一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器制造技术

本发明专利技术属于半导体集成电路设计领域，特别涉及一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器，包括输入匹配网络、偏置网络、反馈网络、放大电路、输出匹配网络、输入端、输出端和电源端，输入端与输入匹配网络的输入端连接，输入匹配网络的输出端、偏置网络的输出端、反馈网络的输出端与放大电路的输入端相连；偏置网络的第一输入端与放大电路的第一输出端、反馈网络的输入端相连；偏置网络的第二输入端与放大电路的第二输出端相连；放大电路的第三输出端与输出匹配网络的第一输入端相连；输出匹配网络的第二输入端与电源端相连；本发明专利技术有效提升宽带低噪声放大器的增益平坦度、线性度，并在很宽的频带内获得很好的输入输出匹配特性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器


[0001]本专利技术属于半导体集成电路设计领域，特别涉及一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器。

技术介绍

[0002]在无线收发通信系统中，宽带低噪声放大器(LNA)是射频前端的核心组件，主要任务就是对接收的射频信号进行放大，其增益和噪声指标直接影响整个系统的接收性能，宽带低噪声放大器广泛应用于基站、点对点通信、雷达、电子对抗、遥感遥控、导航等无线通信领域。在宽带射频系统中，要求低噪声放大器在整个带宽范围内具有良好的增益平坦度、高线性度特性、噪声特性、输入输出匹配特性和稳定性。
[0003]增益平坦度主要表征放大器在一定频带内的增益波动，描述频带内信号幅度失真特性，在宽带射频系统中该项指标尤其重要。线性度一般包含输出1dB压缩点功率、输出三阶交调点功率、输出二阶交调点功率等特性，主要表征放大器在一定带宽内的抗失真能力，分辨邻近信号质量的能力，因此线性度的相关参数在宽带无线通信系统中尤为重要。放大器的输出1dB压缩点功率、输出三阶交调点功率和输出二阶交调点功率的宽带特性，尤其是在特定带宽内的功率平坦度特性极大影响了射频系统的通信质量。
[0004]目前，诸如相控阵雷达、电子对抗、卫星通信等超宽带应用对射频放大器的线性度，尤其是增益平坦度、三阶交调等线性度指标提出了更高的要求，直接决定了接收系统链路灵敏度与动态范围。因此在高性能的无线通信系统中，对于宽带低噪声放大器来说，噪声系数一般要求在1dB以下，输出1dB压缩点功率要求在22dBm以上，输出三阶交调点功率要求在35dBm以上，输出二阶交调点功率要求在45dBm以上。通过电路结构上的优化与补偿，可以满足放大器增益平坦度和线性度的折中设计，提升射频系统的抗干扰能力，满足射频整机系统对大动态范围的需求。因此，设计专利技术一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器具有重要的研究意义及应用价值。

技术实现思路

[0005]为了提升宽带低噪声放大器的增益平坦度和输出1dB压缩点功率平坦度、输出三阶交调点功率平坦度等线性度特性，使得放大器具有良好的增益平坦特性及线性度指标，能够更好的应用于高质量及大动态范围的无线通信收发系统中，本专利技术提出一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器，包括输入匹配网络、偏置网络、反馈网络、放大电路、输出匹配网络、输入端、输出端和电源端，输入端与输入匹配网络的输入端连接，输入匹配网络的输出端、偏置网络的输出端、反馈网络的输出端与放大电路的输入端相连，为放大电路提供输入电流、偏置电流以及反馈电流；偏置网络的第一输入端与放大电路第一输出端连接，偏置网络的第一输入端是直流电源通路的端口，该端口为偏置电路内部晶体管提供直流偏置，放大电路第一输出端还与反馈网络的输入端相连，放大电路的第一输出端为反馈网络提供直流偏置；偏置网络的第二输入端与放大电路的第二输出端相连，放大电路的
第二输出端为偏置网络提供反馈通路端口；放大电路的第三输出端与输出匹配网络的第一输入端相连放大电路的第三输出端输出放大电路的射频信号；输出匹配网络的第二输入端与电源端相连，电源端为输出匹配网络提供电源；输出匹配网络的输出端作为高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器的输出端。
[0006]进一步的，输入匹配网络包括第一电容，第一电容的一端与输入匹配网络的输入端相连，所述第一电容的另一端与输入匹配网络的输出端相连。
[0007]进一步的，偏置网络包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三晶体管、第四晶体管、第一电感，第一电阻的一端与偏置网络的输出端相连；所述第一电阻的另一端与第一电感的一端、偏置网络的第一输入端相连；所述第一电感的另一端与第二电阻的一端相连；所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端、第三晶体管的漏级、第四晶体管的漏级和第四晶体管的源级相连；所述第三电阻的另一端与第三晶体管的栅级相连；所述第三晶体管的源级接地；所述第四晶体管的栅级与第四电阻的一端相连；所述第四电阻的另一端与偏置网络的第二输入端相连。
[0008]进一步的，反馈网络包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第二电感，第五电阻的一端作为反馈网络的输出端；所述第五电阻的另一端与第二电容的一端、第二电感的一端相连；所述第二电容的另一端与第七电阻的一端、第三电容的一端相连；所述第二电感的另一端与第六电阻的一端相连；所述第六电阻的另一端与所述第三电容的另一端相连；所述第七电阻的另一端与反馈网络的第一输入端、放大电路的第一输出端相连。
[0009]进一步的，放大电路包括第一晶体管、第二晶体管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第三电感、第四电感、第五电感，第一晶体管的栅极与放大电路的输入端相连；所述第一晶体管的漏级与第二晶体管的源级相连；所述第一晶体管的源级与第三电感的一端相连；所述第三电感的另一端接地；所述第二晶体管的栅级与第九电阻的一端、第四电容的一端和第五电容的一端相连；所述第九电阻的另一端与第八电阻的一端和第十电阻的一端相连；所述第四电容的另一端接地；所述第五电容的另一端与第二晶体管的漏级、第六电容的一端和第四电感的一端相连；所述第八电阻的另一端接地；所述第十电阻的另一端与第十一电阻的一端、第七电容的一端和放大电路的第一输出端相连；所述第六电容的另一端与放大电路的第二输出端相连；所述第十一电阻的另一端与所述第四电感的另一端、第五电感的一端相连；所述第七电容的另一端与所述第五电感的另一端和放大电路的第三输出端相连。
[0010]进一步的，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管为相同型号的晶体管，且第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管的型号为GaAs E
‑
pHEMT、GaN E
‑
pHEMT、RF CMOS的NMOS中的一种。
[0011]进一步的，输出匹配网络包括第八电容、第九电容、第六电感，所述第八电容的一端与第六电感的一端和输出匹配电路的第一输入端相连；所述第八电容的另一端与输出匹配网络的输出端相连；所述第六电感的另一端与第九电容的一端、输出匹配电路的第二输入端相连；所述第九电容的另一端接地。
[0012]本专利技术采用Cascode放大单元架构，采用电阻、电容和电感串联后与电容进行并联的双负反馈结构提升整体的增益平坦度，在放大单元的输出端采用电阻、电容、电感等结构
的补偿，有效提升宽带低噪声放大器的功率增益平坦度、三阶交调点功率平坦度和绝对数值；此外，本专利技术采用电容和电感在特定频率点的匹配，在很宽的频带内获得很好的功率特性及输入输出匹配特性。本专利技术在电源电压5V条件下，电源电流115mA，在0.1GHz到3GHz带宽范围内，功率增益达到25dB左右，增益平坦度可以达到
±
0.5dB；输出1dB压缩点功率可达到23dBm；输出三阶交调点功率可达到35dBm；输出二阶交调点功率可达到45dBm；噪声系数在1dB以内。电路在很宽的频率范围内同时达到了高增益平坦度、高线性度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器，其特征在于，包括输入匹配网络、偏置网络、反馈网络、放大电路、输出匹配网络、输入端、输出端和电源端，输入端与输入匹配网络的输入端连接，输入匹配网络的输出端、偏置网络的输出端、反馈网络的输出端与放大电路的输入端相连，为放大电路提供输入匹配、偏置通路以及反馈通路；放大电路的第一输出端与偏置网络的第一输入端、反馈网络的输入端连接，为偏置网络、反馈网络提供为直流偏置；放大电路的第二输入端与偏置网络的第二输入端连接，为偏置网络提供交流反馈通路；放大电路的第三输出端与输出匹配网络的第一输入端连接，放大电路的第三输出端输出射频信号；输出匹配网络的第二输入端与电源端连接，输出匹配电路的输出端作为高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器的输出端。2.根据权利要求1所述的一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器，其特征在于，输入匹配网络包括第一电容，第一电容的一端与输入匹配网络的输入端相连，所述第一电容的另一端与输入匹配网络的输出端相连。3.根据权利要求1所述的一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器，其特征在于，偏置网络包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第三晶体管、第四晶体管、第一电感，第一电阻的一端与偏置网络的输出端相连；所述第一电阻的另一端与第一电感的一端、偏置网络的第一输入端相连；所述第一电感的另一端与第二电阻的一端相连；所述第二电阻的另一端与第三电阻的一端、第三晶体管的漏级、第四晶体管的漏级和第四晶体管的源级相连；所述第三电阻的另一端与第三晶体管的栅级相连；所述第三晶体管的源级接地；所述第四晶体管的栅级与第四电阻的一端相连；所述第四电阻的另一端与偏置网络的第二输入端相连。4.根据权利要求3所述的一种高增益平坦度、高线性度的宽带低噪声放大器，其特征在于，反馈网络包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第二电感，第五电阻的一端作为反馈网络的输出端；所述第五电阻的另一端与第二电容的一端、第二电感的一端相连；所述第二电容的另一端与第七电阻的一端、第三电容的一端相连；所述第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲颜，熊翼通，黄亮，王国强，万开奇，聂荣邹，朱海，喻阳，姚瑶，刘莉薇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：