一种射频功率器件与电子设备的制作方法

1.本技术涉及射频领域，具体而言，涉及一种射频功率器件与电子设备。


背景技术：

2.射频高功率器件多采用陶瓷管壳，芯片通过键合线连载封装引脚上。考虑到散热的需求，封装尺寸一般要比管芯大很多。但是键合线长度太长不利于功放匹配的设计，所以大多数器件射频功率器件中需要加入内匹配，由电容（陶瓷电容或者mos电容）配合键合线（可等效为电感）对芯片进行匹配。
3.然而，由于键合线之间的耦合特性等问题，对射频功率器件的性能造成不利影响，进而导致射频功率器件的性能降低。
4.综上，现有技术中存在射频功率器件的性能不佳的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种射频功率器件与电子设备，以解决现有技术中存在的射频功率器件的性能不佳的问题。
6.为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：一方面，本技术实施例提供了一种射频功率器件，所述射频功率器件包括第一晶体管、第二晶体管、第一阻抗匹配模块、多条键合线与多条微带线，所述多条键合线与多条微带线组成巴伦结构，所述第一阻抗匹配模块分别与所述第一晶体管、所述第二晶体管连接，所述第一阻抗匹配模块还用于外接第一负载，所述第一晶体管、所述第二晶体管还与所述巴伦结构连接，所述巴伦结构还用于外接第二负载；其中，所述第一晶体管与所述第二晶体管用于传输差分信号；所述巴伦结构用于实现阻抗变换，并将所述差分信号转换为单端信号；所述第一阻抗匹配模块用于将所述射频功率器件的阻抗匹配至目标阻抗。
7.可选地，所述巴伦结构包括第一电感、第二电感以及第三电感，所述射频功率器件还包括对地电容，所述第一电感的一端与所述第一晶体管连接，所述第二电感的一端与所述第二晶体管连接，所述第一电感与所述第二电感的另一端均通过所述对地电容接地，所述第三电感的一端接地，另一端用于外接第二负载；其中，所述第一电感、所述第二电感均与所述第三电感耦合。
8.可选地，所述巴伦结构的中心点位于所述微带线上，所述对地电容与所述巴伦结构的中心点连接。
9.可选地，多条所述微带线平行设置。
10.可选地，所述微带线包括第一微带线、第二微带线以及微带线框，所述键合线包括多条第一键合线、多条第二键合线以及多条第三键合线，所述多条第一键合线的一端分别与第一晶体管连接，另一端与所述微带线框的一边连接；所述多条第二键合线的一端分别与第二晶体管连接，另一端与所述微带线框的另一边连接，所述多条第三键合线的两端分
别与所述第一微带线、第二微带线连接，所述第一微带线接地，所述第二微带线用于外接第二负载。
11.可选地，所述第一微带线设置于所述微带线框内，且所述第一微带线设置于靠近所述第一键合线的一侧，所述第二键合线、所述第三键合线交错设置。
12.可选地，所述射频功率器件还包括补偿电容，所述补偿电容的两端分别与所述第一晶体管、所述第二晶体管连接。
13.另一方面，本技术实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的射频功率器件。
14.可选地，所述电子设备还包括第二阻抗匹配模块、第三阻抗匹配模块、第一负载以及第二负载，所述第二阻抗匹配模块分别与所述第一负载、所述第一阻抗匹配模块连接，所述第三阻抗匹配模块分别与所述第二负载、所述射频功率器件连接。
15.可选地，所述第一阻抗匹配模块、所述第二阻抗匹配模块以及所述第三阻抗匹配模块均包括clc电路。
16.相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术提供了一种射频功率器件与电子设备，该射频功率器件包括第一晶体管、第二晶体管、第一阻抗匹配模块、多条键合线与多条微带线，多条键合线与多条微带线组成巴伦结构，第一阻抗匹配模块分别与第一晶体管、第二晶体管连接，第一阻抗匹配模块还用于外接第一负载，第一晶体管、第二晶体管还与巴伦结构连接，巴伦结构还用于外接第二负载；其中，第一晶体管与第二晶体管用于传输差分信号；巴伦结构用于实现阻抗变换，并将差分信号转换为单端信号；第一阻抗匹配模块用于将射频功率器件的阻抗匹配至目标阻抗。由于本技术在内匹配设计中增设了微带线，并利用微带线与键合线配合组成巴伦结构，实现差分放大器的效果，将原本影响射频功率器件性能的寄生、耦合特性等问题，转变为利于阻抗变换的结构，提升了射频功率器件的性能与带宽。此外，使用第一晶体管与第二晶体管实现差分信号的传输，可以得到射频功率器件的二次谐波宽带抑制特性。
17.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
19.图1为本技术实施例提供的射频功率器件的模块示意图。
20.图2为本技术实施例提供的射频功率器件的差分内匹配原理图。
21.图3为本技术实施例提供的射频功率器件的一种电路示意图。
22.图4为本技术实施例提供的射频功率器件的另一种电路示意图。
23.图5为本技术实施例提供的电子设备的电路示意图。
24.图中：100-射频功率器件；110-第一阻抗匹配模块；120-第一晶体管；130-第二晶体管；
140-键合线；141-第一键合线；142-第二键合线；143-第三键合线；150-微带线；151-第一微带线；152-第二微带线；153-微带线框；160-巴伦结构；161-第一电感；162-第二电感；163-第三电感；170-第二阻抗匹配模块；180-第三阻抗匹配模块。
具体实施方式
25.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
26.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
29.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.现有技术中，宽带高性能是射频功率器件的发展方向，差分功放可以在较宽带宽内实现二次谐波抑制，是实现宽带高性能的功放的有效手段。现有差分功放由两个射频功率器件在电路板上和巴伦结构连接，电路相比一般单端功放要大。另外现有的射频功率器件中，键合线只起到连接作用，其带来的寄生电感以及耦合特性会影响射频功率器件的性能。
31.有鉴于此，为了解决该问题，本技术实施例提供了一种射频功率器件，通过利用键合线与微带线在功率器件内部实现巴伦结构，在不增加功放尺寸的情况下，达到提升射频功率器件宽带性能的目的。
32.下面对本技术提供的射频功率器件进行示例性说明：作为一种可选的实现方式，请参阅图1，该射频功率器件100包括第一晶体管120、第二晶体管130、第一阻抗匹配模块110、多条键合线140与多条微带线150，多条键合线140与多条微带线150组成巴伦结构，第一阻抗匹配模块110分别与第一晶体管120、第二晶体管130连接，第一阻抗匹配模块110还用于外接第一负载，第一晶体管120、第二晶体管130还与巴伦结构连接，巴伦结构还用于外接第二负载；其中，第一晶体管120与第二晶体管130用于传输差分信号；巴伦结构用于实现阻抗变换，并将差分信号转换为单端信号；第一阻抗匹配模块110用于将射频功率器件100的阻抗匹配至目标阻抗。
33.本技术提供的射频功率器件至少包括以下优点：第一，在增加微带线的基础上，可以使键合线与微带线共同组成巴伦结构。现有技
术中，由于键合线引入的电感，会由于寄生、耦合等特性导致器件宽带性能下降；而通过将键合线与微带线组成巴伦结构实现阻抗变换，使用了键合线与微带线形成的电感，并巧妙地利用了键合线自身的耦合特性，原理简单，消除寄生参数，将现有的不利因素转变为有益化，进而达到提升射频功率器件宽带性能的目的。
34.第二，现有差分放大器技术中，晶体管需要加内匹配成为功率器件，功率器件在电路板上外匹配到50ohm或较高阻抗再连接在巴伦结构上，功放尺寸较同功率等级的单端功放要大很多。而通过本技术提供的射频功率器件，巴伦结构在器件内部，一方面巴伦结构在晶体管外直接实现阻抗变换，简化了内外匹配的结构和尺寸，另一方面也缩小了巴伦结构的尺寸。两方面结合可以在有效的精简整个功放的尺寸的同时实现差分功放。
35.第三，本技术提供的射频功率器件的结构较为简单，第一晶体管、第二晶体管直接和键合线连接，中间没有阻抗匹配的过程，因此带宽没有损失，更有利于其宽带特性。
36.第四，本技术提供的射频功率器件中通过第一晶体管与第二晶体管实现对差分信号的传输，使得对于整个射频功率放大器而言，虽然信号传输为单端输入、单端输出，但在射频功率器件的内部，会经过单端信号转差分信号，再由差分信号转单端信号的过程。因此，与传统的单端输入、单端输出的器件相比，本技术提供的射频功率器件的宽带特性更佳，且效率也更佳。例如，在一种实现方式中，射频功率器件可以在1.3-2.5ghz的频段上进行信号传输，且可以实现70%以上的传输效率。
37.并且，需要说明的是，本技术并不对第一晶体管120与第二晶体管130的种类进行限定，例如，第一晶体管120与第二晶体管130均采用hemt管。并且，本技术并不对第一晶体管120与第二晶体管130的功率进行限定，例如，第一晶体管120与第二晶体管130均采用10w的gan晶体管。
38.作为一种实现方式，请参阅图2，键合线140与微带线150等效为电感，且该巴伦结构160中包括第一电感161、第二电感162以及第三电感163，射频功率器件100还包括对地电容c3，第一电感161的一端与第一晶体管120连接，第二电感162的一端与第二晶体管130连接，第一电感161与第二电感162的另一端均通过对地电容c3接地，第三电感163的一端接地，另一端用于外接第二负载；其中，第一电感161、第二电感162均与第三电感163耦合，并共同组成的巴伦结构160。
39.如图2所示，射频功率器件100等效为压控电流源并联漏源电容cds，进而输入差分信号，键合线140和微带线150配合形成巴伦结构160，阻抗变化比例由电感比值决定。cc是基波匹配电容，用来在基波上平衡巴伦的电感实现阻抗匹配，cc可以用利用cds实现，当然可以利用其它的电容实现，在此不做限定。第一电感161与第二电感162的中间位置通过对地电容c3接地。其中，cv是二次谐波短路电路，基波差模信号if1不受影响，二次谐波共模信号if2由其短路到地。
40.由图2可知，当差模信号if1流过第一电感161与第二电感162时，第三电感163耦合出相应的信号，实现差分信号转单端信号输出，同时利用巴伦结构160实现阻抗变换。
41.作为一种可选的实现方式，请参阅图3，多条所述微带线150平行设置，并且，每条键合线140的一端与微带线150的端部相连。
42.如图3所示，微带线150包括s1-s4，键合线140包括l1-l3，且在射频功率器件100中，设置多个连接端子m1-m9，键合线140与微带线150之间通过连接端子相连，并组成巴伦
结构160。其中，键合线l1的一端通过连接端子m1与第一晶体管120连接，另一端通过连接端子m7与微带线s2连接；键合线l2的一端通过连接端子m2与微带线s1连接，另一端通过连接端子m8与微带线s3连接；键合线l3的一端通过连接端子m3与微带线s2连接，另一端通过连接端子m9与微带线s4连接。并且，微带线s2还通过连接端子m3连接对地电容c3后接地，微带线s3通过连接端子m4接地，微带线s4通过连接端子m5连接第二晶体管130。
43.在此基础上，结合图2所示的器件差分内匹配原理图可知，键合线l1与微带线s2组成第一电感161，键合线l3与微带线s4组成第二电感162，微带线s1、键合线l2以及微带线s3组成第三电感163。可以理解地，通过该连接方式，第一电感161、第二电感162均与第三电感163实现耦合。
44.需要说明的是，第一电感161与第二电感162需要对称设置，使得其线圈绕组数量相同，因此对地电容c3需要连接至第一电感161与第二电感162中间位置。在此基础上，可以通过巴伦结构160的具体构造，例如键合线140、微带线150的数量、长度等方式，使巴伦结构160的中心点位于微带线150上，且对地电容c3与巴伦结构160的中心点连接。其中，使巴伦结构160的中心点即为第一电感161与第二电感162的中间位置。
45.通过该设置方式，避免了巴伦结构160的中心点位于键合线140上，由于微带线150一般位于器件基板的表面，而键合线140可能采用飞线结构，因此通过微带线150与对地电容c3相连，可以保证对地电容c3连接的稳定性。
46.还需要说明的是，图3中符号a表示隔射频器件，其能够实现通直流，隔射频的效果，例如，该器件可以为一个大电感。并且，图3仅为示例，其采用了3条键合线140、4条微带线150的连接方式，但在实际应用中，也可以根据实际需求设置键合线140与微带线150的数量，例如，采用5条键合线140、6条微带线150的方式进行连接，或者设置8条微带线150等，只需保证对地电容c3位于巴伦结构160的中心点即可，在此不做限定。可以理解地，当键合线140与微带线150的数量增加后，第一电感161、第二电感162以及第三电感163的线圈数量增加，第一电感161、第二电感162分别与第三电感163耦合的线圈数量也相应增加。
47.通过该连接方式，能够在射频功率器件100内部实现差分功放，并且通过对地电容c3的设置，使得能够在宽带内滤除二次谐波共模信号，且不影响差模信号，进而实现基波阻抗匹配和二次谐波阻抗控制，从而实现宽带高效率。
48.此外，结合图3可知，射频功率器件100还包括补偿电容（c1与c2），补偿电容的两端分别与第一晶体管120、第二晶体管130连接。可以理解地，图3中补偿电容即为图2所示的基波匹配电容cc。并且，图3中所示的补偿电容，可以第一晶体管120与第二晶体管130的源漏极电容，也可以为独立设置的电容。
49.例如，补偿电容包括第一补偿电容c1与第二补偿电容c2，其中，第一补偿电容c1为第一晶体管120的源漏极电容，第二补偿电容c2为第二晶体管130的源漏极电容，若第一补偿电容c1与第二补偿电容c2为1pf，且在内匹配过程中，需求的容值也为1 pf，则此时直接将第一晶体管120与第二晶体管130的源漏极电容作为补偿电容。然而，若第一补偿电容c1与第二补偿电容c2的需求电容为3pf，则若直接将第一晶体管120与第二晶体管130的源漏极电容作为补偿电容，则并不能满足匹配需求。此时，可以在第一晶体管120与第二晶体管130的源漏极电容的基础上，并联额外的实体电容，并将第一晶体管120与第二晶体管130的源漏极电容、实体电容共同作为补偿电容，实现阻抗匹配需求。
50.并且，在一种可选的实现方式中，第一阻抗匹配模块110可以采用clc电路，即采用两个电容与一个电感组成π型网络电路，在此不做赘述。因此，图3所示的射频功率器件100的内匹配原理为，射频功率器件100的阻抗通过微带线150与键合线140组成的巴伦结构160实现阻抗变换，并通过第一阻抗匹配模块110实现阻抗匹配，进而将射频功率器件100的阻抗匹配至目标值。
51.例如，在射频信号传输过程中，射频功率器件100的阻抗一般需要匹配至50ω，若射频功率器件100原本的阻抗为10ω，经过巴伦结构160的阻抗变换后，将其阻抗变换为20ω，并经过第一阻抗匹配模块110阻抗匹配，最终将射频功率器件100的阻抗匹配至50ω。
52.结合上述图2与图3可知，本技术提供的射频功率器件100中，实质是将差分信号通过第一电感161与第二电感162耦合至第三电感163，进而实现单端信号输出，因此，第一电感161、第二电感162与第三电感163之间的耦合性越强，则射频功率器件100的性能越好，并且，评价电感的之间耦合性的重要指标为电感之间的交叠性。
53.有鉴于此，为了提升射频功率器件100的性能，本技术还提供了另一种微带线150与键合线140的结构，以提升电感之间的耦合性。
54.作为一种实现方式，请参阅图4，微带线150包括第一微带线151、第二微带线152以及微带线框153，键合线包括多条第一键合线141、多条第二键合线142以及多条第三键合线143，多条第一键合线141的一端分别与第一晶体管120连接，另一端与微带线框153的一边连接；多条第二键合线142的一端分别与第二晶体管130连接，另一端与微带线框153的另一边连接，多条第三键合线143的两端分别与第一微带线151、第二微带线152连接，第一键合线141接地，第二键合线142用于外接第二负载。并且，第一微带线151设置于微带线框153内，且第一微带线151设置于靠近第一键合线141的一侧，第二键合线142、第三键合线143交错设置。
55.如4所示，在本实现方式中，设置多个连接端子m1-m8，其中，连接端子m1、m3、m5以及m7均与第一晶体管120连接，连接端子m2、m4、m6以及m8均与第二晶体管130连接，同时，第一键合线141包括l1、l7、l9以及l11，第二键合线142包括l2、l3、l4以及l5，第三键合线143包括l6、l8、l10以及l12。
56.通过该连接方式，可以理解地，第一键合线141与微带线框153之间形成第一电感161，第二键合线142与微带线框153之间形成第二电感162，第三键合线143与第一微带线151、第二微带线152之间形成第三电感163。
57.通过该实现方式，可以增加键合线的数量，同时，由于键合线之间交错设置，使得第一电感161与第二电感162之间的交叠次数、第二电感162与第三电感163之间的交叠次数增加，电感之间的交叠性更好，进而提升电感之间的耦合性。
58.基于上述实现方式，本技术实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述的射频功率器件100，例如，该电子设备可以为射频收发机等。
59.由于在内匹配过程中，可能出现无法通过内匹配将射频功率器件100的阻抗匹配至需求阻抗，例如，通过内匹配的方式，只能将射频功率器件100的阻抗匹配至45ω，通过调节各个参数的方式，仍无法将射频功率器件100的阻抗匹配至50ω。
60.因此，为了能够将射频功率器件100的阻抗顺利匹配至50ω，作为一种实现方式，请参阅图5，射频功率器件100还包括第二阻抗匹配模块170、第三阻抗匹配模块180、第一负
载以及第二负载，第二阻抗匹配模块170分别与第一负载、第一阻抗匹配模块110连接，第三阻抗匹配模块180分别与第二负载、射频功率器件100连接。
61.可以理解地，第二阻抗匹配模块170与第三阻抗匹配模块180作为外部匹配模块，当内部匹配模块（第一阻抗匹配模块）能够将射频功率器件100的阻抗顺利匹配至50ω时，则无需增加外部匹配模块，而当内部匹配模块无法将射频功率器件100的阻抗顺利匹配至50ω时，则需增加外部匹配模块。
62.作为一种实现方式，第一阻抗匹配模块110、第二阻抗匹配模块170以及第三阻抗匹配模块180均包括clc电路，当然地，也可以采用其它的匹配网络电路，例如采用lc电路，在此不做限定。
63.综上所述，本技术提供了一种射频功率器件与电子设备，该射频功率器件包括第一晶体管、第二晶体管、第一阻抗匹配模块、多条键合线与多条微带线，多条键合线与多条微带线组成巴伦结构，第一阻抗匹配模块分别与第一晶体管、第二晶体管连接，第一阻抗匹配模块还用于外接第一负载，第一晶体管、第二晶体管还与巴伦结构连接，巴伦结构还用于外接第二负载；其中，第一晶体管与第二晶体管用于传输差分信号；巴伦结构用于实现阻抗变换，并将差分信号转换为单端信号；第一阻抗匹配模块用于将射频功率器件的阻抗匹配至目标阻抗。由于本技术在内匹配设计中增设了微带线，并利用微带线与键合线配合组成巴伦结构，实现差分放大器的效果，将原本影响射频功率器件性能的寄生、耦合特性等问题，转变为利于阻抗变换的结构，提升了射频功率器件的性能与带宽。此外，使用第一晶体管与第二晶体管实现差分信号的传输，可以得到射频功率器件的二次谐波宽带抑制特性。
64.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
65.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。