一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路制造技术

本发明专利技术公开了一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，采用共源共栅结构和电流复用结构相结合的方式，并通过匹配网络连接两种结构，不仅有效提高了毫米波放大器的工作带宽，也可以让信号多次放大提高增益的同时，实现了低功耗，特别是在毫米波频段，有效的解决了增益陡降和噪声恶化的问题，且可实现在放大器中功率输出的同时，具有较低的功耗；本发明专利技术可使放大器在超宽带毫米波频段集高增益、低噪声、中功率输出、低功耗和良好的驻波等各项优异性能于一体，从而有望提高电子对抗设备、宽带高速通信系统、毫米波高端测量仪器等应用领域的性能。

A millimeter wave ultra wideband high gain low power and low noise amplifier circuit

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路
本专利技术属于微波单片集成电路
，具体涉及一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的设计。
技术介绍
毫米波低噪放电路是毫米波接收机的前级电路，其性能直接关系着整机的噪声性能，并影响整个系统的灵敏度。宽频带、低噪声、高增益且同时具有低功耗的毫米波放大器是制约高性能毫米波接收机系统的难点。为了提高增益，传统的电路设计方法是将多个晶体管直接级联，但是多个晶体管级联的工作电流是几个晶体管的总和，因此功耗较大；且多个晶体管直接级联的工作带宽有限，高频增益较难提高。此外，设计宽带放大器的主要障碍是受到有源器件增益-带宽乘积的制约。任何有源器件的增益在高频端都具有逐渐下降的特性，特别是在毫米波频段，增益下降明显。除了正向增益S21降低之外，反向增益S12增加，这将使放大器的整体增益进一步降低，并使器件进入振荡状态的可能性增加。同时，在高频下晶体管的输出功率会降低，为了提高输出功率，往往会采用较大的晶体管，而大尺寸晶体管的工作电流较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有毫米波放大器无法兼具宽频带、低噪声、高增益和低功耗的问题，提出了一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路。本专利技术的技术方案为：一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4；晶体管M1的源极与M1管自偏网络连接，其栅极与输入匹配网络的输出端连接，输入匹配网络的输入端为毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的射频输入端RFIN；晶体管M2的源极与晶体管M1的漏极连接，其栅极分别与电阻Rg3的一端以及M2管栅极射频到地网络连接，电阻Rg3的另一端通过M2管栅极分压网络与电源VDD连接，晶体管M2的漏极与微带线TL4的一端连接，并通过负反馈网络与晶体管M1的栅极连接，微带线TL4的另一端通过共源共栅结构滤波网络与电源VDD连接；晶体管M3的源极与M3管自偏网络连接，其栅极通过级间匹配网络与微带线TL4的另一端连接，其漏极与电流复用网络连接；晶体管M4的源极分别与M4管源极射频到地网络以及电流复用网络连接，其栅极分别与电阻Rg6的一端以及电流复用网络连接，电阻Rg6的另一端通过M4管栅极分压网络与电源VDD连接，晶体管M4的漏极与输出匹配网络的输入端连接，并通过电流复用结构滤波网络与电源VDD连接，输出匹配网络的输出端为毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的射频输出端RFOUT。进一步地，输入匹配网络包括电容C1、微带线TL1和接地微带线TL2，电容C1的一端为输入匹配网络的输入端，其另一端与微带线TL1的一端连接，微带线TL1的另一端与接地微带线TL2连接，并作为输入匹配网络的输出端。进一步地，M1管自偏网络包括接地电阻Rs1和接地电容Cs1，接地电阻Rs1和接地电容Cs1均与晶体管M1的源极连接。M2管栅极射频到地网络包括电阻R2和接地电容C2，电阻R2的一端和接地电容C2连接，其另一端与晶体管M2的栅极连接。M2管栅极分压网络包括电阻Rg1和接地电阻Rg2，电阻Rg1的一端与电源VDD连接，其另一端分别与接地电阻Rg2以及电阻Rg3的另一端连接。进一步地，负反馈网络包括电阻R1、微带线TL3以及电容C3，电阻R1的一端与晶体管M1的栅极连接，其另一端与微带线TL3的一端连接，微带线TL3的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与晶体管M2的漏极连接。进一步地，共源共栅结构滤波网络包括微带线TL5和接地电容C7，微带线TL5的一端与微带线TL4的另一端连接，其另一端分别与接地电容C7以及电源VDD连接。进一步地，级间匹配网络包括电容C4、电阻R3以及接地微带线TL6，电容C4的一端与微带线TL4的另一端连接，其另一端分别与电阻R3的一端以及晶体管M3的栅极连接，电阻R3的另一端与接地微带线TL6连接。进一步地，M3管自偏网络包括接地电阻Rs2和接地电容Cs2，接地电阻Rs2和接地电容Cs2均与晶体管M3的源极连接。M4管源极射频到地网络包括接地电容Cs3，接地电容Cs3与晶体管M4的源极连接。M4管栅极分压网络包括电阻Rg4和接地电阻Rg5，电阻Rg4的一端与电源VDD连接，其另一端分别与接地电阻Rg5以及电阻Rg6的另一端连接。进一步地，电流复用网络包括电容C5、微带线TL7和微带线TL8，电容C5的一端与晶体管M4的栅极连接，其另一端与微带线TL7的一端连接，微带线TL7的另一端分别与晶体管M3的漏极以及微带线TL8的一端连接，微带线TL8的另一端与晶体管M4的源极连接。电流复用结构滤波网络包括微带线TL9和接地电容C8，微带线TL9的一端与晶体管M4的漏极连接，其另一端分别与接地电容C8以及电源VDD连接。进一步地，输出匹配网络包括电容C6和微带线TL10，微带线TL10的一端为输出匹配网络的输入端，其另一端与电容C6的一端连接，电容C6的另一端为输出匹配网络的输出端。进一步地，晶体管M1和晶体管M2的尺寸相同，晶体管M3和晶体管M4的尺寸相同。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用共源共栅结构和电流复用结构相结合的方式，不仅有效提高了毫米波放大器的工作带宽，也可以让信号多次放大提高增益的同时，实现了低功耗。特别是在毫米波频段，有效的解决了增益陡降和噪声恶化的问题，且可实现在放大器中功率输出的同时，具有较低的功耗。本专利技术可使放大器在超宽带毫米波频段集高增益、低噪声、中功率输出、低功耗和良好的驻波等各项优异性能于一体，从而有望提高电子对抗设备、宽带高速通信系统、毫米波高端测量仪器等应用领域的性能。附图说明图1所示为本专利技术实施例提供的一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路结构示意图。具体实施方式现在将参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本专利技术的原理和精神，而并非限制本专利技术的范围。本专利技术实施例提供了一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，如图1所示，包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4；晶体管M1的源极与M1管自偏网络连接，其栅极与输入匹配网络的输出端连接，输入匹配网络的输入端为毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的射频输入端RFIN；晶体管M2的源极与晶体管M1的漏极连接，其栅极分别与电阻Rg3的一端以及M2管栅极射频到地网络连接，电阻Rg3的另一端通过M2管栅极分压网络与电源VDD连接，晶体管M2的漏极与微带线TL4的一端连接，并通过负反馈网络与晶体管M1的栅极连接，微带线TL4的另一端通过共源共栅结构滤波网络与电源VDD连接；晶体管M3的源极与M3管自偏网络连接，其栅极通过级间匹配网络与微带线TL4的另一端连接，其漏极与电流复用网络连接；晶体管M4的源极分别与M4管源极射频到地网络以及电流复用网络连接，其栅极分别与电阻Rg6的一端以及电流复用网络连接，电阻Rg6的另一端通过M4管栅极分压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，其特征在于，包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4；所述晶体管M1的源极与M1管自偏网络连接，其栅极与输入匹配网络的输出端连接，所述输入匹配网络的输入端为毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的射频输入端RFIN；所述晶体管M2的源极与晶体管M1的漏极连接，其栅极分别与电阻Rg3的一端以及M2管栅极射频到地网络连接，所述电阻Rg3的另一端通过M2管栅极分压网络与电源VDD连接，所述晶体管M2的漏极与微带线TL4的一端连接，并通过负反馈网络与晶体管M1的栅极连接，所述微带线TL4的另一端通过共源共栅结构滤波网络与电源VDD连接；所述晶体管M3的源极与M3管自偏网络连接，其栅极通过级间匹配网络与微带线TL4的另一端连接，其漏极与电流复用网络连接；所述晶体管M4的源极分别与M4管源极射频到地网络以及电流复用网络连接，其栅极分别与电阻Rg6的一端以及电流复用网络连接，所述电阻Rg6的另一端通过M4管栅极分压网络与电源VDD连接，所述晶体管M4的漏极与输出匹配网络的输入端连接，并通过电流复用结构滤波网络与电源VDD连接，所述输出匹配网络的输出端为毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的射频输出端RFOUT。/n...

【技术特征摘要】
1.一种毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，其特征在于，包括晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4；所述晶体管M1的源极与M1管自偏网络连接，其栅极与输入匹配网络的输出端连接，所述输入匹配网络的输入端为毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的射频输入端RFIN；所述晶体管M2的源极与晶体管M1的漏极连接，其栅极分别与电阻Rg3的一端以及M2管栅极射频到地网络连接，所述电阻Rg3的另一端通过M2管栅极分压网络与电源VDD连接，所述晶体管M2的漏极与微带线TL4的一端连接，并通过负反馈网络与晶体管M1的栅极连接，所述微带线TL4的另一端通过共源共栅结构滤波网络与电源VDD连接；所述晶体管M3的源极与M3管自偏网络连接，其栅极通过级间匹配网络与微带线TL4的另一端连接，其漏极与电流复用网络连接；所述晶体管M4的源极分别与M4管源极射频到地网络以及电流复用网络连接，其栅极分别与电阻Rg6的一端以及电流复用网络连接，所述电阻Rg6的另一端通过M4管栅极分压网络与电源VDD连接，所述晶体管M4的漏极与输出匹配网络的输入端连接，并通过电流复用结构滤波网络与电源VDD连接，所述输出匹配网络的输出端为毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路的射频输出端RFOUT。


2.根据权利要求1所述的毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，其特征在于，所述输入匹配网络包括电容C1、微带线TL1和接地微带线TL2，所述电容C1的一端为输入匹配网络的输入端，其另一端与微带线TL1的一端连接，所述微带线TL1的另一端与接地微带线TL2连接，并作为输入匹配网络的输出端。


3.根据权利要求1所述的毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，其特征在于，所述M1管自偏网络包括接地电阻Rs1和接地电容Cs1，所述接地电阻Rs1和接地电容Cs1均与晶体管M1的源极连接；
所述M2管栅极射频到地网络包括电阻R2和接地电容C2，所述电阻R2的一端和接地电容C2连接，其另一端与晶体管M2的栅极连接；
所述M2管栅极分压网络包括电阻Rg1和接地电阻Rg2，所述电阻Rg1的一端与电源VDD连接，其另一端分别与接地电阻Rg2以及电阻Rg3的另一端连接。


4.根据权利要求1所述的毫米波超宽带高增益低功耗低噪放芯片电路，其特征在于，所述负反馈网络包括电阻R1、微带线TL3以及电容C3，所述电阻R1的一端与晶体管M1的栅极连接，其另一端与微带...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶珍，滑育楠，刘莹，吕继平，陈依军，
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