一种可调谐的多级放大器结构制造技术

本发明专利技术公开了一种可调谐的多级放大器结构，该技术属于集成电路领域，包括N个级联的放大器，多级放大器输入端和第一级放大器之间通过输入匹配网络连接，第N级放大器与多级放大器输出端之间通过输出匹配网络连接，相邻两个级间的放大器通过级间匹配网络连接，所述输入匹配网络、输出匹配网络和级间匹配网络均连接可调节元件，相邻级间还设有与可调节元件连接的功率识别器。本发明专利技术在每一匹配网络都加入了可调节元件以调整频率；根据放大器具体级数N，加入N+1个功率识别器，用来检测功率的大小，通过该识别器检测到的功率，来调整输入匹配网络的电容，进行选择合适的电容，从而提高放大器整体性能。整体性能。整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐的多级放大器结构


[0001]本专利技术属于集成电路
，尤其涉及一种可调谐的多级放大器结构。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的飞速发展，高性能的放大器被广泛用于雷达、航天测控、卫星通信等领域。作为无线通信系统的关键电路模块，放大器必须提供足够宽的工作频带以满足系统需求，因此，宽带放大器的研究对于通信系统而言，是十分必要，也是迫切需要的；而宽带放大器的研究，最重要的一环，便是其中的匹配网络设计，良好的匹配网络，不仅可以提供足够打的带宽，还能够根据作用环境，在噪声和增益间达成均衡。
[0003]在多级放大器设计中，匹配网络作为电路设计重要的一环，他的匹配好坏很大程度上决定了放大器的最终性能好坏，如反射系数和增益等；传统的设计方案，匹配网络一旦固化后，往往不能根据输入、级间、输出的实际功率大小，进行调整从而改变频率并优化反射系数。在传统的多级放大器设计中，如图1所示的两级放大器，其中的匹配网络主要由第一级放大器的输入匹配网络，第一级与第二级之间的匹配电路，和第二级放大器的输出匹配网络构成；这样的结构可以实现级间的功率传输匹配，从而影响多级放大器的整体性能；但是因为这种架构中，匹配网络的失调，偏差会导致匹配失调，从而降低放大器增益，限制放大器带宽。
[0004]对此，现有技术中也有针对该问题进行的改进，如专利申请CN1515071A公开的调谐集成多级放大器级间匹配网络的装置和方法，所述放大器中所包括的级间匹配网络的调谐电路，包括一个或多个电容，这些电容并联在地和放大器的电压馈送之间，改善级间匹配，但其只是调谐其中的电容，且其为集总电容，具体电路形式，电容是连接在一起的；其可调节变量只有一个电容，而且因为电容式集总连接，所以可以调节的空间有限，动态范围小，频率可调节范围及幅度调节范围也小。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可调谐的多级放大器结构，其可调节的分布式电容、分布式电感，并通过功率频率识别器检测功率的大小，来调节输入匹配网络、级间匹配网络、输出匹配网络的频率性能和反射系数性能，从而提高放大器整体性能。
[0006]本专利技术所述的一种可调谐的多级放大器结构，包括N个级联的放大器，多级放大器输入端和第一级放大器之间通过输入匹配网络连接，第N级放大器与多级放大器输出端之间通过输出匹配网络连接，相邻两个级间的放大器通过级间匹配网络连接，其特征在于，所述输入匹配网络、输出匹配网络和级间匹配网络均连接可调节元件。
[0007]进一步的，所述可调节元件为可调节电容阵列或可调节电感。
[0008]进一步的，所述可调节电容阵列包括电容和电感，若干电容通过各自连接的开关，并联连接在电感的不同节点中，所述电容的正极与电感连接，所述电容的负极连接在电感两边的接地位置。
[0009]进一步的，所述可调节电感阵列，包括若干平行设置的顶层金属构成的电感，所述顶层金属下方设有若干与其垂直的底层金属，顶层金属与底层金属之间连接有若干电容，所述底层金属的一端或两端通过开关接地。
[0010]进一步的，输入匹配网络与第一级放大器之间、输出匹配网络和多级放大器输出端之间、每个级间匹配网络间均连接有功率识别器，所述功率识别器与其对应的可调节元件连接。
[0011]进一步的，所述功率识别器为全桥结构电路或半桥结构电路。
[0012]本专利技术所述的有益效果为：本专利技术在每一匹配网络(即输入网络、级间网络和输出网络)都加入了可调节元件(即电感、电容阵列)，以调整频率；根据放大器具体级数N，加入N+1个功率识别器，用以检测功率，作为后续调整对应匹配网络电容值的依据，其可依据功率大小信号包络信息，从而调谐电感、电容阵列。本专利技术通过可调节的分布式电容、分布式电感，并通过功率频率识别器检测功率的大小，来调节输入匹配网络、级间匹配网络、输出匹配网络的频率性能和反射系数性能，从而提高放大器整体性能。
附图说明
[0013]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0014]图1是加入级间网络的传统多级放大器结构；
[0015]图2是本专利技术所述的放大器的结构示意图；
[0016]图3是本专利技术的结构性能与以往相比的示意图；
[0017]图4是可调节电容阵列结构示意图；
[0018]图5是可调节电感阵列结构示意图，其中a小图是单边接地调谐结构，b小图是双边接地调谐结构；
[0019]图6是功率频率识别器结构示意图；
[0020]图7是加入功率识别器后的输入匹配网络结构示意图；
[0021]图8是加入前后S11对比示意图；
[0022]图9是加入后的输出匹配网络结构示意图；
[0023]图10是加入前后S22对比示意图；
[0024]图11是加入前后级间匹配网络结构示意图；
[0025]图12是加入前后S21的对比示意图；
[0026]图13是采用本专利技术结构的两级放大器结构示意图；
[0027]图14本专利技术的结构性能与以往相比的示意图。
具体实施方式
[0028]如图2所示，本专利技术所述的一种可调谐的多级放大器结构，包括N个级联的放大器，多级放大器输入端和第一级放大器之间通过输入匹配网络连接，第N级放大器与多级放大器输出端之间通过输出匹配网络连接，相邻两个级间放大器通过级间匹配网络连接；所述输入匹配网络、级间匹配网络和输出匹配网络均连接可调节元件。如图3所示，本专利技术对传统匹配结构进行了优化，通过加入级间匹配网络，增益提高，中心频率移动，提高了整体性
能。
[0029]所述可调节元件为可调节电容阵列或可调节电感阵列。
[0030]所述可调节电容阵列如图4所示，两端的顶层金属构成电感的地平面(GND)，中间导线为电感的感性原件部分(Singnal)，若干电容通过各自的开关并联连接在电感的不同节点中。开关闭合时，电容的正极连接在电感上，电容的负端连接在电感两边的接地位置；开关断开是，电容和电感的连接被断开。与电感连接，所述电容的负极连接在电感两边的接地位置。因为不同的电容的连接位置，通过不同的开光状态把电感可以分为若干节，构成分布式电感
‑
电容结构。通过控制开关的开启和关闭，可以改变电感
‑
电容结构的组成状态。
[0031]所述可调节电感阵列如图5所示，采用衬底保护技术，电感由顶层金属构成，其下方的为底层金属，底层金属的一边(如图5a所示)或者两边(如图5b所示)，通过开关连接到地，顶层金属和底层金属之间连接有若干电容；通过开关的打开或者断开，改变电感到底层隔离电容的电容值，导致波长在介质中的变化，从而改变相对介电常数：
[0032][0033]ε
d
为介质材料介电常数，ε0为真空介电常数，t为电感长度，Cg为空隙电容；通过阵列开关的打开与关闭改变Cg，从而改变相对节点常数。
[0034]所述可调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调谐的多级放大器结构，包括N个级联的放大器，多级放大器输入端和第一级放大器之间通过输入匹配网络连接，第N级放大器与多级放大器输出端之间通过输出匹配网络连接，相邻两个级间的放大器通过级间匹配网络连接，其特征在于，所述输入匹配网络、输出匹配网络和级间匹配网络均连接可调节元件。2.根据权利要求1所述的一种可调谐的多级放大器结构，其特征在于，所述可调节元件为可调节电容阵列或可调节电感阵列。3.根据权利要求2所述的一种可调谐的多级放大器结构，其特征在于，所述可调节电容阵列包括电容和电感，若干电容通过各自连接的开关，并联连接在电感的不同节点中，所述电容的正极与电感连接，所述电容的负极连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高昊，张翼，沈加晨，姜婷，贺林，肖建，方韵，郭宇锋，
申请(专利权)人：南京邮电大学南通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：