一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器，包括：第一功率分配器、放大器件以及第二功率分配器；第一功率分配器包括：第一SIW、第一输入端口、第二输出端口和第三输出端口；第二输出端口位于第一SIW的上层金属板，第三输出端口位于第一SIW的下层金属板；第二功率分配器包括：第二SIW、第四输入端口、第五输入端口和第六输出端口；第四输入端口位于第二SIW的上层金属板，第五输入端口位于第二SIW的下层金属板；第二输出端口、第三输出端口、第四输入端口、以及第五输入端口，均与放大器件串联连接。与现有技术中的差分低噪声放大器相比，本发明专利技术实施例所提出的基于介质集成波导的差分低噪声放大器的体积可以大大减小。

A differential low noise amplifier based on dielectric integrated waveguide

The embodiment of the invention provides a substrate integrated waveguide based differential low noise amplifier includes a first power divider, amplifier and second power divider; the first power divider comprises a first SIW and a first input port, second output ports and third output ports; the upper metal plate second output ports located in the first SIW. The lower metal plate third output ports located in the first SIW; second power divider includes: second SIW, fourth input port, fifth input ports and sixth output ports; the upper metal plate fourth input port is located at second SIW, the lower metal plate fifth input port at second SIW; the second output ports and third output ports, fourth input ports and the fifth input ports are connected with the amplifier series. Compared with the differential low-noise amplifier in the prior art, the size of the differential low-noise amplifier based on the dielectric integrated waveguide can be greatly reduced by the embodiment of the present invention.

【技术实现步骤摘要】
一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器
本专利技术涉及放大器
，特别是涉及一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器。
技术介绍
低噪声放大器(LowNoiseAmplifier，LNA)目前广泛应用于微波通信、GPS接收机、遥感遥控、雷达、电子对抗、射电天文、大地测绘、电视及各种高精度的微波测量系统中，是必不可少的重要电路。在射频系统中，LNA位于接收机的最前端，其主要功能是放大从天线接收下来的信号同时又要保证对后级电路的信噪比影响尽可能小，以确保整个系统正常工作。由于LNA位于接收机的最前端，所以要求LNA的噪声系数越小越好。为了减小后面各级噪声系数对系统的影响，还要求LNA有一定的增益，但增益又不宜过大，以免使混频器过载，产生非线性失真。因此，对LNA的基本要求是：噪声系数低、足够的功率增益、工作稳定性好、足够的带宽和大的动态范围。常见的LNA分为单端LNA和差分LNA两种电路类型。相比于单端LNA，差分LNA具有如下三个优点：(1)差分LNA克服了偏置电平带来的影响，使得放大器性能保持稳定。这是由于当加在差分LNA两个输入端的直流电平发生变化，两端电路的电流依然保持不变，因而放大器的增益也就保持不变。(2)差分LNA影响电路偏置状态的主要因素是偏置电流源的电流大小，而单端LNA影响电路偏置状态的主要因素是输入管的直流偏置电平。而在集成电路中难以实现精准的电压控制，由于各种扰动和噪声，直流电压会产生不希望的波动。但是在集成电路中控制电流源却相对稳定，容易实现。因此，相对于单端LNA，差分LNA的电路偏置状态误差较小。(3)差分LNA结构提高了电路的线性度。由于输出信号的对称性，电路中非线性分量抵消，从而提高了线性度。但是，由于差分LNA要对两个输入端的信号差值进行放大，因此与单端LNA电路相比，其体积比单端LNA电路体积大一倍。而近年来，通信设备和测量仪器向着小型化的方向发展，因此，如何在差分LNA满足其基本要求的前提下，减小差分LNA的体积成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器，以减小差分低噪声放大器的体积。具体技术方案如下：一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器，包括：第一功率分配器、放大器件以及第二功率分配器，所述第一功率分配器和所述第二功率分配器均为基于介质集成波导SIW的功率分配器；所述第一功率分配器包括：第一SIW、第一输入端口、第二输出端口和第三输出端口；所述第一输入端口和所述第二输出端口均位于所述第一SIW的上层金属板，所述第三输出端口位于所述第一SIW的下层金属板；所述第二功率分配器包括：第二SIW、第四输入端口、第五输入端口和第六输出端口；所述第四输入端口位于所述第二SIW的上层金属板，所述第五输入端口和所述第六输出端口均位于所述第二SIW的下层金属板；所述第二输出端口、所述第三输出端口、所述第四输入端口、以及所述第五输入端口，均与所述放大器件串联连接。可选地，所述放大器件包括：第一放大芯片和第二放大芯片；所述第二输出端口、所述第一放大芯片以及所述第四输入端口，依次串联连接；所述第三输出端口、所述第二放大芯片以及所述第五输入端口，依次串联连接。可选地，所述第一输入端口与所述第一SIW之间设置有第一阻抗匹配结构；所述第二输出端口与所述第一SIW之间设置有第二阻抗匹配结构；所述第三输出端口与所述第一SIW之间设置有第三阻抗匹配结构；所述第四输入端口与所述第二SIW之间设置有第四阻抗匹配结构；所述第五输入端口与所述第二SIW之间设置有第五阻抗匹配结构；所述第六输出端口与所述第二SIW之间设置有第六阻抗匹配结构。可选地，所述第一阻抗匹配结构和所述第二阻抗匹配结构为设置在所述第一SIW的上层金属板上的槽；所述第三阻抗匹配结构为设置在所述第一SIW的下层金属板上的槽；所述第四阻抗匹配结构为设置在所述第二SIW的上层金属板上的槽；所述第五阻抗匹配结构和所述第六阻抗匹配结构为设置在所述第二SIW的下层金属板上的槽。可选地，所述第一SIW上设置有第一渐变结构；所述第二SIW上设置有第二渐变结构。可选地，所述第一渐变结构为设置在所述第一SIW上的两排金属孔，且所述两排金属通孔之间的间距沿着信号传输方向由小变大；所述第二渐变结构为设置在所述第二SIW上的两排金属孔；且所述两排金属通孔之间的间距沿着信号传输方向由大变小。可选地，所述差分低噪声放大器还包括：第一电压馈电电路和第二电压馈电电路；所述第一电压馈电电路与所述第一放大芯片连接；所述第二电压馈电电路与所述第二放大芯片连接。可选地，所述第一放大芯片的源极设置有第一电感；所述第二放大芯片的源极设置有第二电感。可选地，所述第二输出端口和所述第一放大芯片之间串联连接有第一隔离结构；所述第三输出端口和所述第二放大芯片之间串联连接有第二隔离结构；所述第四输入端口和所述第一放大芯片之间串联连接有第三隔离结构；所述第五输入端口和所述第二放大芯片之间串联连接有第四隔离结构。可选地，所述第一隔离结构、所述第二隔离结构、所述第三隔离结构、所述第四隔离结构均为隔直电容。本专利技术实施例提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器，包括：第一功率分配器、放大器件以及第二功率分配器，所述第一功率分配器和所述第二功率分配器均为基于介质集成波导SIW的功率分配器；且第一功率分配器的两个输出端口分别在第一SIW的上层金属板和下层金属板输出，且两个输出端口输出的信号幅度相等，相位相反。第二功率分配器的两个输入端口分别在第二SIW的上层金属板和下层金属板输入，且两个输入端口输入的信号幅度相等，相位相反。与现有技术中利用输出端口以及输入端口均处于同一平面的功率分配器来设计差分低噪声放大器相比，本专利技术实施例所提供的基于介质集成波导的差分低噪声放大器的体积可以大大减小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器的上层结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器的下层结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器的三维结构示意图；图4为本专利技术实施例所提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器中信号传输方向示意图；图5为本专利技术实施例所提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器的稳定系数与频率之间的关系；图6为本专利技术实施例所提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器的噪声系数与频率之间的关系；图7为本专利技术实施例所提供的一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器的S参数与频率之间的关系。其中，图1至图4中各组件名称与相应附图标记之间的对应关系为：1第一输入端口，2第二输出端口，3第三输出端口，4第四输入端口，5第五输入端口，6第六输出端口；71第一功率分配器，72第二功率分配器；81第一阻抗匹配结构，82第二阻抗匹配结构，83第三阻抗匹配结构，84第四阻抗匹配结构，85第五阻抗匹配结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器，其特征在于，包括：第一功率分配器、放大器件以及第二功率分配器，所述第一功率分配器和所述第二功率分配器均为基于介质集成波导SIW的功率分配器；所述第一功率分配器包括：第一SIW、第一输入端口、第二输出端口和第三输出端口；所述第一输入端口和所述第二输出端口均位于所述第一SIW的上层金属板，所述第三输出端口位于所述第一SIW的下层金属板；所述第二功率分配器包括：第二SIW、第四输入端口、第五输入端口和第六输出端口；所述第四输入端口位于所述第二SIW的上层金属板，所述第五输入端口和所述第六输出端口均位于所述第二SIW的下层金属板；所述第二输出端口、所述第三输出端口、所述第四输入端口、以及所述第五输入端口，均与所述放大器件串联连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于介质集成波导的差分低噪声放大器，其特征在于，包括：第一功率分配器、放大器件以及第二功率分配器，所述第一功率分配器和所述第二功率分配器均为基于介质集成波导SIW的功率分配器；所述第一功率分配器包括：第一SIW、第一输入端口、第二输出端口和第三输出端口；所述第一输入端口和所述第二输出端口均位于所述第一SIW的上层金属板，所述第三输出端口位于所述第一SIW的下层金属板；所述第二功率分配器包括：第二SIW、第四输入端口、第五输入端口和第六输出端口；所述第四输入端口位于所述第二SIW的上层金属板，所述第五输入端口和所述第六输出端口均位于所述第二SIW的下层金属板；所述第二输出端口、所述第三输出端口、所述第四输入端口、以及所述第五输入端口，均与所述放大器件串联连接。2.根据权利要求1所述的基于介质集成波导的差分低噪声放大器，其特征在于，所述放大器件包括：第一放大芯片和第二放大芯片；所述第二输出端口、所述第一放大芯片以及所述第四输入端口，依次串联连接；所述第三输出端口、所述第二放大芯片以及所述第五输入端口，依次串联连接。3.根据权利要求2所述的基于介质集成波导的差分低噪声放大器，其特征在于，所述第一输入端口与所述第一SIW之间设置有第一阻抗匹配结构；所述第二输出端口与所述第一SIW之间设置有第二阻抗匹配结构；所述第三输出端口与所述第一SIW之间设置有第三阻抗匹配结构；所述第四输入端口与所述第二SIW之间设置有第四阻抗匹配结构；所述第五输入端口与所述第二SIW之间设置有第五阻抗匹配结构；所述第六输出端口与所述第二SIW之间设置有第六阻抗匹配结构。4.根据权利要求3所述的基于介质集成波导的差分低噪声放大器，其特征在于，所述第一阻抗匹配结构和所述第二阻抗匹配结构为设置在所述第一SIW的上层金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元安，王卫民，董高雅，吴永乐，黎淑兰，于翠屏，苏明，张博，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11