一种基于栅-源低耦合结构的超宽带低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开一种基于栅

【技术实现步骤摘要】
一种基于栅
‑
源低耦合结构的超宽带低噪声放大器


[0001]本专利技术属于低噪声放大器芯片领域，特别涉及一种超宽带共源共栅低噪声放大器。

技术介绍

[0002]低噪声放大器常用于射频、微波接收系统的第一级，对接收信号进行放大，噪声系数、带宽直接影响系统性能。随着超宽带系统的快速发展，比如电子战系统，对超宽带低噪声放大器提出了更高的要求。
[0003]超宽带低噪放可以分为两大类：行波式放大器和非行波式放大器。行波式放大器由多个并联晶体管构成，用小电感将输入、输出端口连接在一起，与端口的电容形成了类似于低通滤波器额人工传输线结构。虽然，在带宽方面有一定优势，但人工传输线长度较长，会引入损耗，使得噪声系数偏大。
[0004]而非行波式放大器通常采用输入、输出电抗匹配结构，在噪声方面具有优势，但带宽与行波式相比相对较窄。传统共源共栅放大器是典型的宽带非行波式放大器，但带宽仍然偏窄，并且第二级共栅晶体管栅
‑
源耦合偏高，造成噪声偏高。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于栅
‑
源低耦合结构的超宽带低噪声放大器，对传统共源共栅放大器进行改进，采用栅
‑
源低耦合连接结构，降低共栅级晶体管栅、源之间耦合，降低噪声系数，增加带宽；并且结合“负反馈”结构，拓展带宽。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：一种基于栅
‑
源低耦合结构的超宽带低噪声放大器，包括：第一级共源晶体管T1、第二级共栅晶体管T2、漏压Vd的馈电支路、第一级Vg馈电支路、第二级Vg馈电支路、负反馈支路，第一级共源晶体管T1的漏极与第二级共栅晶体管T2的源极通过改进后栅
‑
源低耦合连接结构连接，从而降低第二级共栅晶体管T2的栅
‑
源耦合寄生电容；
[0007]漏压Vd的馈电支路连接在漏压Vd端口和第二共栅晶体管T2漏极之间，第二共栅晶体管T2漏极具体通过传输线TL3与漏压Vd的馈电支路连接；漏压Vd端口还通过第二级Vg馈电支路与第二级共栅晶体管T2的栅极连接，通过电阻分压形式为第二级共栅晶体管T2提供栅极电压；
[0008]第一级Vg馈电支路通过传输线TL2与第一级共源晶体管T1栅极连接；
[0009]第一级共源晶体管T1栅极依次通过传输线TL2、隔直电容C
B1
与输入端口连接，第一级共源晶体管T1源极接地；
[0010]第二级共栅晶体管T2漏极依次通过传输线TL3、传输线TL4、隔直电容C
B2
与输出端口连接，第二级共栅晶体管T2的栅极与电容CG相连接，提供射频地。
[0011]还包括负反馈支路，所述负反馈支路连接于第一级共源晶体管T1栅极之前与第二级共栅晶体管T2漏极之后。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术第一级共源晶体管T1与第二级共栅晶体管T2通过改进后栅
‑
源低耦合连接结构连接，具备以下优点：
[0013]1、本专利技术提供了一种基于栅
‑
源低耦合连接结构，对共源共栅低噪声放大器进行改进，降低了晶体管T2的栅
‑
源耦合寄生电容，并从理论上分析了降低该寄生电容以后，会降低整个频率的噪声系数，并有一定拓展带宽效果；
[0014]2、通过将“负反馈”和“共源共栅”结构相结合的方法，拓展带宽。
附图说明
[0015]图1是本专利技术超宽带低噪放结构图；
[0016]图2是GaAs芯片的金属层M1、M2与介质层示意图；
[0017]图3是传统连接结构示意图；
[0018]图4是改进后的栅
‑
源低耦合连接结构示意图；
[0019]图5是传统连接结构与改进后栅
‑
源低耦合连接结构S参数仿真对比图；
[0020]图6是晶体管T1、T2与连接结构等效电路示意图；
[0021]图7是分别采用传统连接结构和改进后栅
‑
源低耦合连接结构的晶体管T1、T2的最小噪声系数对比图；
[0022]图8是放大器S11、S22测试结果；
[0023]图9是放大器S21测试结果；
[0024]图10是放大器噪声系数测试结果。
具体实施方式
[0025]为便于本领域技术人员理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合附图对本
技术实现思路
进一步阐释。
[0026]如图1所示，本专利技术的放大器包括：第一级共源晶体管T1、第二级共栅晶体管T2、负反馈支路、漏压Vd的馈电支路、第一级Vg馈电支路、第二级Vg馈电支路，第一级共源晶体管T1与第二级共栅晶体管T2通过连接结构连接在一起；具体的：第二级共栅晶体管T2的栅极与电容CG相连接，提供射频地；第二级共栅晶体管T2漏极输出端口与传输线TL3连接；负反馈支路由电阻R1、电容C1构成，负反馈支路连接在传输线TL3与晶体管T1的栅极之间；传输线TL4、隔直电容C
B2
连接在传输线TL3与输出端口之间；电感L1与并联到地的馈电电容C
B3
构成了漏压Vd的馈电支路，所述漏压Vd的馈电支路与TL3连接；漏压端口Vd通过第二级Vg馈电支路，提供了第二级共栅晶体管T2的栅极电压，第二级Vg馈电支路由电阻R
B2
、R
B3
构成；传输线TL2与第一级共源晶体管T1的栅极连接，隔直电容C
B1
连接在传输线TL2与输入端口之间；第一级Vg馈电支路由电阻R
B1
串联传输线TL1和并联到地电容C
B4
构成，第一级Vg馈电支路连接在传输线TL2与Vg馈电端口之间。传输线TL1、TL2、TL3、TL4起到连接和部分阻抗匹配作用。
[0027]本专利技术的放大器芯片采用GaAs工艺制作，芯片介质示意图如图2所示。GaAs是基片材料，在基片材料上沉积M1金属层，在M1金属层上沉积绝缘层，绝缘层上再沉积M2层金属。本专利技术放大器中的晶体管、电容、电感、电阻、传输线均需要M1或者M2金属层制作。
[0028]在共源共栅放大器中，需要将第一级共源晶体管T1的漏极作为输出，接入到第二级共栅晶体管T2的源极；对于第二级共栅晶体管T2的栅极需要连接CG电容与第二级Vg馈电
支路。在本专利技术中，将第一级共源晶体管T1、第二级共栅晶体管T2之间的连接传输线和第二级共栅晶体管T2栅极连接CG电容的传输线称为“连接结构”。传统的连接结构如图3所示，第一级共源晶体管T1、第二级共栅晶体管T2之间采用M2金属层(或M1金属层)连接，第二级共栅晶体管T2的栅极与CG电容采用M1金属层(或M2金属层)连接，即“第一级共源晶体管T1、第二级共栅晶体管T2之间”、“第二级共栅晶体管T2的栅极与CG电容之间”分别采用不同金属层来实现连接，则其中一个采用M1金属层实现连接，另一个则采用M2金属层实现连接。这样的传统连接方式，优势在于两路信号分别输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于栅
‑
源低耦合结构的超宽带低噪声放大器，其特征在于，包括：第一级共源晶体管T1、第二级共栅晶体管T2、漏压Vd的馈电支路、第一级Vg馈电支路、第二级Vg馈电支路、负反馈支路，第一级共源晶体管T1的漏极与第二级共栅晶体管T2的源极通过改进后栅
‑
源低耦合连接结构连接，从而降低第二级共栅晶体管T2的栅
‑
源耦合寄生电容；所述第一级共源晶体管T1的漏极与第二级共栅晶体管T2的源极通过改进后栅
‑
源低耦合连接结构连接，具体为：第一级共源晶体管T1的漏极与第二级共栅晶体管T2的单侧源极相连接；漏压Vd的馈电支路连接在漏压Vd端口和第二共栅晶体管T2漏极之间，第二共栅晶体管T2漏极具体通过传输线TL3与漏压Vd的馈电支路连接；漏压Vd端口还通过第二级Vg馈电支路与第二级共栅晶体管T2的栅极连接，通过电阻分压形式为第二级共栅晶体管T2提供栅极电压；第一级Vg馈电支路通过传输线TL2与第一级共源晶体管T1栅极连接；第一级共源晶体管T1栅极依次通过传输线TL2、隔直电容C
B1
与输入端口连接，第一级共源晶体管T1源极接地；第二级共栅晶体管T2漏极依次通过传输线TL3、传输线TL4、隔直电容C
B2
与输出端口连接，第二级共栅晶体管T2的栅极与电容CG相连接，提供射频地；所述负反馈支路连接于第一级共源晶体管T1栅极之前和第二级共栅晶体管T2漏极之后，第二共栅晶体管T2漏极具体通过传输线TL3与负反馈支路连接。2.根据权利要求1所述的一种基于栅
‑
源低耦合结构的超宽带低噪声放大器，其特征在于，负反馈支路包括电阻R1、电容C1，电阻R1的第一端与第一级共源晶体管T1栅极连接，电阻R1的第二端与电容C1的第一端连接，电容C1的第二端通过传输线TL3与第二级共栅晶体管T2漏极连接。3.根据权利要求2所述的一种基于栅
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源低耦合结构的超宽带低噪声放大器，其特征在于，第一级Vg馈电支路包括：电阻R
B1
、传输线TL1、电容C
B4
；电阻R
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳，方恒，孙文杰，赖娴，延波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：