一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器技术方案

本实用新型专利技术公开了一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器，包括依次连接的输入匹配供电网络、宽带达林顿堆叠放大网络以及单端转差分网络，本实用新型专利技术利用宽带达林顿堆叠放大网络，实现了低噪声系数与高线性度指标，并进一步降低了功耗，改善了温度波动；同时利用差分放大器在微波频段的良好的寄生参数抑制性，使得整个低噪声驱动放大器获得了良好的高增益、低噪声和高线性输出能力，避免了集成电路工艺的低击穿电压特性，提高电路的稳定性与可靠性。提高电路的稳定性与可靠性。提高电路的稳定性与可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器


[0001]本技术属于5G通信和集成电路
，具体涉及一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器的设计。

技术介绍

[0002]随着5G民用通信市场的快速发展，射频前端接收器也向高性能、高集成、低功耗的方向发展。因此市场迫切的需求超宽带、高增益、高线性度、低功耗、低噪声的射频与微波低噪声放大器芯片。
[0003]然而，当前传统射频与微波低噪声放大器芯片设计中，一直存在一些设计难题，主要体现：
[0004](1)低功耗、高增益、低噪声放大指标相互制约：由于市场的驱使，射频前端接收器的待机功耗需要尽量降低，从而实现节能的功能，但是传统的共源(或共射)低噪声放大器设计中，满足实现噪声最优的最佳噪声偏置点，和满足增益与跨导最大的偏置点往往不能实现放大器的功耗最低，因此两个指标不能很好地兼容。
[0005](2)低功耗和高线性度指标相互制约：传统共源(或共射)低噪声放大器设计中，高线性度指标需要在固定工艺下选择功率容量高且1dB压缩点高的放大器晶体管，而高功率容量往往需要消耗较大的直流功耗，因此低功耗和线性度两者不能很好的兼容。
[0006]常见的低功耗、高线性度低噪声放大器的电路结构有很多，最典型的是电流复用式共源(或共射)放大器，但是，典型电流复用式共源(或共射)放大器，仍然存在一些设计不足，主要体现在：
[0007](1)电流复用结构需要采用馈电电感和大电容实现两个共源(或共射)放大器的静态偏置复用，这种大电感和大电容馈电结构的自谐振频率点较低，在实现超宽带放大的时候，有可能自谐振频率点会落入放大频带内，从而恶化射频特性；同时大电感和电容往往占用较大的芯片面积，从而提高了芯片成本。
[0008](2)电流复用结构往往采用传统AB类偏置状态为了获得高增益和低噪声系数，仍无法很好地解决低功耗和高线性度指标相互制约的固有问题。

技术实现思路

[0009]本技术的目的是提出一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器，利用宽带达林顿堆叠放大技术，实现一种能够应用于5G通信系统的宽带、低噪声的驱动放大器结构。
[0010]本技术的技术方案为：一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器，包括依次连接的输入匹配供电网络、宽带达林顿堆叠放大网络以及单端转差分网络；输入匹配供电网络的输入端作为宽带低噪声驱动放大器的射频输入端，其第一输出端与宽带达林顿堆叠放大网络的第一输入端连接，其第二输出端与宽带达林顿堆叠放大网络的第二输入端连接；宽带达林顿堆叠放大网络的输出端与单端转差分网络的输入端连接；单端转差分网络的第一输出端作为宽带低噪声驱动放大器的第一射频输出端，其第二输出端作为宽带低噪声驱动
放大器的第二射频输出端。
[0011]本技术的有益效果是：本技术利用宽带达林顿堆叠放大网络，实现了低噪声系数与高线性度指标，并进一步降低了功耗，改善了温度波动；同时利用差分放大器在微波频段的良好的寄生参数抑制性，使得整个低噪声放大器获得了良好的高增益、低噪声和高线性输出能力，避免了集成电路工艺的低击穿电压特性，提高电路的稳定性与可靠性。
[0012]进一步地，输入匹配供电网络包括晶体管M1，晶体管M1的源极与接地电阻R3连接，晶体管M1的栅极分别与其漏极、电阻R2的一端以及电阻R4的一端连接，电阻R2的另一端分别与接地电阻R1、接地电容C2、二极管D3的阴极、二级管D4的阳极以及低压偏置电源V
g
连接，二极管D3的阳极和二极管D4的阴极均接地；电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端以及电感L2的一端连接，并作为输入匹配供电网络的第一输出端，电阻R5的另一端作为输入匹配供电网络的第二输出端，电感L2的另一端分别与电感L1的一端以及接地电容C3连接，电感L1的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端分别与二极管D1的阴极以及二级管D2的阳极连接，并作为输入匹配供电网络的输入端，二极管D1的阳极和二极管D2的阴极均接地。
[0013]上述进一步方案的有益效果是：输入匹配供电网络可以在一定范围内根据温度波动调节放大器的静态偏置点，在低温的时候将静态偏置点降低，从而降低功耗提高稳定性；在高温状态下降静态偏置点提升，从而改善放大器随着温度升高而出现的增益恶化现象。
[0014]进一步地，宽带达林顿堆叠放大网络包括达林顿结构以及按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M5和底层晶体管M4，达林顿结构包括晶体管M2和晶体管M3，晶体管M2的栅极作为宽带达林顿堆叠放大网络的第一输入端，其源极分别与晶体管M3的栅极以及接地电阻R6连接，其漏极分别与晶体管M3的漏极以及底层晶体管M4的源极连接，晶体管M3的源极接地；底层晶体管M4的栅极分别与电阻R
10
的一端以及接地电容C4连接，电阻R
10
的另一端分别与电阻R8的一端以及接地电阻R7连接，顶层晶体管M5的栅极分别与电阻R
11
的一端以及接地电容C5连接，电阻R
11
的另一端分别与电阻R8的另一端以及电阻R9的一端连接，顶层晶体管M5的漏极分别与电感L3的一端、电感L4的一端以及电容C7的一端连接，电容C7的另一端作为宽带达林顿堆叠放大网络的输出端，电感L3的另一端分别与接地电容C6、电阻R9的另一端、二极管D5的阴极、二级管D6的阳极以及高压偏置电源V
d
连接，二极管D5的阳极和二极管D6的阴极均接地；电感L4的另一端与电容C8的一端连接，电容C8的另一端作为宽带达林顿堆叠放大网络的第二输入端。
[0015]上述进一步方案的有益效果是：宽带达林顿堆叠放大网络实现了低噪声系数与高线性度指标，并进一步降低了功耗，改善了温度波动，避免了集成电路工艺的低击穿电压特性，提高电路的稳定性与可靠性。
[0016]进一步地，单端转差分网络包括巴伦T1，巴伦T1初级线圈的同名端作为单端转差分网络的输入端，巴伦T1初级线圈的非同名端接地，巴伦T1次级线圈的同名端分别与二极管D7的阳极以及二极管D8的阴极连接，并作为单端转差分网络的第一输出端，二极管D7的阴极和二极管D8的阳极均接地，巴伦T1次级线圈的中间抽头接地，巴伦T1次级线圈的非同名端分别与二极管D9的阳极以及二极管D
10
的阴极连接，并作为单端转差分网络的第二输出端，二极管D9的阴极和二极管D
10
的阳极均接地。
[0017]上述进一步方案的有益效果是：本技术利用差分信号的特性，抑制对于高频寄生参数的敏感特性，同时提高了电路对于输出负载的抗失配特性。
附图说明
[0018]图1所示为本技术实施例提供的一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器原理框图。
[0019]图2所示为本技术实施例提供的一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器电路图。
具体实施方式
[0020]现在将参考附图来详细描述本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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G系统的宽带低噪声驱动放大器，其特征在于，包括依次连接的输入匹配供电网络、宽带达林顿堆叠放大网络以及单端转差分网络；所述输入匹配供电网络的输入端作为宽带低噪声驱动放大器的射频输入端，其第一输出端与宽带达林顿堆叠放大网络的第一输入端连接，其第二输出端与宽带达林顿堆叠放大网络的第二输入端连接；所述宽带达林顿堆叠放大网络的输出端与单端转差分网络的输入端连接；所述单端转差分网络的第一输出端作为宽带低噪声驱动放大器的第一射频输出端，其第二输出端作为宽带低噪声驱动放大器的第二射频输出端。2.根据权利要求1所述的宽带低噪声驱动放大器，其特征在于，所述输入匹配供电网络包括晶体管M1，所述晶体管M1的源极与接地电阻R3连接，所述晶体管M1的栅极分别与其漏极、电阻R2的一端以及电阻R4的一端连接，所述电阻R2的另一端分别与接地电阻R1、接地电容C2、二极管D3的阴极、二极管D4的阳极以及低压偏置电源V
g
连接，所述二极管D3的阳极和二极管D4的阴极均接地；所述电阻R4的另一端分别与电阻R5的一端以及电感L2的一端连接，并作为输入匹配供电网络的第一输出端，所述电阻R5的另一端作为输入匹配供电网络的第二输出端，所述电感L2的另一端分别与电感L1的一端以及接地电容C3连接，所述电感L1的另一端与电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端分别与二极管D1的阴极以及二极管D2的阳极连接，并作为输入匹配供电网络的输入端，所述二极管D1的阳极和二极管D2的阴极均接地。3.根据权利要求1所述的宽带低噪声驱动放大器，其特征在于，所述宽带达林顿堆叠放大网络包括达林顿结构以及按照源极-漏极相连堆叠构成的顶层晶体管M5和底层晶体管M4，所述达林顿结构包括晶体管M2和晶体管M3，所述晶体管M2的栅极作为宽带达林顿堆叠放大网络的第一输入端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王测天，邬海峰，王亚文，童伟，吕继平，
申请(专利权)人：成都嘉纳海威科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：