輸入端相連接，朗格耦合器(4)與放大器(2、3)集成在同一個基片(1)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的毫米波放大器系統(tǒng)，其特征在于，此外可調(diào)節(jié)的阻尼器包括可調(diào)的電阻(5、6)，它與朗格耦合器(4)的第三和第四門電路(113、114)相連接，并集成在同一個基片(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的毫米波放大器系統(tǒng)，其特征在于，可調(diào)節(jié)的阻尼器還包括可調(diào)的電阻(5、6)，它們布置在基片(1)之外，并且通過導(dǎo)電的空氣電橋(15)與朗格耦合器(4)的第三和第四門電路(113、114)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或者4所述的毫米波放大器系統(tǒng)，其特征在于，可調(diào)的電阻(5、6)通過PIN型二極管或者場效應(yīng)晶體管構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的毫米波放大器系統(tǒng)，其特征在于，至少一個用于供給可調(diào)的電阻(5、6)的調(diào)節(jié)電壓的直流電壓源(7)集成在基片(1)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的毫米波放大器系統(tǒng)，其特征在于，直流電壓朗格耦合器(4)在全部四個門電路(111、112、113、114)之間都是可穿透的，正好一個直流電壓源(7)可供給兩個可調(diào)的電阻(5、6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的毫米波放大器系統(tǒng)，其特征在于，第一放大器(2)的輸出端和/或者第二放大器(3)的輸入端通過電容器(9、10)與朗格耦合器(4)相應(yīng)的門電路(111、112)相連接。
全文摘要
毫米波放大器系統(tǒng)，包括一個第一放大器(2)，它的輸出端與第二放大器(3)的輸入端通過一個可調(diào)節(jié)的阻尼器(4、5、6)相連接。兩個放大器(2、3)集成在一個共同的基片(1)上。
文檔編號H01P1/22GK1754311SQ200480005234
公開日2006年3月29日 申請日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月27日
發(fā)明者G·格拉德, S·克恩, S·科赫 申請人:馬科尼通訊股份有限公司