一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器制造技术

本发明专利技术涉及一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，包括一个低噪声放大器、串联开关、并联开关、A控制电路、B控制电路，其中串联开关输入端串接在低噪声放大器输出端，输出端与并联开关输出端并联，并联开关输入端与低噪声放大器输入端并联，A控制电路与低噪声放大器、串联开关串联连接，B控制电路与低噪声放大器、并联开关串联连接。优点：1）低噪声放大器使用共源共栅结构，使低噪声放大器工作时利用较小电流获得较高增益，同时保证器件较低的噪声系数，获得较大的工作带宽。2）采用GaAs E/D pHEMT工艺，将低噪声放大器、串联开关、并联开关、控制电路等单元全集成于单集成电路芯片实现，在较宽应用频率范围内实现信号的线性放大。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器
本专利技术是一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，属于无线通信

技术介绍
现今移动通讯技术飞速发展，随着5G通信各项标准逐步完善，5G通信时代也在飞速向我们走来，对移动通信速率的提升要求也变得越来越高。某些大型人流密集型场所如体育馆，大型商场，飞机场等，由于其建筑面积大、建筑物对信号的屏蔽强、局部网络信号密集会导致信号阻塞等特殊原因，常采用室内分布系统来改善室内移动通信环境，作为对传统基站架构的补充，以保证室内各区域都有良好的信号覆盖。室内分布系统主要分为无源分布系统与有源分布系统两类，对于面积较大的场所，常采用有源分布系统。有源分布系统内置低噪声放大器，用于补偿信号在传输过程中的损耗。当其覆盖区域内用户较少，信号较弱时，放大器开始工作，将信号放大，使用户获得良好的信号；当其覆盖区域内用户较多，信号强度较大时，为防止信号阻塞，该放大器关断，信号从其他通道旁路，以保证用户的移动通信设备正常使用。由于移动通信应用对信号质量的特殊要求，因此对该放大器也提出了低噪声、高线性、高增益、低功耗、多工作模式、低成本等特殊要求。
技术实现思路
本专利技术提出的是一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，其目的在于针对现有技术要求低噪声放大器做到低噪声、高线性、高增益、低功耗、多工作模式、低成本等特殊要求，提出了一种可以同时完成射频信号放大、射频信号旁路、射频信号关断等多种功能的宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器。本专利技术的技术解决方案：一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，包括一个低噪声放大器、串联开关、并联开关、A控制电路、B控制电路，其中串联开关输入端串接在低噪声放大器输出端，输出端与并联开关输出端并联，并联开关输入端与低噪声放大器输入端并联，A控制电路与低噪声放大器、串联开关串联连接，B控制电路与低噪声放大器、并联开关串联连接。本专利技术的有益效果：1）低噪声放大器使用了共源共栅结构，一方面使低噪声放大器工作时利用较小的工作电流获得较高的增益同时保证器件较低的噪声系数，另一方面获得较大的工作带宽。2）采用GaAsE/DpHEMT工艺，将低噪声放大器、串联开关、并联开关、控制电路等单元全集成于单集成电路芯片实现，可在较宽的应用频率范围内实现信号的线性放大。3）可在较宽的频带内在多种状态下进行工作，并在工作带宽内拥有较高的线性度，满足2G/3G/5Gsub-6GHz/2.5GHzWLAN移动通信应用需求。附图说明附图1是经典带旁路功能的低噪声放大器框图。附图2是经典级联放大器原理图。附图3是经典共源共栅放大器原理图。附图4是宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器框图。附图5是宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器的控制电路框图。附图6是低噪声放大器通路原理图。附图7是并联开关通路原理图。附图8是低噪声放大器在放大及旁路状态下的S21及OIP3仿真曲线。图中1是低噪声放大器、2是串联开关、3是并联开关、4和5是控制电路、6是电压比较器、7是源极跟随器、8是倒相器。Q1、Q2、Q3是晶体管。具体实施方式一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，包括一个低噪声放大器、串联开关、并联开关、A控制电路、B控制电路，其中串联开关输入端串接在低噪声放大器输出端，输出端与并联开关输出端并联，并联开关输入端与低噪声放大器输入端并联，A控制电路与低噪声放大器、串联开关串联连接，B控制电路与低噪声放大器、并联开关串联连接。所述A控制电路、B控制电路结构相同，包括电压比较器、源极跟随器和多个倒相器，电压比较器、源极跟随器和若干倒相器串联连接，电压比较器将输入电压与参考电压进行比较，高于参考电压则输出高电位，低于参考电压则输出低电位，源极跟随器用以缓冲，提高电压比较器驱动能力，最后通过多个倒相器倒相，输出不同的控制电压对电路进行控制。所述低噪声放大器包括Q1晶体管、Q2晶体管和Q3晶体管，采用共源共栅结构，共源级Q1晶体管源极串接Q3晶体管到地，通过控制A控制电路和B控制电路来进一步控制Q3晶体管栅极电压来控制低噪声放大器的工作状态，当Q3晶体管栅极电压大于0.6V时Q3晶体管开启，低噪声放大器正常工作，当Q3晶体管栅极电压低于0.3V时Q3晶体管关断，低噪声放大器关断，且放大器共源级Q1晶体管输入阻抗呈高阻态，可以在不影响放大器状态性能的基础上避免放大器关断时因Q1晶体管栅极电压变化引起的寄生参数变化，从而避免并联开关3的线性度恶化；在低噪声放大器输出端串接串联开关，防止放大器关断时输出端电压变化引起的寄生参数变化，从而避免并联开关的线性度恶化。所述单片式低噪声放大器于采用GaAsE/DpHEMT工艺，将低噪声放大器、串联开关、并联开关、控制电路等单元全集成于单集成电路芯片实现，使在应用频率范围内实现信号的线性放大。所述串联开关开启时插入损耗小，关断时提供隔离度；当低噪声放大器工作时该串联开关开启，保证低噪声放大器回路正常工作，将射频输入信号放大；当低噪声放大器不工作时串联开关关断，提高低噪声放大器回路的隔离度。所述并联开关使用串并联结构，晶体管Q1与Q2组成串联支路，用以控制射频信号的通断，晶体管Q3组成并联支路，用以提高射频信号的输入耐受功率。开关开启时晶体管Q1与Q2导通、Q3截止，将低噪声放大器输入端的射频信号直接旁路至器件的输出端，同时提高开关开启时的输入耐受功率；开关关断时晶体管Q1与Q2截止、Q3导通，提供隔离度，保证低噪声放大器回路正常工作。下面结合附图对本专利技术技术方案进一步说明如图1所示，经典带旁路功能的低噪声放大器结构框图由一个低噪声放大器、一个并联开关及控制电路构成，低噪声放大器与并联开关通常采用不同工艺制成，由控制电路分别对低噪声放大器与并联开关进行控制，来切换低噪声放大器的工作模式。这种结构的低噪声放大器与开关通常是分别进行设计的，通常不会考虑放大器与开关不同状态间的影响。在放大器通路工作时，开关处于关断状态，呈高阻态，通常不会对低噪声放大器产生影响，但处于旁路状态时，由于射频放大器通常采用级联或共源共栅结构实现，分别如图2及图3所示，当大信号注入时，由于第一级放大晶体管GS结会导通，因此会出现非线性分量，使旁路状态下线性度下降，同时旁路状态下信号通路插入损耗以及驻波等其他性能也会恶化。如图4所示，宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器包括低噪声放大器1，串联开关2，并联开关3，控制电路4与5。低噪声放大器1用于放大射频信号，输入端用于接收射频信号，与并联开关3并联，输出端串接串联开关2。串联开关2输入端串接在低噪声放大器1的输出端，输出端用于发射射频信号，与并联开关3输出端并联，用以提高放大器通路关断状态下的隔离度，并且减小放大器输出端关断状态下寄生参数对并联开关3支路的影响。并联开关3输入端用以接收较大的射频信号，输出端将该射频信号输出，当放大器工作在旁路状态时开启，用以将大信号旁路至输出端。如图5所示，控制电路4和5具有相同的结构，均由电压比较器6，源极跟随器7，若干个倒相器8构成，电压比较器6将输入电压VIN与参考电压VREF进行比较，高于VREF则输出高电位，低于VREF则输出低电位，源极跟随器7用以缓冲，提高电压比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，其特征是包括一个低噪声放大器、串联开关、并联开关、A控制电路、B控制电路，其中串联开关输入端串接在低噪声放大器输出端，输出端与并联开关输出端并联，并联开关输入端与低噪声放大器输入端并联，A控制电路与低噪声放大器、串联开关串联连接，B控制电路与低噪声放大器、并联开关串联连接。

【技术特征摘要】
1.一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，其特征是包括一个低噪声放大器、串联开关、并联开关、A控制电路、B控制电路，其中串联开关输入端串接在低噪声放大器输出端，输出端与并联开关输出端并联，并联开关输入端与低噪声放大器输入端并联，A控制电路与低噪声放大器、串联开关串联连接，B控制电路与低噪声放大器、并联开关串联连接。2.跟据权利要求1所述的一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，其特征是所述A控制电路、B控制电路结构相同，包括电压比较器、源极跟随器和多个倒相器，电压比较器、源极跟随器和若干倒相器串联连接，电压比较器将输入电压与参考电压进行比较，高于参考电压则输出高电位，低于参考电压则输出低电位，源极跟随器用以缓冲，提高电压比较器驱动能力，最后通过多个倒相器倒相，输出不同的控制电压对电路进行控制。3.跟据权利要求1所述的一种宽带高线性带旁路功能的单片式低噪声放大器，其特征是所述低噪声放大器包括Q1晶体管、Q2晶体管和Q3晶体管，采用共源共栅结构，共源级Q1晶体管源极串接Q3晶体管到地，通过控制A控制电路和B控制电路来进一步控制Q3晶体管栅极电压来控制低噪声放大器的工作状态，当Q3晶体管栅极电压大于0.6V时Q3晶体管开启，低噪声放大器正常工作，当Q3晶体管栅极电压低于0.3V时Q3晶体管关断，低噪声放大器关断，且放大器共源级Q1晶体管输入阻抗呈高阻态，在不影响放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：何旭，郑远，汪宁欢，陈新宇，杨磊，
申请(专利权)人：南京国博电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32