本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)嵌有源電感的異構(gòu)集成baw體聲波射頻濾波器。

背景技術(shù)：

1、在薄膜體聲波（baw）射頻濾波器中，優(yōu)于特殊零點(diǎn)抑制、阻抗匹配、插損降低等的濾波特性需求，經(jīng)常會使用的電感器件，目前baw射頻濾波器中采用的為無源電感。無源電感主要有以下缺點(diǎn)：（1）品質(zhì)因數(shù)低，品質(zhì)因數(shù)的大小是衡量電感性能的重要指標(biāo)之一，品質(zhì)因數(shù)高的電感意味著更低的儲能損耗和更佳的頻率選擇性。在一般情況下，片上無源電感的品質(zhì)因數(shù)在10左右，無源電感的品質(zhì)因數(shù)低，這嚴(yán)重降低了射頻濾波器的滾降特性、帶外抑制和帶內(nèi)插損，相對的，有源電感的q值在100-1000左右。（2）無源電感的電感值小，占用芯片面積大，不利于集成等缺點(diǎn)，一個(gè)3nh的無源電感會占用50um*50um左右的硅片面積，考慮到成本，一般很難做到大于20nh的無源電感，而有源電感面積非常小，同樣感值下面積只有無源電感的1/100-1/1000，而且電感量可以電調(diào)，這使得有源電感成為了一大研究熱點(diǎn)，但是目前還沒有研究將有源電感集成在baw射頻濾波器中。

2、公開號為cn111200418a的專利申請公開了一種體聲波濾波器和信號處理設(shè)備，涉及濾波器領(lǐng)域。該體聲波濾波器包括一條串聯(lián)支路和多條并聯(lián)支路；所述串聯(lián)支路由若干串聯(lián)體聲波諧振器依次相連組成；相鄰兩個(gè)所述串聯(lián)體聲波諧振器之間的連接節(jié)點(diǎn)上連接一條所述并聯(lián)支路；每條并聯(lián)支路包括第一并聯(lián)體聲波諧振器、第二并聯(lián)體聲波諧振器和第一電感，所述第一并聯(lián)體聲波諧振器、所述第二并聯(lián)體聲波諧振器和所述第一電感依次串聯(lián)，并且所述第二并聯(lián)體聲波諧振器和所述第一電感同時(shí)與至少一個(gè)所述第二電感并聯(lián)；至少兩個(gè)相鄰的、與不同并聯(lián)支路連接的所述第二電感之間存在互感；所述第一電感和所述第二電感均接地。該專利申請改善了體聲波濾波器的帶外抑制。但該專利申請使用的電感為無源電感。

3、公開號為cn208158552u的專利申請公開了一種高品質(zhì)因數(shù)的有源電感，該有源電感是在共源共柵接地有源電感的基礎(chǔ)上添加一個(gè)片上電容，具體包括：第一跨導(dǎo)放大器、第二跨導(dǎo)放大器、反饋電阻、第一電流源、第二電流源和片上電容；所述第一、第二電流源分別為第一、第二跨導(dǎo)放大器提供偏置電流；由兩個(gè)晶體管堆疊起來的共源共柵電路構(gòu)成所述第二跨導(dǎo)放大器，提高了放大器的增益，從而減小有源電感的損耗；所述反饋電阻連接在第一跨導(dǎo)放大器的輸入和第二跨導(dǎo)放大器的輸出之間，提高了有源電感的品質(zhì)因數(shù)；在第二跨導(dǎo)放大器的共柵極晶體管的柵極-源極之間加入片上電容，增大等效電感值和減小串聯(lián)等效電阻，從而提高有源電感的品質(zhì)因數(shù)。但該專利申請公開的有源電感的q值較低且能夠做到的感值的下限較高，與baw射頻濾波器匹配度較差，且該有源電感所占的面積較高，無法用于baw射頻濾波器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種內(nèi)嵌有源電感的異構(gòu)集成baw體聲波射頻濾波器，該異構(gòu)集成baw體聲波射頻濾波器包括具有較小的體積、較高的q值和感值便捷調(diào)控的有源電感，使得本發(fā)明提供的baw射頻濾波器品質(zhì)較高，集成度較好。

2、本發(fā)明提供了一種內(nèi)嵌有源電感的異構(gòu)集成baw體聲波射頻濾波器，包括串聯(lián)干路和多個(gè)并聯(lián)支路，所述并聯(lián)支路連接在所述串聯(lián)干路和地線之間；

3、所述串聯(lián)干路包括多個(gè)依次串聯(lián)的串聯(lián)體聲波諧振器；

4、所述并聯(lián)支路之間至少間隔一個(gè)串聯(lián)體聲波諧振器，所述并聯(lián)支路包括串聯(lián)的并聯(lián)體聲波諧振器和電感器件，其中，在至少一個(gè)并聯(lián)支路上或串聯(lián)支路上的電感器件為有源電感器件。

5、優(yōu)選地，所述有源電感器件，包括：

6、第一nmos管的柵極連接第三nmos管的漏極，所述第一nmos管的源極接地，所述第一nmos管的漏極分別連接有源電感的輸入端和第一電流源的漏極；

7、第二nmos管的柵極連接有源電感的輸出端，所述第二nmos管的源極接地，所述第二nmos管的漏極分別連接第三nmos管的柵極和電阻器的一端；

8、第三nmos管的漏極還連接第二電流源的漏極，所述第三nmos管的源極接地；

9、所述第一電流源的源極、第二電流源的源極和電阻器的另一端分別連接電源vdd。

10、本發(fā)明將第一nmos管作為正跨導(dǎo)放大器使用，將第二nmos管和第三nmos管作為負(fù)跨導(dǎo)放大器使用，通過第一nmos管和第三nmos管的柵漏互聯(lián)得到有源電感，并通過調(diào)控施加在第一電流源和第二電流源的偏置電壓，以及電阻器的電阻值，較為簡單、高效的對有源電感的感值進(jìn)行調(diào)節(jié)。且本發(fā)明提供的有源電感的q值較高，面積較小。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)施加在第一電流源的偏置電壓來調(diào)控第一nmos管構(gòu)建的正跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)值，通過調(diào)節(jié)施加在第二電流源的偏置電壓和/或電阻器的電阻值實(shí)現(xiàn)對負(fù)跨導(dǎo)放大器的跨導(dǎo)值的調(diào)控，基于上述調(diào)控以便于較為高效的實(shí)現(xiàn)對感值的調(diào)控。

12、與cn208158552u公開的有源電感相比，該專利的有源電感只有一級放大結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明提供的有源電感則使用兩級放大結(jié)構(gòu)，這使得本發(fā)明提供的有源電感增益更大，能做到感值更低，更加適合應(yīng)用于射頻濾波器中。其次，該專利的電感q值最高只能達(dá)到724.4，而且高q值的頻率范圍較窄，而本發(fā)明提供的有源電感q值能達(dá)到幾千以上，而且高q值范圍大，能完美的與射頻濾波器匹配。此外，該專利的有源電感包含兩個(gè)電流源外加一個(gè)需要電壓偏置的nmos管和一個(gè)電容，而本發(fā)明提供的有源電感只需要偏置兩處電流源即可，本發(fā)明提供的有源電感所需面積更小，可以用于baw射頻濾波器的單芯片異構(gòu)集成。

13、本發(fā)明還通過降低有源電感阻抗的實(shí)部提升了有源電感的q值。本發(fā)明提供的輸入端接第二nmos管的柵極，然后第二nmos管漏極接電阻器將信號放大后輸送到第三nmos管的柵極，第三nmos管再次將信號放大并傳送到第一nmos管柵極。這是個(gè)兩級放大結(jié)構(gòu)，每一級放大，高頻信號的相位比前一級就滯后一部分，如果相位滯后超過一定值，這個(gè)有源電感的阻抗實(shí)部就會變成負(fù)數(shù)，那么在阻抗實(shí)部由正數(shù)變?yōu)樨?fù)數(shù)的過程中，通過一定的電路參數(shù)設(shè)置，可以使阻抗為正數(shù)但很逼近零，而q值等于虛部除以實(shí)部，所以這樣即使感值低的情況下依然可以達(dá)到很高的q值。

14、優(yōu)選地，所述第一電流源用于向第一nmos管提供第一偏置電流。

15、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一電流源為第一pmos管，所述第一pmos管的漏極與第一nmos管的漏極連接，所述第一pmos管的源極與電源vdd連接，在第一pmos管的柵極上施加第一偏置電壓，使得第一pmos管向第一nmos管提供第一偏置電流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對第一偏置電壓的調(diào)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)微調(diào)感值。

16、本發(fā)明調(diào)節(jié)第一偏置電壓能夠調(diào)節(jié)第一pmos管的電流，這個(gè)電流也就是第一nmos管的偏置電流，第一nmos管的偏置電流設(shè)定相比第二nmos管和第三nmos管的電流大得多，而晶體管的跨導(dǎo)正比于其電流大小，所以第一nmos管本身的跨導(dǎo)也比第二nmos管和第三nmos管大得多，因此通過調(diào)節(jié)第一偏置電壓導(dǎo)致第一nmos管跨導(dǎo)的變化自然不如第二偏置電壓導(dǎo)致第三nmos管跨導(dǎo)變化的那么劇烈，又因?yàn)殡姼懈兄蹬c第一nmos管、第二nmos管和第三nmos管的跨導(dǎo)成反比，所以調(diào)節(jié)第一偏置電壓會導(dǎo)致電感感值的小幅度變化。

17、優(yōu)選地，所述第二電流源用于向第二nmos管提供第二偏置電流。

18、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第二電流源為第二pmos管，所述第二pmos管的漏極與第三nmos管的漏極連接，所述第二pmos管的源極與電源vdd連接，在第二pmos管的柵極上施加第二偏置電壓，使得第二pmos管向第二nmos管提供第一偏置電流。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對第二偏置電壓的調(diào)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)大調(diào)感值，第三nmos管的偏置電流設(shè)定比第一nmos管要小的多，因此其本身跨導(dǎo)也比第一nmos管小，所以調(diào)節(jié)第二偏置電壓，從而引起第二pmos管和第三nmos管電流大小改變，進(jìn)一步導(dǎo)致第三nmos管跨導(dǎo)變化，這個(gè)變化量相對本身就小的跨導(dǎo)值來說就比較劇烈，最終導(dǎo)致受跨導(dǎo)控制的電感感值的變化也比較劇烈。

20、優(yōu)選地，通過對施加在第一電流源的偏置電壓、施加在第二電流源的偏置電壓、電阻器的阻值中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行調(diào)控，使得所述有源電感的感值為0.45nh-10nhz。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的有源電感即使晶體管參數(shù)固定，只依靠調(diào)調(diào)控偏置電壓和電阻值，依然可以達(dá)到最小約0.45nh,最大可到10nh的電感。

22、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述有源電感的面積為500-800平方微米。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

24、本發(fā)明將baw射頻濾波器中的無源電感替換成有源電感，替換前后的體聲波濾波器的s21曲線在通帶內(nèi)的插入損耗相差不大，帶有源電感的baw濾波器在通帶兩端附近的帶外抑制更好，因此本發(fā)明提供的有源電感能夠用于體聲波濾波器中電感的替換，從而解決體聲波濾波器體積過大，難以集成的問題，以及電感值不易調(diào)節(jié)的問題。