一种频段可重构的宽带低噪声放大器制造技术

本发明专利技术提供一种频段可重构的宽带低噪声放大器，属于射频集成电路技术领域。该放大器通过耦合线结构将宽带信号分成两个频段信号，使得电路可以针对每段信号的噪声、增益等性能进行优化设计，并通过单刀双掷开关切换实现了频率的可重构，具有低噪声、高增益、宽频带可重构的优点。同时本发明专利技术提升了电路设计的灵活性，同时更加有利于通信系统的小型化和集成化，且易于实现，具有很好的实用价值。具有很好的实用价值。具有很好的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种频段可重构的宽带低噪声放大器


[0001]本专利技术属于射频集成电路
，具体涉及一种频段可重构的宽带低噪声放大器。

技术介绍

[0002]当今，无线通信技术迅猛发展，手机、无线局域网、物联网、数字高清电视等产业对人们的日常生活方式带来巨大的变革的同时，也对射频芯片设计技术提出了更高的要求。许多应用设备的功能集成度越来越高，某一系统往往集成了多个功能子系统。以民用方面的手机为例，它同时集成了GSM、W
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CDMA、5G、WIFI、蓝牙和导航等功能。传统的多功能集成设备接收机前端的每个子功能系统作为一个单独的链路工作，对低噪声放大器、功率放大器等通用模块进行了大量重复使用(不同的应用对应不同频段的子功能系统)，在造成设备的体积和成本大幅提高的同时，可靠性和机动性明显降低。
[0003]为解决多功能集成设备接收机中需要多个低噪声放大器的问题，研究人员转向能够涵盖更多网络制式的超宽带低噪声放大器。理想的低噪声放大器是在希望的频带内具有低噪声、高增益和良好的输入输出匹配，但实现低噪声的最佳噪声匹配和实现高增益的共扼匹配不能同时满足，且只能在相对窄的带宽上进行匹配，因此，对于超宽带低噪声放大器的设计，往往需要一些特殊的结构。
[0004]目前，已经被提出的超宽带低噪声放大器的结构有平衡式放大器、分布式放大器以及并联
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串联反馈式放大器。平衡式放大器虽然可以工作在最佳噪声或者最大增益状态，但是由于需要两个混合网络和两个分开的放大器，存在着电路尺寸大、功耗高的问题；分布式放大器的带宽很宽，理论上可以实现到晶体管的截止频率，但由于使用了多个螺旋电感或传输线，使得其芯片面积大、功耗高；并联
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串联反馈结构可以在整个宽带上提供良好的宽带匹配和增益，但是难以满足噪声和增益之间的平衡。
[0005]因此，有必要设计一款具备带宽调节功能，且具有低噪声、高增益、宽频段综合优异性能的频段可重构低噪声放大器。

技术实现思路

[0006]针对
技术介绍
所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种频段可重构的宽带低噪声放大器。该放大器通过端接电感和端接电容的耦合线结构的耦合端和直通端将宽带信号分成两个频段信号，经单刀双掷开关进行频带选择，实现频段的可重构，实现频段内噪声系数、增益等性能都处于最优状态。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种频段可重构的宽带低噪声放大器，包括宽带低噪声放大级、耦合线、直通端端接电感、直通端端接电容、隔离端端接电容、高频段放大级和单刀双掷开关；
[0009]所述宽带低噪声放大级的输出端与耦合线的输入端相连，耦合线的直通端与单刀双掷开关的第一转动端、直通端端接电感的一端、直通端端接电容的一端相连，耦合线的耦
合端与高频段放大级的输入端相连，高频段放大级的输出端与单刀双掷开关的第二转动端相连，耦合线的隔离端与隔离端端接电容的一端相连，直通端端接电感、直通端端接电容和隔离端端接电容的另一端均接地，宽带低噪声放大级的输入端作为所述频段可重构宽带低噪声放大器的输入端，单刀双掷开关的固定端作为所述频段可重构宽带低噪声放大器的输出端；
[0010]所述宽带低噪声放大级用于将输入的宽带信号进行放大处理，并输入至耦合线的输入端，所述耦合线的耦合端和直通端将放大输入的宽带信号分为高频段信号和低频段信号，
[0011]所述高频段信号经高频段放大级放大后与低频段信号通过单刀双掷开关进行选择输出。
[0012]进一步的，所述宽带低噪声放大级主要用于输入宽频带信号的低噪声放大，其特点具有非常低的噪声，其增益波动可以通过后级放大器补偿的方式来减小增益波动。
[0013]进一步的，所述宽带低噪声放大级由两个基于电阻负反馈和感性负反馈的电感峰化共源共栅结构子放大级组成，其中，单个电感峰化共源共栅结构子放大级包括共栅极晶体管、共源极晶体管、电感、电容和电阻；共栅极晶体管的栅极连接有栅极电感，共栅极晶体管的源极和共源极晶体管的漏极之间连接有中间电感，共栅极晶体管的漏极和电源之间连接有负载电感，共栅极晶体管的漏极和共源极晶体管的栅极均由电阻、电容串联构成的负反馈网络连接。
[0014]进一步的，所述耦合线和直通端端接电感、直通端端接电容三者形成频带耦合，通过调节耦合线的长度、宽度、线间距和端接电感、端接电容的值确定通过直通端口和耦合端口信号的频率，实现频段重构。
[0015]进一步的，所述高频段放大级主要用来提高高频段信号的增益，同时补偿宽带信号经耦合线耦合造成的增益衰减，减小带内增益波动。
[0016]进一步的，所述高频段放大级包括两个子放大级结构，第一子放大级与宽带低噪声放大级的子放大级相同，为基于电阻负反馈和感性负反馈的电感峰化共源共栅结构，第二子放大级为共源极放大结构，共源极晶体管的漏极和电源之间连接有负载电感，漏极和栅极连接有电阻、电容串联组成的负反馈网络，源极连接到地。
[0017]进一步的，若信号经宽带低噪声放大级放大后再通过耦合线直通端得到的低频段信号增益相比于高频段信号增益较小，则可在单刀双掷开关第一转动端和耦合线直通端之间设置低频段放大级，以减小带内增益波动。
[0018]进一步地，所述低频段放大级可采用与高频段放大级相同的电路结构。
[0019]进一步的，所述单刀双掷开关优选由4个开关晶体管和一个匹配电感连接形成，但不限于该种结构。
[0020]本专利技术的机理为：利用包含端接电感和端接电容的耦合线结构将经宽带低噪声放大级放大后的宽带信号通过耦合线结构的耦合端和直通端分成两个频段信号，这两个频段信号经过后面增益级放大后，分别连接到单刀双掷开关进行输出，通过开关实现高频段和低频段信号输出的切换，由此实现了低噪放频带可重构。另外，本专利技术利用单刀双掷开关的高隔离度特点，避免两个频段信号直接的干扰，提高放大器的稳定性，使得重构的频段内噪声系数、增益、稳定性等性能都处于最优状态。
[0021]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术所提出的频段可重构宽带低噪声放大器，通过耦合线结构将宽带信号分成两个频段信号，使得电路可以针对每段信号的噪声、增益等性能进行优化设计，如提高增益，减小增益波动等，并通过单刀双掷开关切换实现了频率的可重构，具有低噪声、高增益、宽频带可重构的优点。同时本专利技术提升了电路设计的灵活性，同时更加有利于通信系统的小型化和集成化，且易于实现，具有很好的实用价值。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1频段可重构的宽带低噪声放大器架构示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例1频段可重构的宽带低噪声放大器的电路实现结构图。
[0025]图3为本专利技术实施例2频段可重构的宽带低噪声放大器架构示意图。
[0026]图4为本专利技术实施例1频段可重构的宽带低噪声放大器的噪声性能图。
[0027]图5为本专利技术实施例1频段可重构的宽带低噪声放大器的增益性能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频段可重构的宽带低噪声放大器，其特征在于，包括宽带低噪声放大级、耦合线、直通端端接电感、直通端端接电容、隔离端端接电容、高频段放大级和单刀双掷开关；所述宽带低噪声放大级的输出端与耦合线的输入端相连，耦合线的直通端与单刀双掷开关的第一转动端、直通端端接电感的一端、直通端端接电容的一端相连，耦合线的耦合端与高频段放大级的输入端相连，高频段放大级的输出端与单刀双掷开关的第二转动端相连，耦合线的隔离端与隔离端端接电容的一端相连，直通端端接电感、直通端端接电容和隔离端端接电容的另一端均接地，宽带低噪声放大级的输入端作为所述频段可重构宽带低噪声放大器的输入端，单刀双掷开关的固定端作为频段可重构宽带低噪声放大器的输出端；所述宽带低噪声放大级用于将输入的宽带信号进行放大处理，并输入至耦合线的输入端，所述耦合线的耦合端和直通端将放大输入的宽带信号分为高频段信号和低频段信号，所述高频段信号经高频段放大级放大后与低频段信号通过单刀双掷开关进行选择输出。2.如权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述宽带低噪声放大级主要用于输入宽频带信号的低噪声放大，其增益波动通过后级放大级补偿的方式来减小。3.如权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述宽带低噪声放大级由两个基于电阻负反馈和感性负反馈的电感峰化共源共栅结构子放大级组成，其中，单个电感峰化共源共栅结构子放大级包括共栅极晶体管、共源极晶体管、电感、电容和电阻；共栅极晶体管的栅极连接有栅极电感，共栅极晶体管的源极和共源极晶体管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，陈满健，王振宇，杨涛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：