超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法技术

本发明专利技术公开了一种超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法，所述超宽带可变增益放大器包括：宽带输入匹配电路、共源

Ultra wideband variable gain amplifier and wireless communication equipment, gain adjustment method

【技术实现步骤摘要】
超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法


[0001]本专利技术涉及一种超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法，属于射频集成电路


技术介绍

[0002]随着近年来的移动通信产业迅速发展，无线通信终端中的承前启后部分之一的可变增益放大器（VGA），成为了各地研究者首要的技术研究热点。
[0003]由于在大气中传输的射频信号会存在衰减以及噪声等问题，这些问题会导致信号强度下降，也会导致无线通信接收端所接收到的射频信号的幅度变化范围变的很大，这一现象在5G毫米波通信中表现得尤为严重。因此，在射频通信接收端需要一个可变增益放大器，其中可变增益放大器可以根据输入端信号的幅度大小不同来产生不同的放大增益强度，将信号放大到后面的电路模块能够接受的范围内，从而缓解对后面电路模块的设计要求，降低了设计难度，提高性能，节约功耗。在目前毫米波通信与雷达系统的应用中，对VGA宽带、线性度、低相位变化等要求较高；尤其是在相控阵雷达系统中，若VGA在增益配置过程中产生较大的相位误差，则会导致雷达发射波束的指向性不准确。因此，急需一种能够满足上述要求和解决上述问题的可变增益放大器。此外，采用毫米波频段通信收发机的显著优势在于它的传输速度远远高于Sub
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6GHz频段，能够利用的带宽范围相较于Sub
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6GHz也更大，具备应用优势。
[0004]综上所述，研究毫米波频段下工作的低相位变化的超宽带可变增益放大器具有广阔的前景和巨大的实用价值。

技术实现思路

>[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法，以解决可变增益放大器宽带窄、线性度低、相位变化随增益变化明显等问题；超宽带可变增益放大器适用于微波、毫米波、太赫兹等工作频段。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种超宽带可变增益放大器。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种无线通信设备。
[0008]本专利技术的第三个目的在于提供一种增益调节方法。
[0009]本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种超宽带可变增益放大器，包括：宽带输入匹配电路、共源
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共栅
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共栅结构的放大电路、数字交叉互联式增益控制单元和宽带输出匹配电路；所述数字交叉互联式增益控制单元使用具有互补结构的晶体管阵列对共源
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共栅
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共栅结构的放大电路中的差分信号线进行交叉互联，实现所述放大电路在不同增益状态下的低相位变化；所述宽带输入匹配电路、共源
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共栅
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共栅结构的放大电路、宽带输出匹配电路依次连接，所述共源
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共栅
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共栅结构的放大电路与数字交叉互联式增益控制单元连接；所述宽带输入匹配电路与差分信号输入端连接，所述宽带输出匹配电路与差分信号输出端连
接。
[0010]进一步的，所述共源
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共栅
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共栅结构的放大电路包括共源极差分放大器、第一共栅极差分放大器和第二共栅极差分放大器；所述共源极差分放大器、第一共栅极差分放大器、第二共栅极差分放大器依次连接，所述数字交叉互联式增益控制单元与第一共栅极差分放大器并联。
[0011]进一步的，所述数字交叉互联式增益控制单元包括五位反相器组和四组五位晶体管组；所述五位晶体管组包括五个大小依次倍增的晶体管，四组所述五位晶体管组均相同；四组所述五位晶体管组分为第一五位晶体管组、第二五位晶体管组、第三五位晶体管组和第四五位晶体管组。
[0012]进一步的，所述第一五位晶体管组的栅极接收五位增益控制信号；所述第四五位晶体管组的栅极接收五位增益控制信号；所述第二五位晶体管组的栅极接收经五位反相器组处理的五位增益控制信号；所述第三五位晶体管组的栅极接收经五位反相器组处理的五位增益控制信号。
[0013]进一步的，所述共源极差分放大器包括第一共源晶体管、第二共源晶体管、第一源极电感和第二源极电感；所述第一共源晶体管的栅极通过栅极偏置电路连接电源；所述第二共源晶体管的栅极通过栅极偏置电路连接电源；所述栅极偏置电路为宽带输入匹配电路中的部分电路；所述第一源极电感的一端与第一共源晶体管的源极连接，第一源极电感的另一端接地；所述第二源极电感的一端与第二共源晶体管的源极连接，第二源极电感的另一端接地。
[0014]进一步的，所述差分信号输入端包括第一输入端和第二输入端；所述宽带输入匹配电路包括第一电容和栅极偏置电路；所述栅极偏置电路包括第一电感、第二电感、第三电感和第四电感；所述第一电容与差分信号输入端并联；所述第一电感与电源连接，第一电感的另一端与第一输入端连接；所述第二电感与电源连接，第二电感的另一端与第二输入端连接；所述第三电感与第一输入端连接，第三电感的另一端与第一共源晶体管的栅极连接；所述第四电感与第二输入端连接，第四电感的另一端与第二共源晶体管的栅极连接；其中，第一电感与第三电感存在耦合，第二电感与第四电感存在耦合。
[0015]进一步的，所述第一共栅极差分放大器包括第一共栅晶体管、第二共栅晶体管、第一栅极偏置电感、第二栅极偏置电感、第三源极电感和第四源极电感；所述第一栅极偏置电感的一端与电源连接，第一栅极偏置电感的另一端与第一共栅晶体管的栅极连接；所述第二栅极偏置电感的一端与电源连接，第二栅极偏置电感的另一端与第二共栅晶体管的栅极连接；
所述第三源极电感的一端与第一共栅晶体管的源极连接，第三源极电感的另一端与第一共源晶体管的漏极连接；所述第四源极电感的一端与第二共栅晶体管的源极连接，第四源极电感的另一端与第二共源晶体管的漏极连接。
[0016]进一步的，所述第一共栅晶体管的源极与第一五位晶体管组的源极、第二五位晶体管组的源极连接；所述第一共栅晶体管的漏极与第一五位晶体管组的漏极、第三五位晶体管组的漏极连接；所述第二共栅晶体管的源极与第三五位晶体管组的源极、第四五位晶体管组的源极连接；所述第二共栅晶体管的漏极与第二五位晶体管组的漏极、第四五位晶体管组的漏极连接。
[0017]进一步的，所述第二共栅极差分放大器包括第三共栅晶体管、第四共栅晶体管、第三栅极偏置电感、第四栅极偏置电感、第五源极电感和第六源极电感；所述第三栅极偏置电感的一端与电源连接，第三栅极偏置电感的另一端与第三共栅晶体管的栅极连接；所述第四栅极偏置电感的一端与电源连接，第四栅极偏置电感的另一端与第四共栅晶体管的栅极连接；所述第五源极电感的一端与第三共栅晶体管的源极连接，第五源极电感的另一端与第一共栅晶体管的漏极连接；所述第六源极电感的一端与第四共栅晶体管的源极连接，第六源极电感的另一端与第二共栅晶体管的漏极连接。
[0018]进一步的，所述差分信号输出端包括第一输出端和第二输出端；所述宽带输出匹配电路包括第二电容、第三电容、第四电容、第五电感、第六电感、第七电感、第八电感、第九电感和第十电感；所述第四电容与差分信号输出端并联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带可变增益放大器，其特征在于，所述超宽带可变增益放大器包括：宽带输入匹配电路、共源
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共栅
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共栅结构的放大电路、数字交叉互联式增益控制单元和宽带输出匹配电路；所述数字交叉互联式增益控制单元使用具有互补结构的晶体管阵列对共源
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共栅
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共栅结构的放大电路中的差分信号线进行交叉互联，实现所述放大电路在不同增益状态下的低相位变化；所述宽带输入匹配电路、共源
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共栅
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共栅结构的放大电路、宽带输出匹配电路依次连接，所述共源
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共栅
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共栅结构的放大电路与数字交叉互联式增益控制单元连接；所述宽带输入匹配电路与差分信号输入端连接，所述宽带输出匹配电路与差分信号输出端连接。2.根据权利要求1所述超宽带可变增益放大器，其特征在于，所述共源
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共栅
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共栅结构的放大电路包括共源极差分放大器、第一共栅极差分放大器和第二共栅极差分放大器；所述共源极差分放大器、第一共栅极差分放大器、第二共栅极差分放大器依次连接，所述数字交叉互联式增益控制单元与第一共栅极差分放大器并联。3.根据权利要求2所述超宽带可变增益放大器，其特征在于，所述数字交叉互联式增益控制单元包括五位反相器组和四组五位晶体管组；所述五位晶体管组包括五个大小依次倍增的晶体管，四组所述五位晶体管组均相同；四组所述五位晶体管组分为第一五位晶体管组、第二五位晶体管组、第三五位晶体管组和第四五位晶体管组。4.根据权利要求3所述超宽带可变增益放大器，其特征在于，所述第一五位晶体管组的栅极接收五位增益控制信号；所述第四五位晶体管组的栅极接收五位增益控制信号；所述第二五位晶体管组的栅极接收经五位反相器组处理的五位增益控制信号；所述第三五位晶体管组的栅极接收经五位反相器组处理的五位增益控制信号。5.根据权利要求3所述超宽带可变增益放大器，其特征在于，所述共源极差分放大器包括第一共源晶体管、第二共源晶体管、第一源极电感和第二源极电感；所述第一共源晶体管的栅极通过栅极偏置电路连接电源；所述第二共源晶体管的栅极通过栅极偏置电路连接电源；所述栅极偏置电路为宽带输入匹配电路中的部分电路；所述第一源极电感的一端与第一共源晶体管的源极连接，第一源极电感的另一端接地；所述第二源极电感的一端与第二共源晶体管的源极连接，第二源极电感的另一端接地。6.根据权利要求5所述超宽带可变增益放大器，其特征在于，所述差分信号输入端包括第一输入端和第二输入端；所述宽带输入匹配电路包括第一电容和栅极偏置电路；所述栅极偏置电路包括第一电感、第二电感、第三电感和第四电感；所述第一电容与差分信号输入端并联；所述第一电感与电源连接，第一电感的另一端与第一输入端连接；所述第二电感与电源连接，第二电感的另一端与第二输入端连接；所述第三电感与第一输入端连接，第三电感的另一端与第一共源晶体管的栅极连接；
所述第四电感与第二输入端连接，第四电感的另一端与第二共源晶体管的栅极连接；其中，第一电感与第三电感存在耦合，第二电感与第四电感存在耦合。7.根据权利要求5所述超宽带可变增益放大器，其特征在于，所述第一共栅极差分放大器包括第一共栅晶体管、第二共栅晶体管、第一栅极偏置电感、第二栅极偏置电感、第三源极电感和第四源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，孙宁政，张思玮，徐金旭，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：