[发明专利]一种石墨烯分布式放大器

说明书

本发明公开了一种石墨烯分布式放大器，包括：同一衬底上设置的输入电路、若干级联的放大单元电路、输出电路、栅极偏置电路和漏极偏置电路，所述输入电路、漏极偏置电路分别连接第一级放大单元电路的栅极和漏级，最后一级放大单元电路的漏级和栅极分别连接输出电路和栅极偏置电路，信号通过所述输入电路进入放大单元电路，所述栅极偏置电路对输入信号进行调节，所述放大单元电路采用共源共栅结构对信号进行放大，所述输出电路输出级联放大后的信号，所述漏极偏置电路对输出信号进行调节。

技术领域

本发明属于分布式放大器优化设计的技术领域，尤其涉及一种石墨烯分布式放大器。

背景技术

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构材料，这种特殊的晶体结构使石墨烯具有超薄、超高电子迁移率、超高饱和漂移速度和超高热导率等特性。石墨烯是一种电学性能良好的半导体材料，其载流子典型饱和漂移速度为5×107cm/s，载流子迁移率大于2×105cm2/V·s，是目前已知的半导体材料中迁移率最高的材料，在微电子射频领域具有广泛的应用前景。

分布式放大器具有平坦的增益、较好的增益带宽积和良好的输入输出匹配，是目前普遍应用的超宽带电路设计方法。分布式放大器的每一级放大单元都产生一定的增益，并且分布在整个工作带宽内，而放大器的总增益则等于各级放大单元的增益之和，这与级联放大器总增益等于各级增益之积的情况有所不同。

现有的石墨烯分布式放大器一般采用分布式LC网络制成栅极传输线和漏极传输线，使石墨烯晶体管栅极和漏极的寄生电容和电阻分别与栅极线和漏极线构成了人工传输线，即晶体管的寄生参数已经成为传输线的一部分，而不再限制晶体管的增益带宽积，所以该分布式放大器具有较大的工作带宽。现有的石墨烯分布式放大器的设计方法虽能提高增益带宽积，但仍有很大的改进空间，其增益带宽积需要进一步提高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种石墨烯分布式放大器，通过改进电路结构，采用共源共栅结构，进一步提高了石墨烯分布式放大器的增益带宽积。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种石墨烯分布式放大器。

一种石墨烯分布式放大器，包括：同一衬底上设置的输入电路、若干级联的放大单元电路、输出电路、栅极偏置电路和漏极偏置电路，所述输入电路、漏极偏置电路分别连接第一级放大单元电路的栅极和漏级，最后一级放大单元电路的漏级和栅极分别连接输出电路和栅极偏置电路，信号通过所述输入电路进入放大单元电路，所述栅极偏置电路对输入信号进行调节，所述放大单元电路采用共源共栅结构对信号进行放大，所述输出电路输出级联放大后的信号，所述漏极偏置电路对输出信号进行调节。

进一步地，所述输入电路包括输入栅极片外电感，采用微带结构或共面波导结构，分别连接输入端口和第一级放大单元电路。

进一步地，所述输入栅极片外电感的长度和宽度可调节。

进一步地，石墨烯分布式放大器的总增益等于各级放大单元电路的增益之和，石墨烯分布式放大器的总增益通过改变放大单元电路个数调节。

进一步地，所述放大单元电路包括第一石墨烯场效应晶体管和第二石墨烯场效应晶体管，所述第一石墨烯场效应晶体管的漏极传输线上设置两个电感，所述第一石墨烯场效应晶体管的栅极设置匹配电阻和电容，所述第一石墨烯场效应晶体管的源极连接所述第二石墨烯场效应晶体管的漏级，所述第二石墨烯场效应晶体管的栅极传输线上设置两个栅极片外电感。

进一步地，所述第一石墨烯场效应晶体管的漏极电容并联电容，且设置一电阻与该电容串联。

进一步地，所述输出电路包括输出电感，采用微带结构或共面波导结构，分别连接最后一级放大单元电路和输出端口。

进一步地，所述输出电感的长度和宽度可调节。