一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，该放大器包括PHEMT放大管芯、源极匹配电路、有源偏置电路、输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路，PHEMT放大管芯FET1、源极匹配电路和有源偏置电路集成在GaAs芯片上，输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路由分立器件构成。本发明专利技术既可以很好地解决在高低温下放大管参数波动的问题，同时片上有源偏置结构体积远小于混合集成的BJT晶体管，更有利于减小体积、提高产品一致性、降低成本；本发明专利技术的放大器具有批量一致性好、体积小、成本低廉、灵活度高、噪声低、工作频段宽以及易于集成使用的优点，进而使得其在组件和微系统中应用更为灵活，使用更为方便。

【技术实现步骤摘要】
一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器
本专利技术属于低噪声放大器
，具体涉及一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器。
技术介绍
低噪声放大器(LNA)作为接收机的关键部件，其性能在很大程度上决定了接收机的接收灵敏度。低噪声放大器尤其是第一级低噪声放大器对整个接收系统至关重要，其性能很大程度上决定着系统的灵敏度。近年来，随着超宽带雷达、超宽带通信系统的发展，对宽频带接收机的需求剧增，进而对宽频带低噪声放大器的需求应运而生。传统放大器的设计和实现方式一般分为两种，一种是基于集成电路与分立元件的混合集成电路，优点是设计灵活、成本低，缺点是体积大、调试量大；另外一种是单片集成电路，将所有元器件集成在一个芯片上，优点是一致性好、体积小，缺点是开发成本高、受特定工艺限制多。由于接收机使用时存在的诸如外界温度的波动和整机发热等因素造成的内外部环境的温度波动，低噪声放大器往往被要求能够在一定的温度范围内(例如-55℃～125℃)稳定工作，这就要求其在高低温下的参数波动不能太大。由于在不同的温度下放大管的IV特性曲线和开启电压不同，导致在不同的温度状态下，整个放大器的增益、噪声、功率等参数波动，进而造成整机在不同的温度环境下参数变化较大。在高低温工作状态下，要保证放大器的工作状态近似恒定，则需要在不同的温度下为放大管提供相应的需求电压。在传统结构的放大器中，为放大管提供栅极电压的方式为电阻分压，而电阻材料在高低温(例如-65℃～150℃)下的IV曲线近似为直线，其电阻近似为恒定值，分压电阻为放大管所提供的电压恒定。在不同的温度状态下，电阻分压的方式给出的电压无法跟随放大器需求的电压而变化，造成高低温下放大器工作电流变化大。针对这一情况，原有的解决方案一般分为两种：一种是组件或微系统在使用放大器时，额外设计引入相应的温度补偿器件，保证其参数的稳定性。由于温补器件的工艺难度和实现形式，器件本身不能集成在芯片上，这种方式只适合应用于对体积和重量要求不高的场合，同时温补器件种类有限，不能满足所有放大器的指标要求，且成本昂贵，不利于批量生产；另一种解决方案是利用BJT晶体管替代放大器的分压电阻，用混合集成的方式来实现有源偏置电路，为放大管提供电压。该方案可以在不同的温度状态下为放大管芯提供相应的工作电压，能够一定程度上解决放大器在高低温下指标波动的问题，但是BJT晶体管混合集成实现有源偏置时往往调试量较大，器件寄生参数较大，一致性不够好，此外，独立晶体管的体积较大，用以实现的放大器体积大成本高，与小型化轻量化低成本化的趋势不相符合。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种采用芯片集成和混合集成结合方式组建的有源偏置集成电路宽带低噪声放大器。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，包括PHEMT放大管芯、源极匹配电路、有源偏置电路、输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路，所述PHEMT放大管芯FET1、源极匹配电路和有源偏置电路集成在GaAs芯片上，所述输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路由分立器件构成，所述输入匹配电路、PHEMT放大管芯FET1、负反馈电路和输出匹配电路依次级联连接，所述源极匹配电路与PHEMT放大管芯FET1的源极连接，所述有源偏置电路分别与负反馈电路及PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。进一步地，所述输入匹配电路包括电容C1和微带线TL1，所述电容C1的一端作为放大器的输入端，另一端通过金丝与微带线TL1连接，所述微带线TL1另一端通过金丝与PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。进一步地，所述负反馈电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、电感L1和电感L4，所述电阻R4和电感L4并联连接，且第一端与PHEMT放大管芯FET1的漏极连接，第二端经过串联的电阻R3、电容C2、及电感L1与PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。进一步地，所述电阻R4和电感L4并联的第二端经过电感L3与放大器电源连接。进一步地，所述输出匹配电路包括电容C3和微带线TL2，所述电容C2的一端作为放大器的输出端，另一端通过金丝与微带线TL2连接，所述微带线TL2另一端通过金丝与电阻R4和电感L4的第二端连接。进一步地，所述源极匹配电路包括串联连接的电阻R5和电感L2，所述电阻R5的另一端与PHEMT放大管芯FET1的源极连接，所述电感L2的另一端接地。进一步地，所述电阻R5和/或电感L2由分立器件构成。进一步地，所述有源偏置电路包括PHEMT放大管芯FET2、电阻R1和电阻R2，所述PHEMT放大管芯FET2的栅极与漏极连接，所述PHEMT放大管芯FET2的漏极经过电阻R2与PHEMT放大管芯FET1的栅极连接，且还经过电阻R1与放大器电源连接，所述PHEMT放大管芯FET2的源极接地。进一步地，所述有源偏置电路还包括与所述PHEMT放大管芯FET2级联的PHEMT放大管芯FET3，所述PHEMT放大管芯FET3的栅极与漏极连接，所述PHEMT放大管芯FET3的漏极与PHEMT放大管芯FET2的源极连接，所述PHEMT放大管芯FET3的源极接地。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术将有源偏置电路和源极匹配电路集成在GaAs芯片上，既可以很好地解决在高低温下放大管参数波动的问题，同时片上有源偏置结构体积远小于混合集成的BJT晶体管，更有利于减小体积、提高产品一致性、降低成本；这种方式结合了芯片电路的精度和批量一致性优势以及混合集成电路成本低廉调试灵活的特点，实现的放大器具有批量一致性好、体积小、成本低廉、灵活度高、噪声低、工作频段宽以及易于集成使用的优点，进而使得其在组件和微系统中应用更为灵活，使用更为方便。附图说明图1为本专利技术的有源偏置集成电路宽带低噪声放大器结构示意图；图2为本专利技术实施例中有源偏置集成电路宽带低噪声放大器的原理示意图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，包括PHEMT放大管芯、源极匹配电路、有源偏置电路、输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路，所述PHEMT放大管芯FET1、源极匹配电路和有源偏置电路集成在GaAs芯片上，所述输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路由分立器件构成，所述输入匹配电路、PHEMT放大管芯FET1、负反馈电路和输出匹配电路依次级联连接，所述源极匹配电路与PHEMT放大管芯FET1的源极连接，所述有源偏置电路分别与负反馈电路及PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。本专利技术不同于传统混合集成放大器中单独封装放大管和分立元件集成的实现方式，创造性的采用单片集成和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，其特征在于，包括PHEMT放大管芯、源极匹配电路、有源偏置电路、输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路，所述PHEMT放大管芯FET1、源极匹配电路和有源偏置电路集成在GaAs芯片上，所述输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路由分立器件构成，所述输入匹配电路、PHEMT放大管芯FET1、负反馈电路和输出匹配电路依次级联连接，所述源极匹配电路与PHEMT放大管芯FET1的源极连接，所述有源偏置电路分别与负反馈电路及PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，其特征在于，包括PHEMT放大管芯、源极匹配电路、有源偏置电路、输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路，所述PHEMT放大管芯FET1、源极匹配电路和有源偏置电路集成在GaAs芯片上，所述输入匹配电路、输出匹配电路和负反馈电路由分立器件构成，所述输入匹配电路、PHEMT放大管芯FET1、负反馈电路和输出匹配电路依次级联连接，所述源极匹配电路与PHEMT放大管芯FET1的源极连接，所述有源偏置电路分别与负反馈电路及PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。


2.根据权利要求1所述的有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，其特征在于，所述输入匹配电路包括电容C1和微带线TL1，所述电容C1的一端作为放大器的输入端，另一端通过金丝与微带线TL1连接，所述微带线TL1另一端通过金丝与PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。


3.根据权利要求1所述的有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，其特征在于，所述负反馈电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2、电感L1和电感L4，所述电阻R4和电感L4并联连接，且第一端与PHEMT放大管芯FET1的漏极连接，第二端经过串联的电阻R3、电容C2、及电感L1与PHEMT放大管芯FET1的栅极连接。


4.根据权利要求3所述的有源偏置集成电路宽带低噪声放大器，其特征在于，所述电阻R4和电感L4并联的第二端经过电感L3与放大器电源连接。


5.根据权利要求3所述的有源偏置集成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怀明，朱世贵，
申请(专利权)人：成都华光瑞芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51