一种集成滤波平衡低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了集成滤波平衡低噪声放大器，包括依次连接的带通滤波输入匹配电路、差分放大电路和带通滤波输出匹配电路，其中，带通滤波输入匹配电路的输入连接射频信号，输出连接差分放大电路，差分放大电路将射频信号进行放大并经过所述带通滤波输出匹配电路的两个端口输出；带通滤波输入匹配电路和所述带通滤波输出匹配电路既起到与所述差分放大电路阻抗匹配的作用，还具备带通滤波器的选频特性，滤除带外的干扰信号；所述差分放大电路克服偏置电位影响。本发明专利技术提高了低噪声放大器的共模噪声抑制性能和带外抗干扰能力，拓展了放大器的工作带宽。工作带宽。工作带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种集成滤波平衡低噪声放大器


[0001]本专利技术属于无线通信
，特别涉及集成滤波平衡低噪声放大器。

技术介绍

[0002]当前，随着无线通信系统的快速发展，对射频前端接收机的要求也越来越高。低噪声放大器和滤波器作为射频前端接收机的关键器件，决定着无线通信系统性能的优劣。低噪声放大器作为接收机第一级有源电路，主要负责将射频天线接收的微弱信号进行放大，还需要在较宽频率范围内实现低噪声系数高增益和高线性度的要求。低噪声放大器的噪声系数决定了整个接收链路的总体噪声，为了抑制噪声对后续电路的影响，放大器必须具备足够低的噪声系数。滤波器一般位于低噪声放大器的前级和后级，通过与低噪声放大器直接级联以滤除频带的干扰信号。
[0003]在宽频带内实现低噪声系数和良好的阻抗匹配及增益响应极具挑战性，所以宽带低噪声放大器一直是研究的热点。共源级、共栅级、负反馈结构和多级级联等都是常用的拓扑结构。共源级放大结构因其具有较低的噪声系数而得到广泛的应用，但是这种结构的低噪声放大器带宽较窄，不满足宽带要求。负反馈结构常用在放大电路中，目的是拓展放大器的工作带宽，提升频带增益响应的平坦度。因此，在共源放大结构中加入负反馈技术构成负反馈共源级放大结构。这种拓扑突破了共源放大的窄带适用范围，是目前大部分宽带低噪声放大器所采用的拓扑结构。但是负反馈技术的加入会造成共源放大电路噪声的恶化，所以需要在带宽和噪声系数两者之间折中考虑。共栅放大结构可通过调节放大管物理尺寸获得合适的跨导值，进而实现输入阻抗可控。所以，利用该结构可获得较好的宽带输入匹配性能。共栅放大结构不足之处在于噪声系数较大；在实际电路中，采用这种结构还需要增加额外的降噪技术，例如噪声相消技术、等效跨导增强技术等降低噪声系数，这就导致了电路更加复杂。通过多个单级放大电路串接方式所构成的多级级联放大结构具有增益高、稳定性好的特点。多级级联放大结构的噪声系数主要取决于第一级放大电路的噪声系数，因此，必须保证第一级电路的噪声性能足够好。由于级联方式存在级间匹配网络，不可避免存在阻抗失配，导致插入损耗较高。另外，采用多级级联的方式难以在宽带内获得平坦的低噪声系数。
[0004]目前，大部分低噪声放大器采用单端输入和单端输出的结构，它们都存在一个共同的问题，即在宽带模式下，单端低噪声放大器容易受到环境噪声和带外信号干扰，从而降低了接收系统的性能。

技术实现思路

[0005]为了克服上述技术中存在的问题，本专利技术提供了一种集成滤波平衡低噪声放大器。提高低噪声放大器的共模噪声抑制性能和带外抗干扰能力，拓展放大器的工作带宽。该结构将带通滤波器与低噪声放大器的匹配电路联合设计，实现匹配与滤波功能的融合。由于平衡结构的对称性和复阻抗转换特性使差分低噪声放大器具有共模噪声抑制，差模信号
无衰减传输的特性，同时具有良好的宽带和滤波特性。
[0006]技术方案为包括依次连接的带通滤波输入匹配电路、差分放大电路和带通滤波输出匹配电路，其中，
[0007]所述带通滤波输入匹配电路的输入连接射频信号，输出连接差分放大电路，差分放大电路将射频信号进行放大并经过所述带通滤波输出匹配电路的两个端口输出；
[0008]所述带通滤波输入匹配电路和所述带通滤波输出匹配电路既起到与所述差分放大电路阻抗匹配的作用，还具备带通滤波器的选频特性，滤除带外的干扰信号；所述差分放大电路克服偏置电位影响。
[0009]优选地，所述带通滤波输入匹配电路为上下对称的环形枝节加载匹配网络，包含四条对称的输入T形枝节线和两条上下对称的输入级联主路传输线。
[0010]优选地，所述输入T形枝节线包括第一T形枝节线Ts1、第二T形枝节线Ts2、第三T形枝节线Ts3和第四T形枝节线Ts4；其中，所述第一T形枝节线Ts1的一端与所述第二T形枝节线Ts2的一端连接，所述第三T形枝节线Ts3的一端与所述第四T形枝节线Ts4的一端连接。
[0011]优选地，所述输入级联主路传输线包括传第七输线TL7、第八传输线TL8、第九传输线TL9和第十传输线TL10；其中，所述第七传输线TL7与所述第八传输线TL8连接，并分别与所述第一T形枝节线Ts1的一端和所述第二T形枝节线Ts2的一端连接；所述第九传输线TL9与所述第十传输线TL10连接，并分别与所述第三T形枝节线Ts3的一端和所述第四T形枝节线Ts4的一端连接。
[0012]优选地，所述差分放大电路由上下两路对称的放大电路构成，包括第一放大电路和第二放大电路。
[0013]优选地，所述第一放大电路包含第一共源放大电路、第一偏置电路、第一稳定电路、第一电容C1和第七电容C7，
[0014]其中，所述第一共源放大电路包含第一晶体管T1、第一电感L1、第二电感L2、第五电容C5和第六电容C6；所述第一电感L1的一端与所述第一晶体管T1的栅极连接，用于防止射频信号泄漏到偏置电路中；另一端与所述第五电容C5连接，将泄露的交流信号短路到地，降低对偏置电路的影响；所述第二电感L2的一端与所述第一晶体管T1的漏极连接，用于防止射频信号泄漏到偏置电路中；另一端与所述第六电容C6连接，将泄露的交流信号短路到地，降低对偏置电路的影响；所述第一偏置电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和多个旁路电容；其中，所述第二电阻R2的两端分别与所述第一电阻R1和所述第三电阻R3连接，构成电阻式分压结构，因此可使用单个电源给所述第一晶体管T1的栅极和漏极提供合适的偏置点；所述第三电容C3、所述第四电容C4和所述第五电容C5并联连接，将来自直流供电的交流信号短路到地，防止干扰信号进入射频通路；所述第一稳定电路由第十七传输线构成。
[0015]优选地，所述第二放大电路与所述第一放大电路结构对称，并且所使用的器件参数一致。
[0016]优选地，所述带通滤波输出匹配电路是一个上下对称的环形枝节加载匹配网络，包含四条对称的输出T形枝节线和两条上下对称的输出级联主路传输线。
[0017]优选地，所述输出T形枝节线包括第五T形枝节线Ts5、第六T形枝节线Ts6、第七T形枝节线Ts7和第八T形枝节线Ts8；其中所述第五T形枝节线Ts5的一端与所述第六T形枝节线
Ts6的一端连接；所述第七T形枝节线Ts7的一端与所述第八T形枝节线Ts8的一端连接。
[0018]优选地，所述输出级联主路传输线包括第二十五传输线TL25、第二十六传输线TL26、第二十七传输线TL27和第二十八传输线TL28，
[0019]其中，所述第二十五传输线TL25与所述第二十六传输线TL26连接构成阶梯阻抗变换器，并分别与所述第五T形枝节线Ts5的一端和所述第七T形枝节线Ts7的一端连接；所述第二十七传输线TL27与所述第二十八传输线TL28连接构成阶梯阻抗变换器，并分别与所述第六T形枝节线Ts6的一端和所述第八T形枝节线Ts8的一端连接。
[0020]本专利技术的有益效果至少包括：
[0021](1)本专利技术采用滤波与阻抗匹配联合设计的方法，将外部独立的滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成滤波平衡低噪声放大器，其特征在于，包括依次连接的带通滤波输入匹配电路、差分放大电路和带通滤波输出匹配电路，其中，所述带通滤波输入匹配电路的输入连接射频信号，输出连接差分放大电路，差分放大电路将射频信号进行放大并经过所述带通滤波输出匹配电路的两个端口输出；所述带通滤波输入匹配电路和所述带通滤波输出匹配电路既起到与所述差分放大电路阻抗匹配的作用，还具备带通滤波器的选频特性，滤除带外的干扰信号；所述差分放大电路克服偏置电位影响。2.根据权利要求1所述的集成滤波平衡低噪声放大器，其特征在于，所述带通滤波输入匹配电路为上下对称的环形枝节加载匹配网络，包含四条对称的输入T形枝节线和两条上下对称的输入级联主路传输线。3.根据权利要求2所述的集成滤波平衡低噪声放大器，其特征在于，所述输入T形枝节线包括第一T形枝节线Ts1、第二T形枝节线Ts2、第三T形枝节线Ts3和第四T形枝节线Ts4；其中，所述第一T形枝节线Ts1的一端与所述第二T形枝节线Ts2的一端连接，所述第三T形枝节线Ts3的一端与所述第四T形枝节线Ts4的一端连接。4.根据权利要求3所述的集成滤波平衡低噪声放大器，其特征在于，所述输入级联主路传输线包括传第七输线TL7、第八传输线TL8、第九传输线TL9和第十传输线TL10；其中，所述第七传输线TL7与所述第八传输线TL8连接，并分别与所述第一T形枝节线Ts1的一端和所述第二T形枝节线Ts2的一端连接；所述第九传输线TL9与所述第十传输线TL10连接，并分别与所述第三T形枝节线Ts3的一端和所述第四T形枝节线Ts4的一端连接。5.根据权利要求1所述的集成滤波平衡低噪声放大器，其特征在于，所述差分放大电路由上下两路对称的放大电路构成，包括第一放大电路和第二放大电路。6.根据权利要求5所述的集成滤波平衡低噪声放大器，其特征在于，所述第一放大电路包含第一共源放大电路、第一偏置电路、第一稳定电路、第一电容C1和第七电容C7，其中，所述第一共源放大电路包含第一晶体管T1、第一电感L1、第二电感L2、第五电容C5和第六电容C6；所述第一电感L1的一端与所述第一晶体管T1的栅极连接，用于防止射频信...

【专利技术属性】
技术研发人员：程知群，黄文涛，乐超，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：