CN116317988B - 一种可重构宽带低噪声放大器 - Google Patents
一种可重构宽带低噪声放大器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116317988B CN116317988B CN202310588028.0A CN202310588028A CN116317988B CN 116317988 B CN116317988 B CN 116317988B CN 202310588028 A CN202310588028 A CN 202310588028A CN 116317988 B CN116317988 B CN 116317988B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor
- circuit
- amplifying
- transistor
- inductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 50
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 167
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 101100206915 Arabidopsis thaliana TL17 gene Proteins 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- YWXYYJSYQOXTPL-SLPGGIOYSA-N isosorbide mononitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[C@@H]1CO[C@@H]2[C@@H](O)CO[C@@H]21 YWXYYJSYQOXTPL-SLPGGIOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
- H03F1/565—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
- H03F1/342—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback in field-effect transistor amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/294—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a low noise amplifier [LNA]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Abstract
本发明涉及低噪声放大器技术领域，尤其涉及一种可重构宽带低噪声放大器。包括：级联的多级输入放大网络；每级输入放大网络包括：放大匹配电路、反馈开关电路和放大电路；放大匹配电路与放大电路连接；反馈开关电路与放大匹配电路电磁耦合、并与放大电路连接，用于根据预设指令重构放大匹配电路和放大电路之间的电路状态，还用于通过调节电磁耦合的强弱调节电路状态与信号的匹配程度；本发明能够通过反馈开关电路实现电路状态重构，进而能够在功率匹配的同时调整不同频段下的最优增益、噪声系数、线性度以及反射系数；还能通过调节耦合关系的强弱来使得对重构电路状态进行调节。
Description
技术领域
本发明涉及低噪声放大器技术领域，尤其涉及一种可重构宽带低噪声放大器。
背景技术
低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)，是一种噪声系数很低的放大器，它通过尽可能减小系统噪声对被放大信号的干扰来输出较高的信噪比，能够有效提高接收器的灵敏度；做为射频前端系统中最重要的组成部分之一，它通常被用作各类无线电接收机的高频、中频前置放大器，或者是高灵敏度电子探测设备的放大电路。
但是，随着无线通信技术的快速发展，一个无线通信设备往往需要面临不同的通信标准，这就为低噪声放大器提出了新的要求，可重构低噪声放大器的设计理念也因此应运而生；低噪声放大器可重构的结构能够改变其系统的工作特性，使之兼容更加复杂的工作环境，同时减小芯片面积，非常适合应用在当今多模式、多频段的通信环境中。
现存可重构宽带的低噪声放大器，尽管可以实现多种电路状态的切换，但可调性差，难以有效调节每次切换电路状态后的新频段的最优增益、噪声系数、线性度以及反射系数等性能指标，导致其无法处在最优工作状态，不能满足应用要求。
发明内容
本发明提供一种可重构宽带低噪声放大器，用于解决目前可重构宽带的低噪声放大器普遍存在的可调性差的问题。
本发明第一方面提供种可重构宽带低噪声放大器，包括：
级联的多级输入放大网络；
每级输入放大网络包括：放大匹配电路、反馈开关电路和放大电路；
所述放大匹配电路与所述放大电路连接，用于接收信号、对信号进行输入阻抗匹配以及将信号发送至所述放大电路；
所述反馈开关电路与所述放大匹配电路电磁耦合、并与所述放大电路连接，用于根据预设指令重构所述放大匹配电路和所述放大电路之间的电路状态，还用于通过调节电磁耦合的强弱调节所述电路状态与信号的匹配程度；
所述放大电路用于信号放大，并将放大后的信号发送至下一级所述输入放大网络。
具体的，所述放大匹配电路包括：
第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电磁耦合元件、第一接地端和第二接地端，其中：所述第一电容、所述第三电容和所述第一电磁耦合元件依次连接；所述第二电容的一端连接于所述第一电容和所述第三电容之间、另一端与所述第一接地端连接；所述第四电容的一端连接于所述第三电容和所述第一电磁耦合元件之间、另一端与所述第二接地端连接；
所述反馈开关电路包括：第二电磁耦合元件、第二晶体管、第五电容和第三接地端，其中：所述第二电磁耦合元件的一端与所述第二晶体管的源极连接、另一端与所述第三接地端连接；所述第二晶体管的栅极与外部电源连接，所述第二晶体管的漏极通过所述第五电容连接于所述放大电路；
所述第一电磁耦合元件与所述第二电磁耦合元件相互电磁耦合。
具体的，所述放大电路包括：第一晶体管、第一偏置单元、第二偏置单元和负反馈单元；
所述第一晶体管的栅极与所述放大匹配电路连接，用于放大信号；
所述第一晶体管的漏极与下一级所述输入放大网络连接，用于输出信号；
所述第一偏置单元与所述第一晶体管的栅极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入栅极偏置电压；
所述第二偏置单元与所述第一晶体管的漏极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入漏极偏置电压；
所述负反馈单元与所述第一晶体管的源极连接，用于改变所述第一晶体管的等效输入阻抗。
具体的，还包括：输出匹配电路；
所述输出匹配电路与多级依次连接的输入放大网络的最后一级连接，用于减小输出回波损耗；
所述输出匹配电路包括：第一输出电感、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第四接地端和第五接地端，其中：所述第一输出电感、所述第七电容和所述第九电容依次连接；所述第六电容的一端连接于所述第一输出电感和所述第七电容之间、另一端与所述第四接地端连接；所述第八电容的一端连接于所述第七电容与所述第九电容之间、另一端与所述第五接地端连接。
具体的，还包括：第十二电容和第一电阻；
所述第十二电容的一端与所述第一晶体管的栅极连接、另一端通过所述第一电阻与所述第一晶体管的漏极连接。
具体的，可覆盖频段为27GHz-77GHz的毫米波频段。
具体的，所述第二电磁耦合元件的长度可调。
具体的，所述第一电磁耦合元件和所述第二电磁耦合元件均采用传输线。
具体的，所述第一偏置单元包括：第一偏置电感、第十电容和第六接地端；所述第一偏置电感与外部电源连接，所述第十电容的一端连接于所述外部电源与所述第一偏置电感之间，另一端与所述第六接地端连接；
所述第二偏置单元包括：第二偏置电感、第十一电容和第七接地端；所述第二偏置电感与外部电源连接，所述第十一电容的一端连接于所述外部电源与所述第一偏置电感之间，另一端与所述第七接地端连接
具体的，所述负反馈单元包括：第一负反馈电感、第二负反馈电感、第八接地端和第九接地端；
所述第一负反馈电感的一端与所述第二负反馈电感的一端共同连接于所述第一晶体管的源极；
所述第一负反馈电感的另一端与所述第八接地端连接；
所述第二负反馈电感的另一端与所述第九接地端连接。
本发明的有益效果在于，本发明实施例所提供的一种可重构宽带低噪声放大器，包括：级联的多级输入放大网络；每级输入放大网络包括：放大匹配电路、反馈开关电路和放大电路；所述放大匹配电路与所述放大电路连接，用于接收信号、对信号进行输入阻抗匹配以及将信号发送至所述放大电路；所述反馈开关电路与所述放大匹配电路电磁耦合、并与所述放大电路连接，用于根据预设指令重构所述放大匹配电路和所述放大电路之间的电路状态，还用于通过调节电磁耦合的强弱调节所述电路状态与信号的匹配程度；所述放大电路用于信号放大，并将放大后的信号发送至下一级所述输入放大网络。
本发明所提供的一种可重构宽带低噪声放大器，能够通过本级输入放大网络中的放大匹配电路进行阻抗匹配，然后通过放大电路对信号进行放大后，将信号输出至下一级输入放大网络；当需要针对不同频段的信号进行放大时，则通过预设指令控制反馈开关电路接通，此时，反馈开关电路与放大匹配电路之间的电磁耦合作用使得放大匹配电路和放大电路之间的电路状态实现重构，进而能够在进行功率匹配的同时调整不同频段下的最优增益、噪声系数、线性度以及反射系数；进一步的，通过调节耦合关系的强弱来使得对重构电路状态进行调节，使得本发明所提供的可重构宽带低噪声放大器能够进一步提升包括最优增益、噪声系数、线性度以及反射系数在内的性能指标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种可重构宽带低噪声放大器结构示意图；
图2为可重构宽带低噪声放大器具体结构示意图；
图3为耦合结构示意图；
图4为可重构宽带低噪声放大器的输出匹配电路结构示意图；
图5为电容电阻并联反馈电路示意图；
图6为带源极电感的GaN高电子迁移率晶体管等效模型；
图7为宽带低噪声放大器的稳定性处理拓扑示意图；
图8为双源极反馈电感结构示意图；
图9为一种三级可重构宽带低噪声放大器结构示意图；
图10为一种三级可重构宽带低噪声放大器详细结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明提供第一方面提供一种可重构宽带低噪声放大器，包括：级联的多级输入放大网络；
每级输入放大网络包括：放大匹配电路、反馈开关电路和放大电路；
放大匹配电路与放大电路连接，用于接收信号、对信号进行输入阻抗匹配以及将信号发送至放大电路；
反馈开关电路与放大电路连接，并与放大匹配电路电磁耦合，用于根据预设指令重构放大匹配电路和放大电路之间的电路状态，还用于通过调节电磁耦合的强弱调节电路状态与信号的匹配程度；
放大电路用于信号放大，并将放大后的信号发送至下一级输入放大网络。
在具体实施过程中，通过本级输入放大网络中的放大匹配电路进行阻抗匹配，然后通过放大电路对信号进行放大后，将信号输出至下一级输入放大网络；当需要针对不同频段的信号进行放大时，则通过预设指令控制反馈开关电路接通，此时，反馈开关电路与放大匹配电路之间的电磁耦合作用使得放大匹配电路和放大电路之间的电路状态实现重构，进而能够在进行功率匹配的同时调整不同频段下的最优增益、噪声系数、线性度以及反射系数；进一步的，通过调节耦合关系的强弱来使得对重构电路状态进行调节，使得本发明所提供的可重构宽带低噪声放大器能够进一步提升包括最优增益、噪声系数、线性度以及反射系数在内的性能指标。
在本发明的一个更具体的实施例中，如图2和图3所示，在前述实施例的基础上，放大匹配电路包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电磁耦合元件TL1、第一接地端D1和第二接地端D2，其中：
第一电容C1、第三电容C3和第一电磁耦合元件TL1依次连接；
第二电容C2的一端连接于第一电容C1和第三电容之间C3、另一端与第一接地端D1连接；
第四电容的一端连接于第三电容C3和第一电磁耦合元件TL1之间、另一端与第二接地端D2连接；
反馈开关电路包括：第二电磁耦合元件TL2、第二晶体管M2、第五电容C5和第三接地端D3，其中：
第二电磁耦合元件TL2的一端与第二晶体管M2的源极连接、另一端与第三接地端D3连接；
第二晶体管M2的栅极与外部电源连接，第二晶体管M2的漏极通过第五电容C5连接于放大电路；
第一电磁耦合元件TL1与第二电磁耦合元件TL2相互电磁耦合。
本实施例所提供的放大匹配电路可以看作由一个T型结构电路串联一个L型结构电路，用于进行阻抗匹配；
在具体实施过程中，通过预设指令控制外部电源向第二晶体管的栅极的施加导通电压，控制第二晶体管导通，进而使得反馈开关电路与放大匹配电路产生电磁耦合，实现了电路重构。
由于本发明所提供的低噪声放大器由多级输入放大网络构成，因而可以通过改变每级输入放大网络中反馈开关电路的通断，实现多种电路状态的切换，进而能够适应多种不同频段的信号；
具体的，由于每一级输入放大网络都能通过改变输入放大网络中反馈开关电路的通断实现两种电路状态，因此多级放大网络共能提供2n个电路状态；
其中：n代表输入放大网络的级数。
在本发明的一个具体的实施例中，第一电磁耦合元件和第二电磁耦合元件均为耦合电感；
在本发明的另一个可选的实施例中，第一电磁耦合元件和第二电磁耦合元件均采用传输线，进行耦合；
在一个具体的实施例中，可以通过改变第一电磁耦合元件的长度来调节耦合电磁耦合的强弱。
在本发明的一个具体的实施例中，如图2所示，放大电路包括：第一晶体管、第一偏置单元、第二偏置单元和负反馈单元；
第一晶体管M1的栅极与放大匹配电路连接，用于放大信号；
第一晶体管M1的漏极与下一级输入放大网络连接，用于输出放大后的信号；
第一偏置单元与第一晶体管的栅极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入栅极偏置电压；
第二偏置单元与第一晶体管的漏极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入漏极偏置电压；
负反馈单元与第一晶体管的源极连接，用于改变第一晶体管的等效输入阻抗。
具体的，第一晶体管M1的栅极与第一电磁耦合元件TL1连接。
在本发明的一个具体的实施例中，本发明的第一晶体管为氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）。
在本发明的一个更具体的实施例中，如图4所示，在前述实施例的基础上，本发明所提供的一种可重构宽带低噪声放大器还包括：输出匹配电路；
输出匹配电路与多级依次连接的输入放大网络的最后一级连接，用于减小输出回波损耗；
输出匹配电路包括：第一输出电感L1、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第四接地端D4和第五接地端D5，其中：
第一输出电感L1、第七电容C7和第九电容C9依次连接；第六电容C6的一端连接于第一输出电感L1和第七电容C7之间、另一端与第四接地端D4连接；
第八电容C8的一端连接于第七电容C7与第九电容C9之间、另一端与第五接地端D5连接。
在一个更具体的实施例中，输出匹配电路中的第一输出电感L1与最后一级输入放大网络中放大电路的第一晶体管M1的漏极连接。
在具体实施过程中，匹配电路可以看作由一个T型结构电路串联一个L型结构电路，用于通过减小反射系数进而减小输出回波损耗。
本发明还提供一个更具体实施例，在前述实施例的基础上，本发明所提供的一种可重构宽带低噪声放大器还包括：第十二电容C12和第一电阻R1；
第十二电容C12的一端与第一晶体管M1的栅极连接、另一端通过第一电阻R1与第一晶体管M1的漏极连接。
如图5所示，第十二电容C12和第一电阻R1的引入能够适当的提升可重构宽带低噪声放大器的带宽，还能够增加跨导g m 的值、提高系统稳定性，但是由于该结构噪声系数较差，因此通过将该结构设置于输出匹配电路，能够在提升带宽的同时保证尽可能低的系统噪声。
在本发明的一个更具体的实施例中，第一偏置单元包括：第一偏置电感BL1、第十电容C10和第六接地端D6；第一偏置电感BL1与外部电源Vg1连接，第十电容C10的一端连接于外部电源Vg1与第一偏置电感BL1之间，另一端与第六接地端D6连接；
第二偏置单元包括：第二偏置电感BL2、第十一电容C11和第七接地端D7；第二偏置电感BL2与外部电源Vg2连接，第十一电容C11的一端连接于外部电源与第一偏置电感BL1之间，另一端与第七接地端D7连接。
具体的，反馈开关电路中第二晶体管的漏极通过所述第五电容C5连接于所述放大电路。
在本实施例中对第一偏置单元和第二偏置单元的作用进行分析，如图6所示，本实施例采用氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）进行举例如下：
GaN HEMT的π型双端口网络可以简单地表示为y参数矩阵：
；
其中Y A 表示C gs 与R i 串联后的导纳；Y B 表示C gd 的导纳，Y C 表示R ds 与C ds 并联后的导纳；
与压控电流源并联连接后，本征Y参数模型可以写为：
；
本征S参数中的反向增益S 12为：
；
在上式中Z 0为氮化镓HEMT的特征阻抗；
反向增益主要是由C gd 导致的，这引入了潜在的不稳定因素，也限制了高频性能；
在本实施例中，如图7所示，通过第一偏置单元和第二偏置单元构成射频扼流线圈（RF choke），来尽量消除Miller电容C gd 的影响，同时，该结构还可以有效阻上式中的α信号流路，阻止射频信号进入偏置电路，防止射频信号与电源发生耦合。
在本发明的另一个具体的实施例中，如图8所示，负反馈单元包括：第一负反馈电感FL1、第二负反馈电感FL2、第八接地端D8和第九接地端D9；
第一负反馈电感FL1的一端与第二负反馈电感FL2的一端共同连接于第一晶体管的源极M1；
第一负反馈电感FL1的另一端与第八接地端D8连接；
第二负反馈电感FL2的另一端与第九接地端D9连接。
本实施例的负反馈单元采用了一种特殊的双源极反馈电感结构，将两个电感传输线添加到本发明的每一级放大器的源极上，改变晶体管的等效输入阻抗；相比与单一的源极反馈电感，该结构可以使得整体放大器在做匹配时变得更加适用，可以在保持良好增益的同时实现较低的噪声系数。
如图6所示，GaN HEMT的等效输入电阻可以表示为：
；
当时，根据上式，Z in 可以被表示为：
；
其中阻抗的实部为：
；
阻抗的虚部为：
；
上式中：R i 为GaN HEMT的沟道电阻，C gs 为GaN HEMT的栅源电容，C gd 为GaN HEMT的栅漏电容，C ds 为GaN HEMT的漏源电容，g m 为GaN HEMT的本征跨导，R ds 为GaN HEMT的漏源电阻，L S 为接入GaN HEMT的电感值，表示GaN HEMT工作的中心频率；
通过以上的分析可以得到本发明中使用的源极电感可以在增大输入阻抗实部的情况下，对输入阻抗的虚部产生较小的影；由于引入了可重构方案，加大了匹配的难度，而输入阻抗的实部较大，虚部较小的情况下，更容易做到阻抗匹配，分析证明了源极电感引入的效果。
在本发明的一个更具体的实施例中，本发明所提供的可重构宽带低噪声放大器的工作频段为为27GHz-77GHz的毫米波频段。
在本发明的另一个实施例中，如图9所示，还提供一种三级可重构宽带低噪声放大器，包括：输入匹配电路IMN、第一放大电路、第一级间匹配电路ISMN1、第二放大电路、第二级间匹配电路ISMN2、第三放大电路、输出匹配电路OMN、第一反馈开关电路、第二反馈开关电路、第三反馈开关电路，电容电阻并联电路，其中：
输入匹配电路IMN、第一放大电路、第一级间匹配电路ISMN1、第二放大电路、第二级间匹配电路ISMN2、第三放大电路和输出匹配电路依次连接；
输入匹配电路IMN用于接收信号、进行输入阻抗匹配降低噪声系数，并将信号发送至第一级间匹配电路ISMN；
第一级间匹配电路ISMN1和第二级间匹配电路ISMN2用于在工作时，通过使两端均为高频的高阻状态，减小杂散谐波和高次谐波；
输出匹配电路OMN用于减小反射系数并减小输出回波损耗，并输出信号；
第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路均用于信号放大；
第一放大电路、第二放大电路和第三放大电路的源极均连接有负反馈电感，第一放大电路的栅极与输入匹配电路连接、漏极与第一级间匹配电路连接，第二放大电路的栅极与第一级间匹配电路连接、漏极与第二级间匹配电路连接，第三放大电路的栅极与第二级间匹配电路连接、漏极与第三级间匹配电路连接；
第一反馈开关电路分别与输入匹配电路IMN和第一放大电路连接，用于重构输入匹配电路IMN和第一放大电路之间的电路状态；
第二反馈开关电路分别与第一级间匹配电路ISMN1和第二放大电路连接，用于重构第一级间匹配电路ISMN1和第二放大电路之间的电路状态；
第三反馈开关电路分别与第二级间匹配电路ISMN2和输出匹配电路连接，用于重构第二级间匹配电路ISMN2和输出匹配电路之间的电路状态。
具体的，如图10所示，在前述实施例的基础上，输入匹配电路包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第二电感TL2，其中：第一电容C1、第三电容C3和第二电感TL2依次连接；第二电容C2的一端连接于第一电容C1和第三电容之间C3、另一端接地；第四电容C4的一端连接于第三电容C3和第二电感TL2之间、另一端接地；
第一级间匹配电路ISMN1包括：第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8和第八电感TL8，其中：第五电容C5、第七电容C7和第八电感TL8依次连接；第六电容C6的一端连接于第五电容C5和第七电容之间C7之间、另一端接地；第八电容C8的一端连接于第三电容C7和第八电感TL8之间、另一端接地；
第二级间匹配电路ISMN2包括：
第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12和第十四电感TL14，其中：第九电容C9、第十一电容C11和第十四电感TL14依次连接；第十电容C10的一端连接于第九电容C9和第十一电容C11之间、另一端接地；第十二电容C12的一端连接于第十一电容C11和第十四电感TL11之间、另一端接地；
输出匹配电路OMN包括：第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16和第十九电感TL19，其中：第十九电感TL19、第十五电容C15和第十六电容C16依次连接；第十三电容的一端连接于地十九电感和第十五电容之间、另一端接地；第十四电容的一端连接于地十五电容和第十六电容之间、另一端接地；
第一放大电路包括：第一晶体管M1、第一偏置单元、第二偏置单元和第一负反馈单元；第一晶体管M1的栅极与第二电感TL2连接，用于放大信号；第一晶体管M1的漏极与第五电容C5连接，用于输出放大后的信号；第一偏置单元与第一晶体管M1的栅极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入栅极偏置电压；第二偏置单元与第一晶体管M1的漏极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入漏极偏置电压；第一负反馈单元与第一晶体管M1的源极连接，用于改变第一晶体管的等效输入阻抗；
具体的，第一偏置单元包括：第三电感TL3和第二十三电容C23；第三电感TL3与外部电源Vg1连接，第二十三电容C23的一端连接于外部电源Vg1与第三电感TL3之间，另一端接地；第二偏置单元包括：第四电感TL4和第十七电容C17；第四电感TL4与外部电源Vd1连接，第十七电容C17的一端连接于外部电源Vd1与第四电感TL4之间，另一端接地；
第一负反馈单元包括：第五电感TL5和第六电感TL6；第五电感TL5的一端与第六电感TL6的一端共同连接于第一晶体管M1的源极；第五电感TL5的另一端接地；第六电感TL6的另一端接地；
第二放大电路包括：第二晶体管M1、第三偏置单元、第四偏置单元和第二负反馈单元；第二晶体管M2的栅极与第八电感TL8连接，用于放大信号；第二晶体管M2的漏极与第九电容连接，用于输出放大后的信号；第三偏置单元与第二晶体管M2的栅极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入栅极偏置电压；第四偏置单元与第二晶体管M2的漏极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入漏极偏置电压；第二负反馈单元与第二晶体管M2的源极连接，用于改变第二晶体管的等效输入阻抗；
具体的，第三偏置单元包括：第九电感TL9和第二十四电容C24；第九电感TL9与外部电源Vg2连接，第二十四电容C24的一端连接于外部电源Vg2与第九电感TL9之间，另一端接地；
第四偏置单元包括：第十电感TL10和第十九电容C19；第十电感TL10与外部电源Vd2连接，第十七电容C17的一端连接于外部电源Vd2与第四电感TL4之间，另一端接地；
第二负反馈单元包括：第十一电感TL11和第十二电感TL12；第十一电感TL11的一端与第十二电感TL12的一端共同连接于第二晶体管M2的源极；第十一电感TL11的另一端接地；第十二电感TL12的另一端接地；
第三放大电路包括：第三晶体管M3、第五偏置单元、第六偏置单元和第三负反馈单元；第三晶体管M3的栅极与第十四电感TL14连接，用于放大信号；第三晶体管M3的漏极与第十九电感连接，用于输出放大后的信号；第五偏置单元与第三晶体管M3的栅极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入栅极偏置电压；第六偏置单元与第三晶体管M3的漏极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入漏极偏置电压；第三负反馈单元与第三晶体管M3的源极连接，用于改变第三晶体管的等效输入阻抗；
第五偏置单元包括：第十五电感TL15和第二十五电容C25；第十五电感TL15与外部电源Vg3连接，第二十五电容C25的一端连接于外部电源Vg3与第十五电感TL15之间，另一端接地；
第六偏置单元包括：第十八电感TL18和第二十一电容C21；第十八电感TL18与外部电源Vd3连接，第二十一电容C21的一端连接于外部电源Vd3与第十八电感TL18之间，另一端接地；
第三负反馈单元包括：第十六电感TL16和第十七电感TL17；第十六电感TL16的一端与第十七电感TL17的一端共同连接于第三晶体管M3的源极；第十六电感TL16的另一端接地；第十七电感TL17的另一端接地；
第一反馈开关电路包括：第一电感TL1、第四晶体管M4和第十八电容C18，其中：第一电感TL1的一端与第四晶体管M4的源极连接、另一端接地；第四晶体管M4的栅极与外部电源Vc1连接，第四晶体管M4的漏极通过第十八电容C18连接于第四电感TL4与第十八电容之间；
第二反馈开关电路包括：第七电感TL7、第五晶体管M5和第二十电容C20，其中：第七电感TL7的一端与第五晶体管M5的源极连接、另一端接地；第五晶体管M5的栅极与外部电源Vc2连接，第五晶体管M5的漏极通过第二十电容C20连接于第十电感TL10与第十九电容之间；
第三反馈开关电路包括：第十三电感TL13、第六晶体管M6和第二十二电容C22，其中：第十三电感TL13的一端与第六晶体管M6的源极连接、另一端接地；第六晶体管M6的栅极与外部电源Vc3连接，第六晶体管M6的漏极通过第二十二电容C22连接于第十八电感TL18与第二十一电容C21之间；
其中，Vg1、Vg2、Vg3，用于提供栅极偏置电压，Vd1、Vd2、Vd3用于提供漏极偏置电压，Vc1、Vc2、Vc3用于提供导通电压。
本实施例是示意性的，旨在说明申请还提供一种结构相同但具体参数不同的多级放大电路，用于适应更加复杂的工作环境；
本实施例可以应用于毫米波通信，当采用毫米波通信时，本实施例中的电感均可采用传输线代替。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的电磁耦合或直接电磁耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接电磁耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，包括：级联的多级输入放大网络；
每级输入放大网络包括：放大匹配电路、反馈开关电路和放大电路；
所述放大匹配电路与所述放大电路连接，用于接收信号、对信号进行输入阻抗匹配以及将信号发送至所述放大电路；
所述反馈开关电路与所述放大匹配电路电磁耦合、并与所述放大电路连接，用于根据预设指令重构所述放大匹配电路和所述放大电路之间的电路状态，还用于通过调节电磁耦合的强弱调节所述电路状态与信号的匹配程度；
所述放大电路用于信号放大，并将放大后的信号发送至下一级所述输入放大网络；
所述放大匹配电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电磁耦合元件、第一接地端和第二接地端，其中：所述第一电容、所述第三电容和所述第一电磁耦合元件依次连接；所述第二电容的一端连接于所述第一电容和所述第三电容之间、另一端与所述第一接地端连接；所述第四电容的一端连接于所述第三电容和所述第一电磁耦合元件之间、另一端与所述第二接地端连接；
所述反馈开关电路包括：第二电磁耦合元件、第二晶体管、第五电容和第三接地端，其中：所述第二电磁耦合元件的一端与所述第二晶体管的源极连接、另一端与所述第三接地端连接；所述第二晶体管的栅极与外部电源连接，所述第二晶体管的漏极通过所述第五电容连接于所述放大电路；
所述第一电磁耦合元件与所述第二电磁耦合元件相互电磁耦合。
2.根据权利要求1所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，所述放大电路包括：第一晶体管、第一偏置单元、第二偏置单元和负反馈单元；
所述第一晶体管的栅极与所述放大匹配电路连接，用于放大信号；
所述第一晶体管的漏极与下一级所述输入放大网络连接，用于输出信号；
所述第一偏置单元与所述第一晶体管的栅极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入栅极偏置电压；
所述第二偏置单元与所述第一晶体管的漏极连接，用于消除栅-漏电容的影响、阻止射频信号进入偏置电路以及输入漏极偏置电压；
所述负反馈单元与所述第一晶体管的源极连接，用于改变所述第一晶体管的等效输入阻抗。
3.根据权利要求1所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，还包括：输出匹配电路；
所述输出匹配电路与多级依次连接的输入放大网络的最后一级连接，用于减小输出回波损耗；
所述输出匹配电路包括：第一输出电感、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第四接地端和第五接地端，其中：所述第一输出电感、所述第七电容和所述第九电容依次连接；所述第六电容的一端连接于所述第一输出电感和所述第七电容之间、另一端与所述第四接地端连接；所述第八电容的一端连接于所述第七电容与所述第九电容之间、另一端与所述第五接地端连接。
4.根据权利要求2所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，还包括：第十二电容和第一电阻；
所述第十二电容的一端与所述第一晶体管的栅极连接、另一端通过所述第一电阻与所述第一晶体管的漏极连接。
5.根据权利要求1所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，可覆盖频段为27GHz-77GHz的毫米波频段。
6.根据权利要求1所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第二电磁耦合元件的长度可调。
7.根据权利要求1所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一电磁耦合元件和所述第二电磁耦合元件均采用传输线。
8.根据权利要求2所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一偏置单元包括：第一偏置电感、第十电容和第六接地端；所述第一偏置电感与外部电源连接，所述第十电容的一端连接于所述外部电源与所述第一偏置电感之间，另一端与所述第六接地端连接；
所述第二偏置单元包括：第二偏置电感、第十一电容和第七接地端；所述第二偏置电感与外部电源连接，所述第十一电容的一端连接于所述外部电源与所述第一偏置电感之间，另一端与所述第七接地端连接。
9.根据权利要求2所述的一种可重构宽带低噪声放大器，其特征在于，所述负反馈单元包括：第一负反馈电感、第二负反馈电感、第八接地端和第九接地端；
所述第一负反馈电感的一端与所述第二负反馈电感的一端共同连接于所述第一晶体管的源极；
所述第一负反馈电感的另一端与所述第八接地端连接；
所述第二负反馈电感的另一端与所述第九接地端连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310588028.0A CN116317988B (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种可重构宽带低噪声放大器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310588028.0A CN116317988B (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种可重构宽带低噪声放大器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116317988A CN116317988A (zh) | 2023-06-23 |
| CN116317988B true CN116317988B (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=86820753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310588028.0A Active CN116317988B (zh) | 2023-05-24 | 2023-05-24 | 一种可重构宽带低噪声放大器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116317988B (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115640770A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-24 | 淮阴工学院 | 一种通过Smith圆图进行网络匹配的S波段低噪声放大器设计方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070252651A1 (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-01 | Huai Gao | Power Amplifier With A Output Matching Network |
| CN101316095B (zh) * | 2008-07-01 | 2011-01-26 | 武汉芯泰科技有限公司 | 增益可控宽频低噪声放大器 |
| CN101567670A (zh) * | 2009-05-18 | 2009-10-28 | 南京赛格微电子科技有限公司 | 一种宽带多目标低噪声放大器的实现方法 |
| EP3020129B1 (en) * | 2013-07-09 | 2021-12-08 | Skyworks Solutions, Inc. | Power amplifier with input power protection circuits |
| CN113676145B (zh) * | 2021-07-27 | 2023-07-21 | 电子科技大学 | 一种频段可重构的宽带低噪声放大器 |
| CN114614773A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-06-10 | 清华大学 | 基于电磁双耦合的双前馈路径低噪声放大电路及放大器 |
| CN114583846A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-06-03 | 西北工业大学太仓长三角研究院 | 一种功放整流器双模式切换电路 |
| CN114710126B (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-20 | 成都嘉纳海威科技有限责任公司 | 一种基于GaAs Bi-HEMT工艺的可重构宽带放大器 |
| CN115441842A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-06 | 杭州电子科技大学富阳电子信息研究院有限公司 | 一种负反馈超宽带低噪声放大器电路及其设计方法 |
-
2023
- 2023-05-24 CN CN202310588028.0A patent/CN116317988B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115640770A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-24 | 淮阴工学院 | 一种通过Smith圆图进行网络匹配的S波段低噪声放大器设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116317988A (zh) | 2023-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106712725A (zh) | 一种基于单片微波集成电路的超宽带高增益低噪声放大器 | |
| Reja et al. | An area-efficient multistage 3.0-to 8.5-GHz CMOS UWB LNA using tunable active inductors | |
| CN108063600B (zh) | 一种低噪声放大器及射频前端集成电路 | |
| CN211209671U (zh) | 一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路 | |
| CN113114116B (zh) | 一种射频低噪声放大器 | |
| Galal et al. | Ultra-wideband low noise amplifier with shunt resistive feedback in 0.18 µm CMOS process | |
| CN111740705A (zh) | 一种消除非线性的低噪声放大器 | |
| CN114844470A (zh) | 一种低噪声放大器及芯片 | |
| CN115765634A (zh) | 一种功率放大电路 | |
| CN108322191B (zh) | 一种多频段低噪声放大器及放大方法 | |
| CN103633947A (zh) | 一种无电感高增益cmos宽带低噪声放大器 | |
| CN110034738A (zh) | 一种基于改进型阻抗匹配网络的超宽带低噪声放大器 | |
| CN111525894B (zh) | 一种宽带、高干扰消除能力的射频低噪声放大器 | |
| CN116317988B (zh) | 一种可重构宽带低噪声放大器 | |
| CN110113013B (zh) | 一种用于低噪声放大器的高倍频程超宽带输入匹配电路 | |
| CN111683027B (zh) | 一种基于中频模拟预失真的卫星上变频器 | |
| Alavi-Rad et al. | A 1.2 V CMOS common-gate low noise amplifier for UWB wireless communications | |
| CN211063579U (zh) | 一种x波段低噪声放大器 | |
| CN101079596A (zh) | 宽频低噪声放大器 | |
| CN115360985B (zh) | 一种mri超低噪声放大器 | |
| CN114759882B (zh) | 一种双频耦合低噪声放大电路及放大器 | |
| WO2023000164A1 (zh) | 一种阻塞信号抵消低噪声放大器系统 | |
| CN116073772B (zh) | 一种超宽带低噪声放大器及通信设备 | |
| CN218217310U (zh) | 输入匹配电路和射频电路 | |
| CN114785299B (zh) | 一种超宽带高线性高效率的功率放大器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |