石墨烯分布式放大器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及分布式放大器技術領域，具體涉及一種石墨烯分布式放大器。
【背景技術】
[0002] 人們早已認識到可以通過分布式放大器獲取寬帶幅的增益。目前的分布式放大器 中均采用硅基器件。
[0003] 新興材料石墨烯由于其具有超高載流子迀移率特性，使得它成為高頻電子器件的 候選材料。然而，由于石墨稀是一種無帶隙材料，石墨稀場效應晶體管（GrapheneField EffectTransistors，GFETs組成的微波放大器很難為50Q標準負載提供理想增益。因此 亟需提出一種石墨稀分布式放大器（GrapheneDistributedAmplifier，GDA)結構來開發(fā) 利用GFETs的放大能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提出一種石墨烯分布式放大器（GDA)結構來開發(fā)利用石墨烯場效應 晶體管（GFETs)的放大能力。
[0005] 有鑒于此，根據(jù)本發(fā)明實施例的石墨烯分布式放大器，包括：柵傳輸線，所述柵傳 輸線的第一端為所述石墨烯分布式放大器的輸入端，所述柵傳輸線的第二端接柵極直流偏 壓，所述柵傳輸線的第一端和第二端分別設有第一LC匹配單元和第二LC匹配單元；漏傳輸 線，所述漏傳輸線的第一端接漏極直流偏壓，所述漏傳輸線的第二端為所述石墨烯分布式 放大器的輸出端，所述漏傳輸線的第一端和第二端分別設有第三LC匹配單元和第四LC匹 配單元；以及多個相同的、順次排列的石墨烯場效應管，其中，所有所述石墨烯場效應管的 源極分別接地，所有所述石墨烯場效應管的柵極分別連接到柵傳輸線上然后分別經(jīng)過柵側 線電容接地，相鄰兩個石墨烯場效應管的兩個柵極之間設有柵傳輸線電感，所有所述石墨 烯場效應管的漏極分別連接到漏傳輸線上然后分別經(jīng)過漏側線電容接地，相鄰兩個石墨烯 場效應管的兩個漏極之間設有漏傳輸線電感。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明實施例的石墨烯分布式放大器的性能優(yōu)于單個放大器的性能，提高 了帶寬。并且，由于該石墨烯分布式放大器采用疊加思想而傳統(tǒng)的非疊乘思想，放大器的輸 出電壓與放大器級數(shù)成正比，使得石墨烯放大器易于獲得增益。
[0007] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述石墨稀分布式放大器的輸入電壓不變時，輸出電 壓與所述石墨烯場效應管的數(shù)目成正比。
[0008] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一LC匹配單元、第二LC匹配單元、第三LC匹配 單元和第四LC匹配單元均由電容和電感組成，用于消除電路中的不穩(wěn)定性。
[0009] 在本發(fā)明的一個實施例中，所述輸入端與所述第一LC匹配單元之間設有用于阻 直流的第一電感，所述輸出端與所述第一LC匹配單元之間設有用于阻直流的第二電感。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明實施例的石墨烯分布式放大器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實施例的石墨烯分布式放大器，如圖1所示包括：柵傳輸線（Gate TransmissionLine)、漏傳輸線（DrainTransmissionLine)，以及多個相同的石墨稀場效 應管。
[0013] 其中，柵傳輸線的第一端（圖中為左端）為石墨烯分布式放大器的輸入端 (Input)，柵傳輸線的第二端（圖中為右端）接柵極直流偏壓（GateBias)，柵傳輸線的第 一端和第二端（圖中為左右兩端）分別設有第一LC匹配單元（MatchingSection1，MS1) 和第二LC匹配單元（MatchingSection2,MS2)。
[0014] 其中，漏傳輸線的第一端（圖中為左端）接漏極直流偏壓OrainBias)，漏傳輸線 的第二端（圖中為右端）為石墨烯分布式放大器的輸出端（Output)。漏傳輸線的第一端和 第二端（圖中為左右兩端）分別設有第三LC匹配單元（MatchingSection3，MS3)和第四 LC匹配單元（MatchingSection4,MS4)。
[0015] 其中，多個相同的石墨烯場效應管順次排列，具體地，圖中為四個石墨烯場效應 管（GFET1-GFET4)按從左至右順序排列。所有石墨烯場效應管的源極分別接地。所有石墨 烯場效應管的柵極分別連接到柵傳輸線上然后分別經(jīng)過柵側線電容（Cg)接地，相鄰兩個石 墨烯場效應管的兩個柵極之間設有柵傳輸線電感（Lg)。所有石墨烯場效應管的漏極分別連 接到漏傳輸線上然后分別經(jīng)過漏側線電容（Cd)接地，相鄰兩個石墨烯場效應管的兩個漏極 之間設有漏傳輸線電感（Ld)。
[0016] 在本發(fā)明的一個實施例中，石墨稀分布式放大器的輸入電壓不變時，輸出電壓與 石墨烯場效應管的數(shù)目成正比。
[0017] 在本發(fā)明的一個實施例中，第一LC匹配單元、第二LC匹配單元、第三LC匹配單元 和第四LC匹配單元均由電容和電感組成，用于消除電路中的不穩(wěn)定性。
[0018] 在本發(fā)明的一個實施例中，輸入端與第一LC匹配單元之間設有用于阻直流的第 一電感（C1)，輸出端與第一LC匹配單元之間設有用于阻直流的第二電感（C2)。
[0019] 本發(fā)明證明了石墨烯分布式放大器的可行性。在上述石墨烯分布式放大器的電 路中，由集總元件組成的柵、漏傳輸線周期性地插入石墨烯場效應管負載，從而形成了有 損傳輸線結構。所得到的有效的輸入和輸出的傳輸結構分別被稱為柵傳輸線（即Gate TransmissionLine)和漏傳輸線（即DrainTransmissionLine)。在柵傳輸線的輸入端 提供一個射頻（RF)信號，該射頻信號將向下傳輸至柵傳輸線的另一個末端，然后被末端阻 抗吸收掉。然而，不同位置GFET的柵極采樣到信號具有不同相位，這些信號通過GFET跨導 進行放大于是，當漏傳輸線上的相位傳輸速度等同于柵傳輸線上的傳輸速度時，漏傳輸線 上的信號同相疊加漏傳輸線上的后向傳輸信號則被漏傳輸線的前端吸收。
[0020] 柵傳輸線由晶體管柵極并聯(lián)電容cg和各級間電感Lg組成。柵傳輸線的特性阻抗 為
【主權項】
1. 一種石墨締分布式放大器，其特征在于，包括： 柵傳輸線，所述柵傳輸線的第一端為所述石墨締分布式放大器的輸入端，所述柵傳輸 線的第二端接柵極直流偏壓，所述柵傳輸線的第一端和第二端分別設有第一 LC匹配單元 和第二LC匹配單元； 漏傳輸線，所述漏傳輸線的第一端接漏極直流偏壓，所述漏傳輸線的第二端為所述石 墨締分布式放大器的輸出端，所述漏傳輸線的第一端和第二端分別設有第SLC匹配單元 和第四LC匹配單元；W及 多個相同的、順次排列的石墨締場效應管，其中，所有所述石墨締場效應管的源極分別 接地，所有所述石墨締場效應管的柵極分別連接到柵傳輸線上然后分別經(jīng)過柵側線電容接 地，相鄰兩個石墨締場效應管的兩個柵極之間設有柵傳輸線電感，所有所述石墨締場效應 管的漏極分別連接到漏傳輸線上然后分別經(jīng)過漏側線電容接地，相鄰兩個石墨締場效應管 的兩個漏極之間設有漏傳輸線電感。
2. 根據(jù)權利要求1所述的石墨締分布式放大器，其特征在于，所述石墨締分布式放大 器的輸入電壓不變時，輸出電壓與所述石墨締場效應管的數(shù)目成正比。
3. 根據(jù)權利要求1所述的石墨締分布式放大器，其特征在于，所述第一 LC匹配單元、第 二LC匹配單元、第S LC匹配單元和第四LC匹配單元均由電容和電感組成，用于消除電路 中的不穩(wěn)定性。
4. 根據(jù)權利要求1所述的石墨締分布式放大器，其特征在于，所述輸入端與所述第一 LC匹配單元之間設有用于阻直流的第一電感，所述輸出端與所述第一 LC匹配單元之間設 有用于阻直流的第二電感。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種石墨烯分布式放大器，包括：柵傳輸線、漏傳輸線以及多個相同的、順次排列的石墨烯場效應管，其中，柵傳輸線的第一端為放大器的輸入端、第二端接柵極直流偏壓，漏傳輸線的第二端為放大器的輸出端、第二端接漏極直流偏壓，柵、漏傳輸線的兩端還分別設有LC匹配單元；其中，所有石墨烯場效應管的源極分別接地，所有石墨烯場效應管的柵極分別連接到柵傳輸線上然后分別經(jīng)過柵側線電容接地，相鄰兩個石墨烯場效應管的兩個柵極之間設有柵傳輸線電感，所有石墨烯場效應管的漏極分別連接到漏傳輸線上然后分別經(jīng)過漏側線電容接地，相鄰兩個石墨烯場效應管的兩個漏極之間設有漏傳輸線電感。本發(fā)明能夠提高帶寬、使得石墨烯放大器易于獲得增益。
【IPC分類】H03F1-42
【公開號】CN104617892
【申請?zhí)枴緾N201510088636
【發(fā)明人】呂宏鳴, 余志平, 黃一林, 張進宇, 吳華強, 錢鶴
【申請人】清華大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月26日