一种减小GaAs芯片中四分之一波长尺寸的结构的制作方法

一种减小gaas芯片中四分之一波长尺寸的结构
技术领域
1.本实用新型涉及电路结构技术领域，特别涉及一种减小gaas芯片中四分之一波长尺寸的结构。


背景技术：

2.砷化镓集成电路(gallium arsenide integrated circuit，gaasic)，是指用半导体砷化镓(gaas)器件构成的集成电路。gaas作为一种重要的半导体材料，属ⅲ－
ⅴ
族化合物半导体，属闪锌矿型晶格结构，晶格常数5.65
×
10-10m，禁带宽度1.4电子伏。
3.砷化镓集成电路包括了砷化镓超高速集成电路(vhsic)、微波单片集成电路(mmic)和光电集成电路(oeic)。gaasic主要指以gaas半导体材料为主所制作的集成电路，其有源器件主要是金属肖特基场效应晶体管(mesfet)和结型场效应晶体管(jfet)；同时还包含了用分子束外延(mb)e和有机金属汽相沉积(mocvd)生长的材料所制作的高电子迁移率晶体管(hemt)和异质结双极晶体管(hbt)等器件所研制的集成电路。
4.gaas基的化学性质十分稳定，具有导电性、导热性均良好的特点，另一方面，gaas基本身也是十分重要的半导体材料，在制造成本和制造尺寸方面具有很明显的优势；砷化镓集成电路具有高频率、高速度、高功率、低噪声和低功耗；采用gaas技术，工作频率可达到5～10ghz以上。
5.gaas芯片具有越来越广泛的应用，四分之一波长是很多无源器件的组成拓扑结构之一，比如耦合器、功分器、电桥、巴伦和阻抗变化器等，在gaas无源ipd工艺中，由于芯片的面积直接关系着芯片最终的成本，在面临四分之一波长的需求下，需要尽可能的减小芯片结构的面积。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种减小gaas芯片中四分之一波长尺寸的结构，通过在阻抗负载与输入端和输出端之间的传输线上，用一段特性阻抗更高，电长度更短的传输线，在阻抗负载左右加载电容器件，等效1/4波长线，实现缩短1/4波长尺寸的目的。
7.本实用新型采用的一个技术方案是：提供了一种减小gaas芯片中四分之一波长尺寸的结构，包括输入端、输出端、阻抗负载和等效电容，所述阻抗负载设在输入端和输出端之间，通过微带线连接，所述等效电容包括第一等效电容和第二等效电容，一端分别连接在所述阻抗负载与输入端、输出端之间连接的第一微带线上，另一端通过第二微带线接地，所述阻抗负载两端与所述输入端和输出端连接的所述第一微带线长度相同。
8.通过在阻抗负载与输入端、输出端之间连接两个等效电容接地，等效四分之一波长线，通过等效电路缩短四分之一波长尺寸。
9.进一步的，所述第一等效电容和所述第二等效电容的一端，通过第二微带线与所述第一微带线连接，所述第一微带线与所述第二微带线材质相同。
10.进一步的，所述第一等效电容与第一微带线和地之间连接的第二微带线与所述第二等效电容与第一微带线和地之间连接的第二微带线，两者的结构参数相同。
11.进一步的，所述第一等效电容与所述第二等效电容的电容值大小一致。
12.进一步的，所述第一等效电容与所述第二等效电容一端的所述第二微带线7均连接在所述第一微带线中间位置。
13.进一步的，所述第一等效电容和所述第二等效电容在所述第二微带线上连接的分割比例相同。
14.基于阻抗负载，与输入端、输出端之间连接的微带线结构及参数对称，且所述第一等效电容与所述第二等效电容接入的结构及位置也相互对称，使得电路结构工整，降低了等效的误差。
15.本实用新型的有益效果是：
16.通过在阻抗负载与输入端和输出端连接的微带线上，通过结构参数相同的微带线连接两个等效电容并接地，构成以阻抗负载为中心，两端包括微带线及等效电容在内的电器件，结构及参数相同的等效结构，根据实际的待等效的电路器件参数，实现利用特性阻抗更高，电长度更短的微带线，等效1/4波长线，达到缩短1/4波长尺寸的目的。
附图说明
17.图1是本实用新型等效1/4波长电路原理示意图。
18.图2是本实用新型1/4波长待等效电路仿真建模示意图。
19.图3是本实用新型1/4波长等效电路仿真建模示意图。
20.图4为1/4波长与新型等效1/4波长电路仿真相位结果示意图。
21.附图标记说明：1-阻抗负载、2-输入端、3-输出端、4-第一等效电容、5-第二等效电容、6-第一微带线、7-第二微带线。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例1
24.本实用新型的实施例1提供了一种减小gaas芯片中四分之一波长尺寸的结构，如图1所示，包括输入端2、输出端3、阻抗负载1和等效电容，所述阻抗负载1设在输入端2和输出端3之间，通过第一微带线6连接，所述等效电容包括第一等效电容4和第二等效电容5，一端分别连接在所述阻抗负载1与输入端2、输出端3之间连接的第一微带线6上，另一端通过第二微带线7接地，所述阻抗负载1两端与所述输入端2和输出端3连接的所述第一微带线6长度相同。
25.在所述阻抗负载1两端的两段所述第一微带线6，材质和粗细也相同，保证两段微带线的特性阻抗和电长度一致。
26.所述第一等效电容4和所述第二等效电容5的一端，通过第二微带线7与所述第一
微带线6连接，所述第一微带线6与所述第二微带线7材质相同，避免等效电路在两段传输线，即第一微带线6和第二微带线7之间产生损耗。
27.所述第一等效电容4与第一微带线6和地之间连接的第二微带线7与所述第二等效电容5与第一微带线6和地之间连接的第二微带线7，两者的结构参数相同；
28.两个等效电容所设在的微带线结构相同，便于等效电路的设计，减少根据具体电路器件进行设计时，对电容值的计算。
29.所述第一等效电容4与所述第二等效电容5的电容值大小一致，两个等效电容所在的第二微带线7和第一微带线6结构参数相同，采用相同电容值的两个等小电容，使得设计的等效电路结构简单、工整。
30.所述第一等效电容4与所述第二等效电容5一端的所述第二微带线7均连接在所述第一微带线6中间位置，即所述第一等效电容4一端连接第二微带线7与第一微带线6的连接点位于输入端2与阻抗负载1之间第一微带线6的中间；
31.同样的，所述第二等效电容5一端连接第二微带线7与第一微带线6的连接点位于输出端3与阻抗负载1之间第一微带线6的中间。
32.所述第一等效电容4和所述第二等效电容5在所述第二微带线7上连接的分割比例相同；即所述第一等效电容4两端连接的所述第二微带线7的比例与所述第二等效电容5两端连接的所述第二微带线7的比例相同，虽然在电路的设计上缺少了器件和线路设计的灵活性，但减少了设计的复杂性，同时降低了等效的误差，保证了等效电路的精准。
33.如下，本实施例中，以假设一端特性阻抗为z,电长度为φ的微带线为例，进行等效转换原理说明和仿真说明；
34.如图2所示，基于上述实施例所述内容，即阻抗负载通过传输线连接输入端和输出端的结构；对于一段特性阻抗为z,电长度为φ的微带线，其导纳矩阵y1为：
[0035][0036]
如图3所示，基于图2的等效结构，即在阻抗负载1的两段第一微带线6上通过结构参数相同的第二微带线7连接两个电容值相同的等效电容并接地；设等效后的特性阻抗为z1，则等效后的导纳y2矩阵可以表示为：
[0037][0038]
其中，ω表示输入电压的角频率，θ表示电角度，c表示电容值；为了使两者相等，即令y1＝y2，则可以得到如下等效参数关系：
[0039]
z＝z/sin(θ)
[0040]
c＝cos(θ)/zω
[0041]
根据具体的器件参数可按照本实施例中的设计电路结构设置对应参数的电子器件和微带线。
[0042]
如图4所示，基于图2和图3，本实施例中，定义计算的中心频率f＝5ghz，特性阻抗
为50欧的1/4波长线(θ＝90
°
)，将采用1/8波长的传输线进行等效，可以看到1/8波长等效电路的相位与1/4波长的相位，在计算频率5ghz处，相位相等达到了设计效果。
[0043]
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。