一种振荡电路与振荡芯片的制作方法

1.本技术涉及射频技术领域，具体而言，涉及一种振荡电路与振荡芯片。


背景技术：

2.共振隧穿二极管(rtd)，以其特有的共振隧穿效应，以及较小的寄生参数，使其从0ghz到太赫兹频段都具有负阻效应，因此适合作为太赫兹频段的振荡器。常见的单片电路(mmic)设计方法，采用共面波导短截线和rtd自身寄生电容形成谐振结构产生太赫兹波，可做为30～300ghz的太赫兹源。
3.目前rtd器件一般应用于振荡电路中，为了产生较高的输出功率，往往采用较大负电导的rtd器件，因此为了使得电路低频稳定，要采用极小的稳定电阻并联到电极两端，容易引起整个电路短路。
4.综上所述，现有技术中存在高功率振荡电路中稳定电阻的阻值较小，容易引起整个电路短路的问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种振荡电路与振荡芯片，以解决现有技术中存在的高功率振荡电路中稳定电阻的阻值较小，容易引起整个电路短路的问题。
6.为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
7.一方面，本技术实施例提供一种振荡电路，所述振荡电路包括第一rtd振荡模块与第二rtd振荡模块，所述第一rtd振荡模块包括第一稳定电阻，所述第二rtd振荡模块包括第二稳定电阻；其中，
8.所述第一rtd振荡模块与所述第二rtd振荡模块并联，以提升所述第一稳定电阻与所述第二稳定电阻的阻值。
9.可选地，所述第一rtd振荡模块与所述第二rtd振荡模块对称设置。
10.可选地，所述第一rtd振荡模块包括第一电源、第一寄生电感、第一rtd器件、第一旁路电容、传输线电感以及第一隔直电容，所述第一电源的正极分别与所述第一稳定电阻、所述第一旁路电容以及所述传输线电感的一端电连接，所述第一稳定电阻、所述第一旁路电容的另一端分别与所述第一寄生电感的一端、所述第一rtd器件的阴极以及所述第一隔直电容连接，所述第一寄生电感的另一端与所述第一电源的负极电连接，所述纯传输线电感的另一端与所述第一rtd器件的阳极电连接，所述第一隔直电容的另一端用于连接第一负载。
11.可选地，所述第二rtd振荡模块包括第二电源、第二寄生电感、第二rtd器件、第二旁路电容以及第二隔直电容，所述第二电源的正极分别与所述第二稳定电阻、所述第二旁路电容以及所述传输线电感的一端电连接，所述第二稳定电阻、所述第二旁路电容的另一端分别与所述第二寄生电感的一端、所述第二rtd器件的阴极以及所述第二隔直电容连接，所述第二寄生电感的另一端与所述第二电源的负极电连接，所述纯传输线电感的另一端与
所述第二rtd器件的阳极电连接，所述第二隔直电容的另一端用于连接第二负载。
12.可选地，所述第一rtd器件与所述第二rtd器件的截面积均为5um2。
13.可选地，所述振荡电路还包括第三隔直电容，所述第三隔直电容的一端与所述第一稳定电阻电连接，所述第三隔直电容的另一端接地。
14.可选地，所述第一稳定电阻与所述第二稳定电阻的阻值为11ohm。
15.另一方面，本技术实施例还提供了一种振荡芯片，所述振荡芯片包括衬底与上述的振荡电路，所述振荡电路集成于所述衬底上。
16.相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：
17.本技术提供了一种振荡电路与振荡芯片，该振荡电路包括第一rtd振荡模块与第二rtd振荡模块，第一rtd振荡模块包括第一稳定电阻，第二rtd振荡模块包括第二稳定电阻；其中，第一rtd振荡模块与第二rtd振荡模块并联，以提升第一稳定电阻与第二稳定电阻的阻值。本技术采用将两个rtd振荡模块的方式，在提升振荡电路输出功率的基础上，提升了稳定电阻的阻值，进而不易在高振荡输出功率下出现稳定电阻的阻值较小引起电路短路的问题。
18.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
19.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。
20.图1为现有技术中提供的振荡电路的电路示意图。
21.图2为本技术实施例提供的振荡电路的模块示意图。
22.图3为本技术实施例提供的振荡电路的电路示意图。
23.图4为本技术实施例提供的共振隧穿二极管器件的负阻i
‑
v曲线。
24.图5为本技术实施例提供的振荡电路子在衬底上的布局示意图。
25.图中：100
‑
振荡电路；110
‑
第一rtd振荡模块；120
‑
第二rtd振荡模块。
具体实施方式
26.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。
27.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。
28.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。
29.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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
31.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.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。
33.正如背景技术中所述，目前rtd器件(共振隧穿二极管)一般应用于振荡电路中，振荡电路中包括稳定电阻，在高振荡输出功率下，当前振荡电路的稳定电阻的阻值一般较小，容易引起整个电路短路。
34.如图1所示，为现有技术的振荡电路的示意图，其中，rtd器件作为负阻原件，lb为电源线等外围寄生电感，re为稳定电阻，ce为射频旁路电容，l为谐振电感，dc
‑
block为隔直电容。
35.其中，振荡电路功率与rtd器件面积成正比，若需提升振荡电路功率，需要提升rtd面积，但为了电路低频稳定，稳定电阻re也会减小，极小的re会很容易引起整个电路短路。
36.有鉴于此，本技术提供了一种振荡电路，通过将两个振荡模块并联的方式，实现提升稳定电阻的阻值的目的。
37.下面对本技术所述的振荡电路100进行示例性说明：
38.作为一种可选的实现方式，请参阅图2，该振荡电路100包括第一rtd振荡模块110与第二rtd振荡模块120，第一rtd振荡模块110包括第一稳定电阻，第二rtd振荡模块120包括第二稳定电阻；其中，第一rtd振荡模块110与第二rtd振荡模块120并联，以提升第一稳定电阻与第二稳定电阻的阻值。
39.可以理解地，由于造成电路短路的原因是稳定电阻的阻值较小，因此当设置第一rtd振荡模块110与第二rtd振荡模块120并联，第一稳定电阻与第二稳定电阻的阻值均得以提升后，可以在提升输出功率的基础上，避免在高振荡输出功率下出现第一稳定电阻与第二稳定电阻的阻值较小导致整个电路短路的情况。
40.为了使电路设计更加简单，同时在实际使用过程中，振荡电路100占用的面积更小，作为一种可选的实现方式，第一rtd振荡模块110与第二rtd振荡模块120对称设置。
41.可选得，请参阅图3，第一rtd振荡模块110包括第一寄生电感lb1、第一rtd器件rtd1、第一旁路电容ce1、传输线电感l以及第一隔直电容c
‑
block1，第一稳定电阻re1、第一旁路电容ce1以及传输线电感l的一端均与第一电源vbias1的正极电连接，第一稳定电阻re1、第一旁路电容ce1的另一端分别与第一寄生电感lb1的一端、第一rtd器件rtd1的阴极以及第一隔直电容c
‑
block1连接，第一寄生电感lb1的另一端与第一电源vbias1的负极电连接，纯传输线电感l的另一端与第一rtd器件rtd1的阳极电连接，第一隔直电容c
‑
block1的另一端用于连接第一负载。
42.在此基础上，第二rtd振荡模块120包括第二寄生电感lb2、第二rtd器件rtd2、第二旁路电容ce2以及第二隔直电容c
‑
block2，第二稳定电阻re2、第二旁路电容ce2以及传输线电感l的一端均与第二电源vbias2的正极电连接，第二稳定电阻re2、第二旁路电容ce2的另一端分别与第二寄生电感lb2的一端、第二rtd器件rtd2的阴极以及第二隔直电容c
‑
block2连接，第二寄生电感lb2的另一端与第二电源vbias2的负极电连接，纯传输线电感l的另一端与第二rtd器件rtd2的阳极电连接，第二隔直电容c
‑
block2的另一端用于连接第二负载。
43.即本技术中，第一rtd振荡模块110与第二rtd振荡模块120之间共用同一传输线电感l，进而在采用两个rtd振荡模块并联合成提升输出功率的基础上，能够使整个振荡电路100的面积最小化，利于实际应用。
44.其中，第一稳定电阻re1与第二稳定电阻re2用于抑制低频寄生振荡；第一旁路电容ce1与第二旁路电容ce2用于隔离高频振荡信号与直流供电；传输线电感l为短路传输线提供的电感，与第一rtd器件rtd1、第二rtd器件rtd2自身的结电容形成选频网络。该振荡电路100的振荡频率其中，c为rtd器件自身的结电容。
45.在一种可能的实现方式中，振荡电路100还包括第三隔直电容与第四隔直电容，第三隔直电容的一端与第一稳定电阻电连接，第三隔直电容的另一端接地。第四隔直电容的一端与第二稳定电阻电连接，第四隔直电容的另一端接地。通过设置实现第三隔直电容与第四隔直电容，可以实现隔离直流的作用，使得电路稳定不存在直流功耗。
46.下面对现有的振荡电路与本技术提供的振荡电路进行比较：
47.现有的振荡电路中，假设使用单级rtd器件输出功率(10um2)产生大功率rtd输出，此时需要单个5.5ohm的稳定电阻，加工工艺波动等因素，导致极大的短路风险。
48.而当采用本技术提供的振荡电路时，可以采用对称两路功率合成，可采取两个相对较大的电阻并联。其中，首先基于已有共振隧穿二极管器件(rtd)，通过半导体参数分析仪获得其负阻i
‑
v曲线，rtd器件的i
‑
v曲线如图4所示，其中峰值电流密度为4.8ma/um2，峰谷电流值差δi为3.6ma，负阻电压区间δv为0.2v，因此负阻为18ms/um2,同时获得二极管的结电容c为5ff/um2与结电阻r为5ω*um2。选取第一rtd器件与第二rtd器件的结区面积均为5um2，则总电容为50ff。谐振电路振荡频率公式由此可以推出所需电感分量l。电感量l由短路传输线提供，线长为l，计算公式为其中f为振荡频率
40ghz，z为该传输线的特征阻抗。得到l为150um。线宽为20um，特征阻抗为70欧姆。5um2rtd器件可得到其90ms,因此所需要的稳定电阻re数值为1/90ms＝11欧姆。旁路电容ce取该频段相对大的值，为40pf。
49.与传统采用单级rtd器件相比，本技术提供的振荡电路100中的第一稳定电阻与第二稳定的电阻的阻值得到了提升，因此不易出现电路短路的问题。
50.在上述实现方式的基础上，本技术实施例还提供了一种振荡芯片，该振荡芯片包括衬底与上述的振荡电路，振荡电路集成于衬底上。
51.如图5所示，为振荡电路子在衬底上的布局示意图，由图可知，衬底包括第一半区与第二半区(图示上半区与下半区)，第一半区与第二半区对称设置，且第一rtd振荡模块集成于第一半区，第二rtd振荡模块集成于第二半区。
52.综上所述，本技术提供了一种振荡电路与振荡芯片，该振荡电路包括第一rtd振荡模块与第二rtd振荡模块，第一rtd振荡模块包括第一稳定电阻，第二rtd振荡模块包括第二稳定电阻；其中，第一rtd振荡模块与第二rtd振荡模块并联，以提升第一稳定电阻与第二稳定电阻的阻值。本技术采用将两个rtd振荡模块的方式，在提升振荡电路输出功率的基础上，提升了稳定电阻的阻值，进而不易在高振荡输出功率下出现稳定电阻的阻值较小引起电路短路的问题。
53.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。
54.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。