一种带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器制造技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，涉及无线通讯系统中的放大器，具体提供一种带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器，用以解决现有Y/Z

【技术实现步骤摘要】
一种带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器


[0001]本专利技术属于无线通信
，涉及无线通讯系统中的放大器，具体提供一种用于提升功率增益的带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器。

技术介绍

[0002]毫米波及太赫兹频段具有丰富的频谱资源，能提供大的通信容量，得到很多人的关注；然而，太高的工作频率对无线射频前端系统的设计带来了挑战。放大器作为射频前端系统中最重要的模块之一，随着工作频率的不断提高，放大器中晶体管的本征增益快速地降低，使得放大器能获得的功率增益变得特别有限。
[0003]为了提高放大器的功率增益，传统方法通过引用LLREN(Linear,losslessandreciprocalembedding network，线性、无损和互易的嵌入式网络)将最大可用增益G
ma
(Maximal available gain)提高到其上限值G
ma_upper_limit
，G
ma_upper_limit
定义为：
[0004][0005]其中，U为Mason
’
s U；另外，G
ma
定义为当放大器同时达到输入输出共轭匹配时的功率增益，而U的表达式为：
[0006][0007]其中，Y
11
，Y
12
，Y
21
和Y
22
分别是二端口网络的导纳Y矩阵参数。
[0008]在此基础上，文献“A 173GHz Amplifier With a 18.5dB Power Gainin a 130nm SiGe Process:A Systematic Designof High
‑
Gain Amplifiers Above f
max
/2”(H.Khatibiet al.,IEEE TMTT,vol.66,no.1,pp.201
‑
214,2018)与文献“A High
‑
Gainmm
‑
WaveAmplifierDesign：AnAnalyticalApproachtoPowerGainBoosting”(H.Bameri,O.Momeni,IEEE JSSC,vol.52,no.2,pp.357
‑
370,2017)中分别提出了采用如图1所示的Y/Z
‑
LLREN、如图2所示的Y/PreZ
‑
LLREN的增益提升架构，使G
ma
能达到上限值G
ma_upper_limit
，有效地提高功率增益。但是，这两种结构都存在共同的缺点，当放大器的工作频率逐渐升高并接近最高振荡频率f
max
的时候，U会急剧下降，即G
ma_upper_limit
剧烈下降；即便G
ma
能达到G
ma_upper_limit
，最大可用增益G
ma
仍然较低。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于在对现有Y/Z
‑
LLREN结构与Y/PreZ
‑
LLREN结构增益提升放大器的最大可用增益上限G
ma_upper_limit
仍然较低的问题，提供一种带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器；本专利技术在传统差分共源放大器的基础上，通过引入去敏电感与交叉电导构成U提升网络，有效提升放大器的Mason
’
s U，即提升最大可用增益G
ma
的上限值G
ma_upper_limit
，进而匹配LLREN使得放大器的最大可用增益G
ma
显著提高。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0011]一种带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器，包括：由晶体管M1与晶体管M2构成
的差分共源晶体管对；其特征在于，所述增益提升放大器还包括：U提升网络；所述U提升网络由两组相同的U提升子网络构成，所述U提升子网络由去敏电感L
D1
、去敏电感L
D2
与交叉电导G
CC
构成；第一组U提升子网络中，去敏电感L
D1
连接于差分共源晶体管M1的栅极与差分输入端V
in+
之间，去敏电感L
D2
连接于差分共源晶体管M1的漏极与差分输出端V
out+
之间，交叉电导G
CC
连接于差分输入端V
in+
与差分输出端V
out
‑
之间；第二组U提升子网络中，去敏电感L
D1
连接于差分共源晶体管M2的栅极与差分输入端V
in
‑
之间，去敏电感L
D2
连接于差分共源晶体管M2的漏极与差分输出端V
out
‑
之间，所述交叉电导G
CC
连接于差分输入端V
in
‑
与差分输出端V
out+
之间；差分共源晶体管M1与差分共源晶体管M2的源极连接共地端。
[0012]进一步的，所述晶体管M1与晶体管M2采用场效应晶体管或三极管；三极管的发射极对应场效应晶体管的源极，三极管的集电极对应场效应晶体管的漏极，三极管的基极对应场效应晶体管的栅极。
[0013]进一步的，所述交叉电导G
CC
的取值范围为：
[0014][0015]其中，Y
11_D
、Y
12_D
、Y
21_D
及Y
22_D
为差分共源晶体管对加上去敏电感L
D1
与L
D2
的二端口Y矩阵参数。
[0016]本专利技术的有益效果在于：
[0017]本专利技术提供一种带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器，在传统差分共源放大器的基础上，引入去敏电感与交叉电导构成U提升网络，有效提升放大器的Mason
’
s U，即提升最大可用增益G
ma
的上限值G
ma_upper_limit
，进而匹配LLREN(使最大可用增益G
ma
提高到其上限值G
ma_upper_limit
)使得放大器的最大可用增益G
ma
显著提高；并且，在高频下，带去敏电感的U提升结构能够有效降低增益提升对交叉电导实现的工艺偏差及模型不确定性的敏感性，避免了交叉电导在实现中由于工艺敏感性和模型不准确问题带来的对增益提升的影响；最后使得放大器的功率增益显著提高。
附图说明
[0018]图1为现有带Y/Z
‑
LLREN的增益提升放大器的框架示意图。
[0019]图2为现有带Y/PreZ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带交叉电导与去敏电感的增益提升放大器，包括：由晶体管M1与晶体管M2构成的差分共源晶体管对；其特征在于，所述增益提升放大器还包括：U提升网络；所述U提升网络由两组相同的U提升子网络构成，所述U提升子网络由去敏电感L
D1
、去敏电感L
D2
与交叉电导G
CC
构成；第一组U提升子网络中，去敏电感L
D1
连接于差分共源晶体管M1的栅极与差分输入端V
in+
之间，去敏电感L
D2
连接于差分共源晶体管M1的漏极与差分输出端V
out+
之间，交叉电导G
CC
连接于差分输入端V
in+
与差分输出端V
out
‑
之间；第二组U提升子网络中，去敏电感L
D1
连接于差分共源晶体管M2的栅极与差分输入端V
in
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王政，何飞，谢倩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：