一种可变增益功率放大器制造技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，本发明专利技术公开了一种可变增益功率放大器，包括差分共源带中和电容改进增益控制电路、以及差分共源带中和电容电路构成两级或多级可变增益功率放大器，通过差分共源带中和电容改进增益控制电路、以及差分共源带中和电容电路构成两级或多级可变增益功率放大器构成两级或多级的可变增益功率放大器；本发明专利技术解决了现有可变增益功率放大器存在AM

【技术实现步骤摘要】
一种可变增益功率放大器


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种可变增益功率放大器。

技术介绍

[0002]对于一款发射机芯片，其一般需要完成发射信号的频率变换、相位变换、幅度变换、大功率输出等多个功能。而多个功能的实现会相互影响。如发射机使用功率放大器实现足够的功率输出，但是功率放大器的AM
‑
PM失真会影响输出信号相位，而一般的增益控制单元(如可变增益放大器或者衰减器)在控制链路增益从而实现信号的幅度变换时，也会导致信号相位变化。以上两种信号的相位变化一般是不可控的，一般希望信号的相位变化只由移相器完成。因此实现功率放大器与增益控制单元在链路增益状态变化时的信号的低相位波动是十分重要的。
[0003]如今对于在考虑实现功率放大器与增益控制单元在链路增益状态变化时的信号的低相位波动时，一般会单独设计两个模块，如对功率放大器进行AM
‑
PM失真补偿并对增益控制单元应用低附加相移技术。但是上述做法会降低链路的其他性能，例如在论文“M.Abdulaziz,H.V.H
ü
nerli,K.Buisman and C.Fager,"Improvement of AM
–
PM in a 33
‑
GHz CMOS SOI Power Amplifier Using pMOS Neutralization,"in IEEE Microwave and Wireless Components Letters,vol.29,no.12,pp.798
‑
801,Dec.2019,doi:10.1109/LMWC.2019.2948763.”中，如图1所示，该设计使用PMOS管补偿AM
‑
PM失真，虽然获得了较好的AM
‑
PM失真性能，但该技术牺牲了功率放大器的增益与PAE。而增益控制单元想要实现低附加相移，也会有电路结构复杂、版图面积大、线性度低等缺点，例如在论文“T.Wu,C.Zhao,H.Liu,Y.Wu,Y.Yu and K.Kang,"A 20～43GHz VGA with 21.5dB Gain Tuning Range and Low Phase Variation for 5G Communications in 65
‑
nm CMOS,"2019 IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium(RFIC),2019,pp.71
‑
74,doi:10.1109/RFIC.2019.8701807.”中，如图2所示，该结构使用了交叉耦合结构抵消了晶体管栅漏间寄生电容。由于高增益状态下两个晶体管偏置相差较大会产生差别较大的栅源寄生电容，提出了利用非对称电容V
a
和V
b
补偿了从而实现了低附加相移，但是其版图结构复杂，且为了实现低附加相移，其无法实现最大输出功率匹配，其线性度较低，不适合应用于功率放大器。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种可变增益功率放大器解决了现有可变增益功率放大器存在AM
‑
PM失真、版图结构复杂、无法实现最大输出功率匹配和线性度低的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种可变增益功率放大器，包括：差分共源带中和电容改进增益控制电路、以及差分共源带中和电容电路构成两级或多级可变增益功率放大器；
[0006]在构成两级级联时，包括：一个差分共源带中和电容改进增益控制电路和一个差
分共源带中和电容电路；
[0007]所述差分共源带中和电容改进增益控制电路的输出端通过匹配网络与差分共源带中和电容电路的输入端连接，所述差分共源带中和电容改进增益控制电路的输入端作为可变增益功率放大器的输入端，所述差分共源带中和电容电路的输出端作为可变增益功率放大器的输出端；
[0008]在构成多级级联时，包括：一个差分共源带中和电容改进增益控制电路和多个差分共源带中和电容电路；
[0009]所述多个差分共源带中和电容电路间依次串联，每两个相邻差分共源带中和电容电路间接入一个匹配网络；
[0010]所述差分共源带中和电容改进增益控制电路的输入端作为可变增益功率放大器的输入端，其输出端通过匹配网络与首位的差分共源带中和电容电路的输入端连接，差分共源带中和电容电路的输出端通过匹配网络与相邻的差分共源带中和电容电路的输入端连接，末位差分共源带中和电容电路的输出端作为可变增益功率放大器的输出端。
[0011]进一步地，所述差分共源带中和电容电路包括：NMOS管M1、NMOS管M2、中和电容C
f1
和中和电容C
f2
；
[0012]所述NMOS管M1的栅极与中和电容C
f1
的一端连接，并作为差分共源带中和电容电路的负输入端Vin
‑
，其漏极与中和电容C
f2
的一端连接，并作为差分共源带中和电容电路的正输出端Vout+，其源极与NMOS管M2的源极连接，并接地；
[0013]所述NMOS管M2的栅极与中和电容C
f2
的一端连接，并作为差分共源带中和电容电路的正输入端Vin+，其漏极与电容C
f1
的另一端连接，并作为差分共源带中和电容电路的负输出端Vout
‑
。
[0014]进一步地，所述差分共源带中和电容改进增益控制电路包括：中和电容C
f3
、中和电容C
f4
、NMOS管M3、NMOS管M4、NMOS管M5、NMOS管M6、电阻R1和电阻R2；
[0015]所述NMOS管M3的栅极分别与中和电容C
f3
的一端和NMOS管M5的漏极连接，并作为差分共源带中和电容改进增益控制电路的正输入端Vin+，其漏极与中和电容C
f4
的一端连接，并作为差分共源带中和电容改进增益控制电路的负输出端Vout
‑
，其源极与NMOS管M4的源极连接，并接地；
[0016]所述NMOS管M4的漏极与电容C
f3
的另一端连接，并作为差分共源带中和电容改进增益控制电路的正输出端Vout+，其栅极分别与中和电容C
f4
的另一端和NMOS管M6的漏极连接，并作为差分共源带中和电容改进增益控制电路的负输入端Vin
‑
；所述NMOS管M5的源极接地，其栅极与电阻R1的一端连接；所述NMOS管M6的源极接地，其栅极与电阻R2的一端连接；所述电阻R1的另一端作为差分共源带中和电容改进增益控制电路的控制电压输入端VC1；所述电阻R2的另一端作为差分共源带中和电容改进增益控制电路的控制电压输入端VC2。
[0017]综上，本专利技术的有益效果为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变增益功率放大器，其特征在于，包括：差分共源带中和电容改进增益控制电路、以及差分共源带中和电容电路构成两级或多级可变增益功率放大器；在构成两级级联时，包括：一个差分共源带中和电容改进增益控制电路和一个差分共源带中和电容电路；所述差分共源带中和电容改进增益控制电路的输出端通过匹配网络与差分共源带中和电容电路的输入端连接，所述差分共源带中和电容改进增益控制电路的输入端作为可变增益功率放大器的输入端，所述差分共源带中和电容电路的输出端作为可变增益功率放大器的输出端；在构成多级级联时，包括：一个差分共源带中和电容改进增益控制电路和多个差分共源带中和电容电路；所述多个差分共源带中和电容电路间依次串联，每两个相邻差分共源带中和电容电路间接入一个匹配网络；所述差分共源带中和电容改进增益控制电路的输入端作为可变增益功率放大器的输入端，其输出端通过匹配网络与首位的差分共源带中和电容电路的输入端连接，差分共源带中和电容电路的输出端通过匹配网络与相邻的差分共源带中和电容电路的输入端连接，末位差分共源带中和电容电路的输出端作为可变增益功率放大器的输出端。2.根据权利要求1所述的可变增益功率放大器，其特征在于，所述差分共源带中和电容电路包括：NMOS管M1、NMOS管M2、中和电容C
f1
和中和电容C
f2
；所述NMOS管M1的栅极与中和电容C
f1
的一端连接，并作为差分共源带中和电容电路的负输入端Vin
‑
，其漏极与中和电容C
f2
的一端连接，并作为差分共源带中和电容电路的正输出端Vout+，其源极与NMOS管M2的源极连接，并接地；所述NMOS管M2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鑫，
申请(专利权)人：成都通量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：