一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，包括依次连接的二堆叠低噪声放大网络、级间匹配网络和二堆叠增益扩张放大网络；以及与所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均连接的第一供电偏置网络和第二供电偏置网络。本发明专利技术采用两个不同尺寸的晶体管实现串联堆叠结构，并结合了RLC反馈网络实现超宽带噪声和阻抗匹配；同时利用增益压缩补偿技术，通过二堆叠增益扩张放大网络在一定偏置范围内抵消二堆叠低噪声放大网络的增益压缩特性，提高了放大器的线性度指标，使得整个低噪声放大器获得了良好的宽带、线性、低功耗、低噪声放大能力，同时避免了集成电路工艺的低击穿电压特性，提高电路的稳定性与可靠性。

A high linearity wideband stacked low noise amplifier based on gain compensation

The invention discloses a high linear broadband stacked low noise amplifier gain compensation based on the technology, including two stacked low noise amplifier connected between the network level, matching network and the two network stack gain expansion; and the two stack of low noise amplifier and two network stack connection network expansion gain amplifier power supply first second power supply bias network and bias network. The invention adopts two different sizes of transistors to realize series stacked structure, combined with the RLC feedback network to realize ultra wideband noise and impedance matching; at the same time using gain compression compensation technology, through two stacked gain expansion network in a certain range of the bias offset compression gain of two stacked low noise amplifier network, improves the linear amplifier index, the low noise amplifier gain broadband, linearity, low power consumption, low noise and good amplification ability, while avoiding the low breakdown voltage characteristics of integrated circuit technology, improve the stability and reliability of electric circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器
本专利技术涉及场效应晶体管射频低噪声放大器和集成电路领域，特别是针对超宽带接收机前端的接收模块应用的一种高线性度、宽带、低功耗低噪声放大器。
技术介绍
随着电子战、软件无线电、超宽带通信、无线局域网(WLAN)等军用电子对抗与通信、民用通信市场的快速发展，射频前端接收器也向高性能、高集成、低功耗的方向发展。因此市场迫切的需求超宽带、高增益、高线性度、低功耗、低噪声的射频与微波低噪声放大器芯片。然而，当传统射频与微波低噪声放大器芯片设计中，一直存在一些设计难题，主要体现：(1)低功耗、高增益、低噪声放大指标相互制约：由于市场的驱使，射频前端接收器的待机功耗需要尽量降低，从而实现节能的功能，但是传统的共源(或共射)低噪声放大器设计中，满足实现噪声最优的最佳噪声偏置点，和满足增益与跨导最大的偏置点往往不能实现放大器的功耗最低，因此两个指标不能很好地兼容。(2)低功耗和高线性度指标相互制约：传统共源(或共射)低噪声放大器设计中，高线性度指标需要在固定工艺下选择功率容量高且1dB压缩点高的放大器晶体管，而高功率容量往往需要消耗较大的直流功耗，因此低功耗和线性度两者不能很好的兼容。常见的低功耗、高线性度低噪声放大器的电路结构有很多，最典型的是电流复用式共源(或共射)放大器，但是，典型电流复用式共源(或共射)放大器，仍然存在一些设计不足，主要体现在：(1)电流复用结构需要采用馈电电感和大电容实现两个共源(或共射)放大器的静态偏置复用，这种大电感和大电容馈电结构的自谐振频率点较低，在实现超宽带放大的时候，有可能自谐振频率点会落入放大频带内，从而恶化射频特性；同时大电感和电容往往占用较大的芯片面积，从而提高了芯片成本；(2)电流复用结构往往采用传统AB类偏置状态为了获得高增益和低噪声系数，仍无法很好地解决低功耗和高线性度指标相互制约的固有问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，利用增益压缩补偿技术和晶体管堆叠技术，实现超宽带下低功耗、高增益、高线性度、低噪声以及良好的输入输出匹配特性且成本低等优点。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，包括依次连接的二堆叠低噪声放大网络、级间匹配网络和二堆叠增益扩张放大网络；以及与所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均连接的第一供电偏置网络和第二供电偏置网络。本专利技术的有益效果是：采用二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络的优势是高增益，良好的输入输出匹配，便于实现增益压缩补偿；同时采用了增益压缩补偿技术，利用二堆叠增益扩张放大网络在一定偏置范围内抵消二堆叠低噪声放大网络的增益压缩特性，这样可以在低静态功耗的条件下，实现较高的1dB压缩点，从而改善放大器的线性度指标。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络结构相同；所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均由两个不同尺寸的晶体管按照顶层晶体管的源极与底层晶体管的漏极通过微带线相连堆叠构成；所述底层晶体管的源极接负反馈微带线，栅极连接匹配微带线；所述顶层晶体管的栅极连接串联的外挂稳定电阻和外挂匹配电容。采用上述进一步方案的有益效果是：采用晶体管堆叠技术，两个晶体管堆叠的结构可以在低静态功耗的条件下实现较高的增益，同时实现较高的功率容量，而且不需要像传统共源(或共射)电流复用放大器中必须采用大电感和大电容实现直流复用；采用两个不同尺寸的晶体管，可以改善堆叠晶体管的寄生参数在高频段所导致的栅源失配现象，在实现超宽带匹配的时候，微带线用于补偿堆叠晶体管间的高频失配，同时可以改善谐波频率处的放大器的稳定性；外挂稳定电阻是稳定电阻，提高了稳定性，外挂匹配电容作用是调整堆叠晶体管之间的匹配。进一步，所述顶层晶体管的漏极通过微带线串接负反馈电阻、电容和电感，并反馈到底层晶体管的栅极匹配微带线。采用上述进一步方案的有益效果是：反馈电路的优势是可以实现超宽带的噪声和阻抗匹配。进一步，射频输入信号输入端IN通过输入隔直耦合电容连接所述二堆叠低噪声放大器网络的底层晶体管的栅极匹配微带线；所述二堆叠低噪声放大网络的顶层晶体管的漏极通过微带线连接所述级间匹配网络的匹配电感，所述级间匹配网络的匹配电容连接所述二堆叠增益扩张放大网络的底层晶体管的栅极匹配微带线。采用上述进一步方案的有益效果是：二堆叠低噪声放大网络的顶层晶体管的漏极通过微带线连接所述级间匹配网络的匹配电感，有助于提升输出网络的电抗特性，并改善负反馈网络的超宽带匹配特性，同时级间匹配电感可以提高二堆叠增益扩张放大网络的输入阻抗，改善二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络的级间匹配特性。进一步，所述二堆叠增益扩张放大网络的顶层晶体管的漏极通过微带线及隔直耦合电容连接射频信号的输出端OUT。采用上述进一步方案的有益效果是：利用漏极微带线及隔直耦合电容可以配合复反馈网络实现超宽带输出阻抗匹配。进一步，所述第一供电偏置网络包括第一偏置电压、以及均与所述第一偏置电压连接的第一分压电路和第二分压电路，所述第一分压电路连接所述二堆叠低噪声放大网络的顶层晶体管的栅极，所述第二分压电路连接所述二堆叠增益扩张放大网络的顶层晶体管的栅极。采用上述进一步方案的有益效果是：通过调节二堆叠低噪声放大网络在AB类偏置状态，二堆叠增益扩张放大网络在C类偏置状态，可以实现增益补偿。进一步，所述第一分压电路和第二分压电路结构相同。采用上述进一步方案的有益效果是：采用相同结构的分压电路结构，可以使得电路的对于加工工艺的敏感度降低，提升集成电路的批次一致性。进一步，所述第二供电偏置网络包括第二偏置电压、以及均与所述第二偏置电压连接的第三分压电路和第四分压电路，所述第三分压电路连接所述二堆叠低噪声放大网络的底层晶体管的栅极匹配微带线，所述第四分压电路连接所述二堆叠增益扩张放大网络的底层晶体管的栅极匹配微带线。采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述结构可以在不恶化放大器噪声系数的同时，实现良好的栅极馈电及宽带匹配功能。进一步，所述第三分压电路和第四分压电路结构相同。附图说明图1为本专利技术低噪声放大器原理框图；图2为本专利技术中基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器电路图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1、图2所示，本专利技术提供了一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器,是一种以二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络为核心的超宽带高线性度堆叠低噪声放大器，采用集成电路工艺进行设计。该低噪声放大器包括依次连接的二堆叠低噪声放大网络、级间匹配网络和二堆叠增益扩张放大网络；以及与所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均连接的第一供电偏置网络和第二供电偏置网络。所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均为有源网络，第一供电偏置网络和第二供电偏置网络均为无源网络。采用二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络的优势是高增益，良好的输入输出匹配；同时采用了增益压缩补偿技术，利用二堆叠增益扩张本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，其特征在于，包括依次连接的二堆叠低噪声放大网络、级间匹配网络和二堆叠增益扩张放大网络；以及与所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均连接的第一供电偏置网络和第二供电偏置网络。

【技术特征摘要】
1.一种基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，其特征在于，包括依次连接的二堆叠低噪声放大网络、级间匹配网络和二堆叠增益扩张放大网络；以及与所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均连接的第一供电偏置网络和第二供电偏置网络。2.根据权利要求1所述的基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，其特征在于，所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络结构相同；所述二堆叠低噪声放大网络和二堆叠增益扩张放大网络均由两个不同尺寸的晶体管按照顶层晶体管的源极与底层晶体管的漏极通过微带线相连堆叠构成；所述底层晶体管的源极连接负反馈微带线，栅极连接匹配微带线；所述顶层晶体管的栅极连接串联的外挂稳定电阻和外挂匹配电容。3.根据权利要求2所述的基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，其特征在于，所述顶层晶体管的漏极通过微带线串接负反馈电阻、电容和电感，并反馈到底层晶体管的栅极匹配微带线。4.根据权利要求3所述的基于增益补偿技术的高线性宽带堆叠低噪声放大器，其特征在于，射频输入信号输入端IN通过输入隔直耦合电容连接所述二堆叠低噪声放大器网络的底层晶体管的栅极匹配微带线；所述二堆叠低噪声放大网络的顶层晶体管的漏极通过微带线连接所述级间匹配网络的匹配电感，所述级间匹配网络的匹配电容连接所述二堆叠增益扩张放大网络的底层晶体管的栅极匹配微带线。5.根据权利要求4所述的基于增益补偿技术的高线性宽带堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕继平，邬海峰，滑育楠，陈依军，廖学介，胡柳林，童伟，王测天，
申请(专利权)人：成都嘉纳海威科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51