石墨烯分布式放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分布式放大器技术领域，具体涉及一种石墨烯分布式放大器。
【背景技术】
[0002] 人们早已认识到可以通过分布式放大器获取宽带幅的增益。目前的分布式放大器 中均采用硅基器件。
[0003] 新兴材料石墨烯由于其具有超高载流子迀移率特性，使得它成为高频电子器件的 候选材料。然而，由于石墨稀是一种无带隙材料，石墨稀场效应晶体管（GrapheneField EffectTransistors，GFETs组成的微波放大器很难为50Q标准负载提供理想增益。因此 亟需提出一种石墨稀分布式放大器（GrapheneDistributedAmplifier，GDA)结构来开发 利用GFETs的放大能力。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提出一种石墨烯分布式放大器（GDA)结构来开发利用石墨烯场效应 晶体管（GFETs)的放大能力。
[0005] 有鉴于此，根据本发明实施例的石墨烯分布式放大器，包括：栅传输线，所述栅传 输线的第一端为所述石墨烯分布式放大器的输入端，所述栅传输线的第二端接栅极直流偏 压，所述栅传输线的第一端和第二端分别设有第一LC匹配单元和第二LC匹配单元；漏传输 线，所述漏传输线的第一端接漏极直流偏压，所述漏传输线的第二端为所述石墨烯分布式 放大器的输出端，所述漏传输线的第一端和第二端分别设有第三LC匹配单元和第四LC匹 配单元；以及多个相同的、顺次排列的石墨烯场效应管，其中，所有所述石墨烯场效应管的 源极分别接地，所有所述石墨烯场效应管的栅极分别连接到栅传输线上然后分别经过栅侧 线电容接地，相邻两个石墨烯场效应管的两个栅极之间设有栅传输线电感，所有所述石墨 烯场效应管的漏极分别连接到漏传输线上然后分别经过漏侧线电容接地，相邻两个石墨烯 场效应管的两个漏极之间设有漏传输线电感。
[0006] 根据本发明实施例的石墨烯分布式放大器的性能优于单个放大器的性能，提高 了带宽。并且，由于该石墨烯分布式放大器采用叠加思想而传统的非叠乘思想，放大器的输 出电压与放大器级数成正比，使得石墨烯放大器易于获得增益。
[0007] 在本发明的一个实施例中，所述石墨稀分布式放大器的输入电压不变时，输出电 压与所述石墨烯场效应管的数目成正比。
[0008] 在本发明的一个实施例中，所述第一LC匹配单元、第二LC匹配单元、第三LC匹配 单元和第四LC匹配单元均由电容和电感组成，用于消除电路中的不稳定性。
[0009] 在本发明的一个实施例中，所述输入端与所述第一LC匹配单元之间设有用于阻 直流的第一电感，所述输出端与所述第一LC匹配单元之间设有用于阻直流的第二电感。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明实施例的石墨烯分布式放大器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0012] 根据本发明实施例的石墨烯分布式放大器，如图1所示包括：栅传输线（Gate TransmissionLine)、漏传输线（DrainTransmissionLine)，以及多个相同的石墨稀场效 应管。
[0013] 其中，栅传输线的第一端（图中为左端）为石墨烯分布式放大器的输入端 (Input)，栅传输线的第二端（图中为右端）接栅极直流偏压（GateBias)，栅传输线的第 一端和第二端（图中为左右两端）分别设有第一LC匹配单元（MatchingSection1，MS1) 和第二LC匹配单元（MatchingSection2,MS2)。
[0014] 其中，漏传输线的第一端（图中为左端）接漏极直流偏压OrainBias)，漏传输线 的第二端（图中为右端）为石墨烯分布式放大器的输出端（Output)。漏传输线的第一端和 第二端（图中为左右两端）分别设有第三LC匹配单元（MatchingSection3，MS3)和第四 LC匹配单元（MatchingSection4,MS4)。
[0015] 其中，多个相同的石墨烯场效应管顺次排列，具体地，图中为四个石墨烯场效应 管（GFET1-GFET4)按从左至右顺序排列。所有石墨烯场效应管的源极分别接地。所有石墨 烯场效应管的栅极分别连接到栅传输线上然后分别经过栅侧线电容（Cg)接地，相邻两个石 墨烯场效应管的两个栅极之间设有栅传输线电感（Lg)。所有石墨烯场效应管的漏极分别连 接到漏传输线上然后分别经过漏侧线电容（Cd)接地，相邻两个石墨烯场效应管的两个漏极 之间设有漏传输线电感（Ld)。
[0016] 在本发明的一个实施例中，石墨稀分布式放大器的输入电压不变时，输出电压与 石墨烯场效应管的数目成正比。
[0017] 在本发明的一个实施例中，第一LC匹配单元、第二LC匹配单元、第三LC匹配单元 和第四LC匹配单元均由电容和电感组成，用于消除电路中的不稳定性。
[0018] 在本发明的一个实施例中，输入端与第一LC匹配单元之间设有用于阻直流的第 一电感（C1)，输出端与第一LC匹配单元之间设有用于阻直流的第二电感（C2)。
[0019] 本发明证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电 路中，由集总元件组成的栅、漏传输线周期性地插入石墨烯场效应管负载，从而形成了有 损传输线结构。所得到的有效的输入和输出的传输结构分别被称为栅传输线（即Gate TransmissionLine)和漏传输线（即DrainTransmissionLine)。在栅传输线的输入端 提供一个射频（RF)信号，该射频信号将向下传输至栅传输线的另一个末端，然后被末端阻 抗吸收掉。然而，不同位置GFET的栅极采样到信号具有不同相位，这些信号通过GFET跨导 进行放大于是，当漏传输线上的相位传输速度等同于栅传输线上的传输速度时，漏传输线 上的信号同相叠加漏传输线上的后向传输信号则被漏传输线的前端吸收。
[0020] 栅传输线由晶体管栅极并联电容cg和各级间电感Lg组成。栅传输线的特性阻抗 为
【主权项】
1. 一种石墨締分布式放大器，其特征在于，包括： 栅传输线，所述栅传输线的第一端为所述石墨締分布式放大器的输入端，所述栅传输 线的第二端接栅极直流偏压，所述栅传输线的第一端和第二端分别设有第一 LC匹配单元 和第二LC匹配单元； 漏传输线，所述漏传输线的第一端接漏极直流偏压，所述漏传输线的第二端为所述石 墨締分布式放大器的输出端，所述漏传输线的第一端和第二端分别设有第SLC匹配单元 和第四LC匹配单元；W及 多个相同的、顺次排列的石墨締场效应管，其中，所有所述石墨締场效应管的源极分别 接地，所有所述石墨締场效应管的栅极分别连接到栅传输线上然后分别经过栅侧线电容接 地，相邻两个石墨締场效应管的两个栅极之间设有栅传输线电感，所有所述石墨締场效应 管的漏极分别连接到漏传输线上然后分别经过漏侧线电容接地，相邻两个石墨締场效应管 的两个漏极之间设有漏传输线电感。
2. 根据权利要求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 器的输入电压不变时，输出电压与所述石墨締场效应管的数目成正比。
3. 根据权利要求1所述的石墨締分布式放大器，其特征在于，所述第一 LC匹配单元、第 二LC匹配单元、第S LC匹配单元和第四LC匹配单元均由电容和电感组成，用于消除电路 中的不稳定性。
4. 根据权利要求1所述的石墨締分布式放大器，其特征在于，所述输入端与所述第一 LC匹配单元之间设有用于阻直流的第一电感，所述输出端与所述第一 LC匹配单元之间设 有用于阻直流的第二电感。
【专利摘要】本发明提出一种石墨烯分布式放大器，包括：栅传输线、漏传输线以及多个相同的、顺次排列的石墨烯场效应管，其中，栅传输线的第一端为放大器的输入端、第二端接栅极直流偏压，漏传输线的第二端为放大器的输出端、第二端接漏极直流偏压，栅、漏传输线的两端还分别设有LC匹配单元；其中，所有石墨烯场效应管的源极分别接地，所有石墨烯场效应管的栅极分别连接到栅传输线上然后分别经过栅侧线电容接地，相邻两个石墨烯场效应管的两个栅极之间设有栅传输线电感，所有石墨烯场效应管的漏极分别连接到漏传输线上然后分别经过漏侧线电容接地，相邻两个石墨烯场效应管的两个漏极之间设有漏传输线电感。本发明能够提高带宽、使得石墨烯放大器易于获得增益。
【IPC分类】H03F1-42
【公开号】CN104617892
【申请号】CN201510088636
【发明人】吕宏鸣, 余志平, 黄一林, 张进宇, 吴华强, 钱鹤
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月26日