一种电流复用结构的增益放大模块制造技术

本发明专利技术公开了一种电流复用结构的增益放大模块，包括依次串接的射频信号输入电路、多级放大电路和射频信号输出电路，多级放大电路的各级放大电路之间依次串接，多级放大电路共用一偏置电流，各相邻的两级放大电路之间设置级间匹配电路；各级放大电路均为共源放大结构。本发明专利技术解决了现有技术中放大器电路低隔离度、高功耗、增益偏低和窄带宽不足的问题,提供一种高增益、宽带宽、高隔离、低噪声和低功耗要求的放大器电路。求的放大器电路。求的放大器电路。

【技术实现步骤摘要】
一种电流复用结构的增益放大模块


[0001]本专利技术涉及一种电流复用结构的增益放大模块，属于射频电子


技术介绍

[0002]无线通信系统中，数字处理系统与射频信号之间需要有转换“接口”，这个接口就是信号接收机，如图1所示。接收机中第一个放大器便是低噪声放大器。低噪声放大器将天线接收的无线信号放大到特定功率，从而降低后续电路对噪声的敏感度。射频低噪声放大器的关键要求是在不增加额外噪声的前提下放大接收信号到信号处理单元，其关键指标有电流、增益、带宽、隔离度、噪声、驻波、1dB功率压缩点、三阶交调等。
[0003]现代移动通信速率的不断提高，对射频接收机的频率带宽要求也越来越高。此外，在5G通信系统中收发通路大大增加，导致基站系统的耗电量大幅增加，这就要求单一系统的功耗尽可能小，要尽可能减小电流消耗的同时保证系统功率增益和线性度等需求。
[0004]为了增大放大器的带宽，现有技术中常采用如图2所示的共源并联漏
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栅级负反馈拓扑结构。电路使用了RLC负反馈网络，该反馈结构中电容Cf可以提供射频信号反馈通路，隔离漏
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栅级之间的直流；电感Lf的使用可以拓宽带宽，提高增益平坦度。但是，电阻Rf的存在会引入额外的热噪声，提高电路的最小噪声系数NFmin，该结构中部分输出信号会通过反馈电路和晶体管本身的寄生电容回到输入端，导致电路的反向隔离恶化。
[0005]为了提高放大器的功率增益和隔离度，现有技术中采用如图3所示的级联放大拓扑结构。电路由两级共源结构放大器级联组成，VDD1和VDD2分别为输入、输出级提供偏置电压。在级联放大器中，输入信号经过两级放大，可以有效提高电路的功率增益。此外，两级级联可以保证输入输出之间有足够的隔离度。但是，级联放大器需要引入多路电源偏置，随着级数增多，系统的直流功耗也会随之增加，不能满足现代通信系统对高效率、低功耗的要求。
[0006]为了能够提高放大器的增益和隔离度，同时减小电路的直流功耗，现有技术采用了如图4所示的共源共栅Cascode拓扑级联结构。该结构利用了共源放大结构高输入阻抗和高跨导的特点，也结合了共栅放大结构高频响应优良的特点。Cascode结构能够较好地做到噪声、增益和匹配的折中，减小密勒效应，有较好的反向隔离度，在低频电路设计中被广泛使用。但是高频时，Cascode结构的噪声性能会恶化，电路的稳定性也会下降。相较于单级放大器，Cascode结构可以提高功率增益，但是该电路的增益仍然小于多级共源级联电路。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电流复用结构的增益放大模块，解决现有技术中放大器电路低隔离度、高功耗、增益偏低和窄带宽不足的问题,提供一种高增益、宽带宽、高隔离、低噪声和低功耗要求的放大器电路。
[0008]为达到上述目的，本专利技术提供一种电流复用结构的增益放大模块，包括依次串接的射频信号输入电路、多级放大电路和射频信号输出电路，所述多级放大电路的各级放大
电路之间依次串接，多级放大电路共用一偏置电流，各相邻的两级放大电路之间设置级间匹配电路；所述各级放大电路均为共源放大结构。
[0009]进一步地，所述多级放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路；所述第一级放大电路包括第一射频放大电路模块和源极负反馈电感L4，所述源极负反馈电感L4的一端连接第一射频放大电路模块，所述源极负反馈电感L4的另一端接地；所述第二级放大电路包括第二射频放大电路模块和源极接地电容C5，所述源极接地电容C5的一端连接第二级射频放大电路，所述源极接地电容C5的另一端接地。
[0010]进一步地，所述第一射频放大模块包括晶体管M1；所述第二射频放大模块包括晶体管M2。
[0011]进一步地，所述级间匹配电路包括电容C3、电容C4和电感L3，所述电感L3串接在两相邻级别的放大电路之间，用作射频扼流电感，所述电容C4设置于电感L3和上一级放大电路之间的电节点，并接地设置；所述电容C3设置于电感L3和上一级放大电路之间的电节点，并连接下一级放大电路。
[0012]进一步地，所述射频信号输出电路包括电感L1、电感L2和隔直电容C2，所述电感L1的一端连接多级放大电路的输出端，所述电感L1的另一端连接电感L2和隔直电容C2，所述隔直电容C2连通射频信号输出电路的输出端。
[0013]进一步地，还包括输入电感L5和RC负反馈电路；所述输入电感L5的一端连接射频信号输入电路，所述输入电感L5的另一端连接多级放大电路；所述多级放大电路的各级放大电路中均设置从漏极到栅极的RC负反馈电路。。
[0014]本专利技术所达到的有益效果：1.对于射频信号，本专利技术优选设置具备两级共源放大电路的串接的多级放大电路结构，使得后级，即第二级放大电路在较小的输入阻抗下亦有益于提高输入与输出之间的隔离度。
[0015]2.本专利技术中多级放大电路共用一偏置电流，相对于现有技术无需使用额外的偏置电流，大大降低了直流功耗。
[0016]3.现有的共源共栅结构中，功率增益主要由第一级共源放大结构提供，第二级共源放大结构只提高输出阻抗和减少密勒效应，对功率增益的提高较小，本专利技术提出的电流复用结构实现了两级共源放大，在不增加额外功耗的前提下提高了功率增益。
[0017]4.本专利技术在射频输出电路中引入电感L1，扩大了频带宽度，提高了电路的增益平坦度，使得同一款噪声放大器可以覆盖更宽的频率范围。
附图说明
[0018]图1是天线通讯系统的结构示意图；图2是共源并联漏
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栅极负反馈拓扑结构图；图3是级联放大拓扑结构图；图4是共源共栅拓扑级联结构图；图5是本专利技术实施例一提供的一种电流复用结构的增益放大模块的结构图；
图6是本专利技术实施例二提供的一种电流复用结构的增益放大模块的结构图；图7是输入反射系数S11和输出反射系数S22的测试结果图；图8是小信号增益S21的测试结果图；图9是反向隔离度S12的测试结果图;图10是噪声系数Noise Figure的测试结果图；图11是输出1dB压缩点OP1dB的测试结果;图12是输出三阶互调OIP3的测试结果。
[0019]图中：1、射频信号输入电路；2、射频信号输出电路；3、第一级放大电路；4、第二级放大电路；5、级间匹配电路。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0021]实施例一：本专利技术实施例一提供一种电流复用结构的增益放大模块，如图5所示，包括依次串接的射频信号输入电路1、多级放大电路和射频信号输出电路2，多级放大电路的各级放大电路之间均设置级间匹配电路5。
[0022]本专利技术的实施例一中，多级放大电路包括多级串联的共源放大结构，本专利技术的实施例一中，通过多级的共源放大结构进行串联，可使得后级较小的输入阻抗亦有益于输入端和输出端之间的隔离，对于射频信号可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流复用结构的增益放大模块，其特征在于：包括依次串接的射频信号输入电路(1)、多级放大电路和射频信号输出电路(2)，所述多级放大电路的各级放大电路之间依次串接，多级放大电路共用一偏置电流，各相邻的两级放大电路之间设置级间匹配电路(5)；所述各级放大电路均为共源放大结构。2.根据权利要求1所述的一种电流复用结构的增益放大模块，其特征在于：所述多级放大电路包括第一级放大电路(3)和第二级放大电路(4)；所述第一级放大电路(3)包括第一射频放大电路模块和源极负反馈电感L4，所述源极负反馈电感L4的一端连接第一射频放大电路模块，所述源极负反馈电感L4的另一端接地；所述第二级放大电路(4)包括第二射频放大电路模块和源极接地电容C5，所述源极接地电容C5的一端连接第二级射频放大电路，所述源极接地电容C5的另一端接地。3.根据权利要求2所述的一种电流复用结构的增益放大模块，其特征在于：所述第一射频放大模块包括晶体管M1；所述第二射频放大模块包括晶体管M2。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘茂林，
申请(专利权)人：南京元络芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：