The invention requests protection of a high-gain V-band power amplifier based on genetic algorithm optimization, including a two-stage pseudo-differential common-source structure in series, and a cross-coupled capacitor neutralization technique for the pseudo-differential common-source amplifier structure; an input-stage matching network using a series capacitor in parallel with an inductor; and a two-stage direct amplifier. The capacitor is directly coupled to the link to match. A parallel inductor is used in the input stage matching network to reduce the loss of the matching network. In addition, a cross-coupled intermediate capacitor is used to improve the power gain, reverse isolation and stability of the circuit, while achieving high gain without additional power consumption. In order to solve the deviation of center frequency and matching performance caused by parasitic components, genetic algorithm is used to fine-tune the size of passive devices (inductors) and CMOS transistors, so that the circuit can achieve the best performance under the influence of parasitic effects. The circuit designed by the invention is simple in structure and easy to design and realize.
【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法优化的高增益V波段功率放大器
本专利技术属于电子
,涉及一种微波功率放大器的设计,具体涉及到一种基于90nmCMOS工艺设计的具有交叉耦合电容结构并采用遗传算法优化的高增益V波段功率放大器。需要说明的是,该专利技术所涉及的微波功率放大器的设计方法不局限于所述90nm的CMOS工艺,也同样适用于其他深亚微米级CMOS工艺技术节点。
技术介绍
目前,由于采用RF_CMOS工艺的功率放大器具有集成度高,易与基带CMOS电路结合的特点,且随着深亚微米CMOS工艺技术的进步,RF_CMOS晶体管的特征频率超过100GHz,因而基于RF_CMOS技术的微波功率放大器的设计受到越来越多的重视。但是采用CMOS工艺所设计的功率放大器在技术上也存在着极大挑战。首先是在高频特别是毫米波段,米勒电容的存在严重影响了晶体管的稳定性。为了使晶体管满足稳定条件,现有的技术一般是采用:a)阻容反馈电路;b)输入串联电阻或者并联电阻。但这两种技术的缺陷是会降低晶体管的最大可用功率增益。其次是有限的击穿电压。CMOS工艺的击穿电压通常较低,因此要输出足够大的功率,需要采用合适的功率合成的方法。现有的片内功率合成技术通常是采用:a)电流叠加功率合成技术;b)wilkinson功率合成技术。第一方案的缺陷是晶体管的尺寸会很大,导致输入输出的阻抗很低,匹配困难;第二种技术的缺陷是功率合成电路会非常大,增加了成本。再次是亳米波频段的匹配网络,现有的技术有:a)集总元件匹配;b)微带线匹配;c)传输线和变压器结合。第一种方案的缺陷是现有元件库中无源器件Q值较低;第二种方案的缺陷 ...
【技术保护点】
1.一种基于遗传算法优化的高增益V波段功率放大器,其特征在于,包括:输入端匹配网络、第一级伪差分共源放大器、第二级伪差分共源放大器、级间匹配网络、输出匹配网络及电阻负载,所述第一级伪差分共源放大器和第二级伪差分共源放大器之间采用交叉耦合电容,所述输入端匹配网络的输入端连接信号源或功率源(Vs),输入匹配网络的输出端连接第一级伪差分共源放大器的输入端,第一级伪差分共源放大器的输出端连接级间匹配网络的输入端,级间匹配网络的输出端接第二级伪差分共源放大器的输入端,第二级伪差分共源放大器的输出端通过输出匹配网络后连接负载。所述输入端匹配网络用于实现输入匹配,第一级伪差分共源放大器用于提高电路增益,第二级伪差分共源放大器用于实现输出,级间匹配网络用于实现共轭匹配,输出匹配网络用于实现最佳负载阻抗匹配,及高电阻负载用于连接偏置电压。
【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法优化的高增益V波段功率放大器,其特征在于,包括:输入端匹配网络、第一级伪差分共源放大器、第二级伪差分共源放大器、级间匹配网络、输出匹配网络及电阻负载,所述第一级伪差分共源放大器和第二级伪差分共源放大器之间采用交叉耦合电容,所述输入端匹配网络的输入端连接信号源或功率源(Vs),输入匹配网络的输出端连接第一级伪差分共源放大器的输入端,第一级伪差分共源放大器的输出端连接级间匹配网络的输入端,级间匹配网络的输出端接第二级伪差分共源放大器的输入端,第二级伪差分共源放大器的输出端通过输出匹配网络后连接负载。所述输入端匹配网络用于实现输入匹配,第一级伪差分共源放大器用于提高电路增益,第二级伪差分共源放大器用于实现输出,级间匹配网络用于实现共轭匹配,输出匹配网络用于实现最佳负载阻抗匹配,及高电阻负载用于连接偏置电压。2.根据权利要求1所述的基于遗传算法优化的高增益V波段功率放大器,其特征在于,所述输入端匹配网络为二端口输入,输入信号是差分信号或单端信号,输出为二端口,差分信号或单端信号,在完成常规设计后针对功率放大器性能参数指标采用遗传算法对电路元器件参数进行优化。3.根据权利要求1所述的基于遗传算法优化的高增益V波段功率放大器,其特征在于,所述第一级伪差分共源放大器和第二级伪差分共源放大器的结构一样,每一个伪差分共源放大器分别包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第一电容CC1、第二电容CC2,所述第一晶体管M1和第二晶体管M2的源极连接在一起,所述第一电容CC1跨接在第二晶体管M2的栅极和第一晶体管MI的漏极,第二电容CC2跨接在第一晶体管Ml的栅极和第二晶体管M2的漏极,信号从第一晶体管M1和第二晶体管M2的栅极输入,从第一晶体管M1和第二晶体管M2的漏极输出。4.根据权利要求3所述的基于遗传算法优化的高增益V波段功率放大器,其特征在于,所述第一晶体管M1和第二晶体管M2的参数一样,所述第一电容CC1、第二电容CC1的电容值一样,以此跨接构成的电容结构为交叉耦合电容中和结构。5.根据权利要求1所述的基于遗传算法优化的高增益V波段功率放大器,其特征在于,所述输...
【专利技术属性】
技术研发人员:王巍,黄孟佳,杨皓,李双巧,王伊昌,袁军,
申请(专利权)人:重庆邮电大学,
类型:发明
国别省市:重庆,50
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