本發(fā)明涉及半導體，具體地，涉及一種平衡式功率合成單元。

背景技術：

1、隨著現代諸如衛(wèi)星通信，雷達，基站等無線通信系統(tǒng)的發(fā)展。具有高集成度、高輸出功率、高效率、低成本的微波/毫米波功率放大器，成為時下的迫切需求。在現有的低壓硅基工藝中，單個mosfet的飽和功率限制了功率放大器的輸出功率，然而現有微波/毫米波硅基功率放大器的輸出功率通常較小，且難以同時實現瓦特級輸出功率及較高的效率。為了增大輸出功率使用片上多路功率合成技術，為了提高輸出功率，現有技術方案包括堆疊式功率放大器、多路功率合成等技術，例如，傳統(tǒng)的串聯功率合成技術：傳統(tǒng)的串聯功率合成技術通過將多路的cmos子功率放大器通過片上多路變壓器功率合成的方法來提高輸出功率，利用串聯方式將左右差分的多個功率放大器的輸出合到一起來增加輸出功率的方法，同時可以起到阻抗匹配和阻抗變換的作用；還有傳統(tǒng)的并聯功率合成技術：這種并聯的功率合成技術與串聯功率合成的區(qū)別在于次級線圈的接地和輸出抽頭在版圖的中心，并聯的功率合成技術的平衡性相較于串聯功率合成技術有了一定的提升。不難看出，現有技術方案普遍存在效率低、面積大等缺點。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種平衡式功率合成單元。

2、根據本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種平衡式功率合成單元，所述方法包括：所述平衡式功率合成單元包括：第mn層金屬和第mn+1層金屬；所述第mn層金屬上集成有主級線圈，所述第mn+1層金屬上集成有次級線圈，所述主級線圈的第一側兩端分別接入第一信號和第二信號，所述主級線圈的第二側兩端接入第三信號和第四信號；所述第一信號和所述第二信號為一對差分信號，所述第三信號和所述第四信號為一對差分信號。

3、可選地，所述平衡式功率合成單元還包括：第n層通孔vian。

4、可選地，所述第n層通孔vian用于連接所述第mn層金屬和所述第mn+1層金屬。

5、可選地，所述主級線圈和所述次級線圈之間通過磁耦合連接。

6、可選地，所述次級線圈的第一端接地，所述次級線圈的第二端輸出目標信號。

7、可選地，所述平衡式功率合成單元還包括：諧振腔；所述諧振腔連接至所述主級線圈的中心。

8、可選地，所述諧振腔包括：電容、第一電感和第二電感；所述第一電感的第一端與所述主級線圈的中心連接，所述第一電感的第二端與所述電容的第一極板連接，所述第一電感的第二端與所述第二電感的第一端連接，所述電容的第二極板接地，所述第二電感的第二端連接電壓源。

9、可選地，所述諧振腔用于實現f類功放。

10、本發(fā)明提供的技術方案可以包括以下有益效果：

11、通過上述技術方案，利用對稱的平衡式功率合成單元結構設計減少了不同輸入端口阻抗不平衡的問題，具有較小的面積，可實現四路輸入信號差分轉單端及多路串并混合式功率合成，基于該平衡式功率合成單元可以擴展到四路以上的多路輸入信號差分轉單端及多路串并混合式功率合成，基于該平衡式功率合成單元可實現高效率高功率f類、逆f類、j類等硅基功率放大器，并實現諧波抑制。

12、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

技術特征：

1.一種平衡式功率合成單元，其特征在于，所述平衡式功率合成單元包括：第mn層金屬和第mn+1層金屬；所述第mn層金屬上集成有主級線圈，所述第mn+1層金屬上集成有次級線圈，所述主級線圈的第一側兩端分別接入第一信號和第二信號，所述主級線圈的第二側兩端接入第三信號和第四信號；所述第一信號和所述第二信號為一對差分信號，所述第三信號和所述第四信號為一對差分信號。

2.根據權利要求1所述的平衡式功率合成單元，其特征在于，所述平衡式功率合成單元還包括：第n層通孔vian。

3.根據權利要求2所述的平衡式功率合成單元，其特征在于，所述第n層通孔vian用于連接所述第mn層金屬和所述第mn+1層金屬。

4.根據權利要求1所述的平衡式功率合成單元，其特征在于，所述主級線圈和所述次級線圈之間通過磁耦合連接。

5.根據權利要求1所述的平衡式功率合成單元，其特征在于，所述次級線圈的第一端接地，所述次級線圈的第二端輸出目標信號。

6.根據權利要求1所述的平衡式功率合成單元，其特征在于，所述平衡式功率合成單元還包括：諧振腔；所述諧振腔連接至所述主級線圈的中心。

7.根據權利要求6所述的平衡式功率合成單元，其特征在于，所述諧振腔包括：電容、第一電感和第二電感；所述第一電感的第一端與所述主級線圈的中心連接，所述第一電感的第二端與所述電容的第一極板連接，所述第一電感的第二端與所述第二電感的第一端連接，所述電容的第二極板接地，所述第二電感的第二端連接電壓源。

8.根據權利要求6所述的平衡式功率合成單元，其特征在于，所述諧振腔用于實現f類功放。

技術總結
本發(fā)明涉及一種平衡式功率合成單元，平衡式功率合成單元包括：第M<subgt;n</subgt;層金屬和第M<subgt;n+1</subgt;層金屬；第M<subgt;n</subgt;層金屬上集成有主級線圈，第M<subgt;n+1</subgt;層金屬上集成有次級線圈，主級線圈的第一側兩端分別接入第一信號和第二信號，主級線圈的第二側兩端接入第三信號和第四信號；第一信號和第二信號為一對差分信號，第三信號和第四信號為一對差分信號。上述技術方案利用對稱的平衡式功率合成單元結構設計減少了不同輸入端口阻抗不平衡的問題，具有較小的面積，可實現多路輸入信號差分轉單端及多路串并混合式功率合成，基于該平衡式功率合成單元可實現高效率高功率F類、逆F類、J類等硅基功率放大器，并實現諧波抑制。

技術研發(fā)人員：薛林峰,崔紫航,錢慧珍,楊銀堂
受保護的技術使用者：西安電子科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6