一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器

文档序号:244661 发布日期:2021-11-12 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器 (Variable gain low noise amplifier based on attenuator ) 是由 吴昊 陶继青 史昕宇 傅海鹏 于 2021-10-18 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器,包括:放大电路、匹配电路、第一衰减器、第二衰减器;放大电路的第一端为低噪声放大器的信号输入端,放大电路第二端与匹配电路第一端连接,匹配电路第二端与第一衰减器第一端连接,第一衰减器的第二端与第二衰减器的第一端连接,第二衰减器的第二端为低噪声放大器的信号输出端。本发明所述的一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器,基于衰减器结构及栅极电感可以有效提升低噪声放大器工作带宽,增强隔离度,提高线性度;通过匹配电路实现较好的噪声性能;通过衰减器结构可以实现增益可调,从而可以应用到5G N77频段。(The invention provides an attenuator-based gain-variable low-noise amplifier, which comprises: the circuit comprises an amplifying circuit, a matching circuit, a first attenuator and a second attenuator; the first end of the amplifying circuit is a signal input end of the low noise amplifier, the second end of the amplifying circuit is connected with the first end of the matching circuit, the second end of the matching circuit is connected with the first end of the first attenuator, the second end of the first attenuator is connected with the first end of the second attenuator, and the second end of the second attenuator is a signal output end of the low noise amplifier. According to the attenuator-based gain-variable low-noise amplifier, the working bandwidth of the low-noise amplifier can be effectively increased, the isolation degree is enhanced, and the linearity is improved based on the attenuator structure and the grid inductor; better noise performance is realized through a matching circuit; the attenuator structure can realize adjustable gain, thereby being applied to 5G N77 frequency band.)

一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器

技术领域

本发明属于集成电路领域,尤其是涉及一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器。

背景技术

随着第五代移动通信技术的进步,为了应对高数据传输速率和高用户密度需求,实现大规模连接、高可靠性和低延迟通信,通信基站对接收链路的核心部件:低噪声放大器提出了更高的要求。原有低噪声放大器通常受带宽窄、线性度低、增益不可变等因素限制,难以应用于5G通信。

为了克服上述问题,急需一种宽带宽、高线性度、可调节增益的低噪声放大器,推动第五代移动通信技术大范围普及。

发明内容

有鉴于此,本发明旨在提出一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器,以解决低噪声放大器宽带窄、线性度低、增益不可变的问题。

为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器,包括:放大电路、匹配电路、第一衰减器、第二衰减器;

放大电路的第一端为低噪声放大器的信号输入端,放大电路第二端与匹配电路第一端连接,匹配电路第二端与第一衰减器第一端连接,第一衰减器的第二端与第二衰减器的第一端连接,第二衰减器的第二端为低噪声放大器的信号输出端;

进一步的,放大电路包括:第一电容C1、第二电容C2、第五电容C5、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第一电阻R1、第一电感L1、第三电感L3;

所述第一电容C1的第一端为低噪声放大器的信号输入端,第二端分别与所述第一晶体管Q1栅极、第一电阻R1的第一端相连。

所述第二电容C2的第一端与所述第一电阻R1的第二端、第三晶体管Q3的栅极相连,所述第二电容C2的第二端接地,所述第三晶体管Q3漏极与电流源相连,第三晶体管Q3的漏极与栅极相连,所述第三晶体管Q3源极接地;

所述第二晶体管Q2栅极分别与第五电容C5第一端、第三电感L3第一端连接,第五电容C5第二端接地,第三电感L3第二端与第二供电电压VB2相连,所述第二晶体管Q2漏极通过所述第一电感L1与第一供电电压VB1相连,所述第二晶体管Q2源极与第一晶体管Q1漏极连接,第一晶体管Q1源极接地。

进一步的,匹配电路包括第三电容C3、第四电容C4、第二电感L2,所述第三电容C3的第一端、第二电感L2的第一端及第四电容C4的第一端相连,所述第三电容C3第一端分别与第一电感L1第一端、第二晶体管Q2漏极相连,所述的第三电容C3第二端为低噪声放大器输出,所述第三电容C3的第二端与所述第二晶体管Q2漏极相连,所述第二电感L2第二端接地,所述第四电容C4的第二端与第一衰减器的第一端相连。

进一步的,所述第一衰减器包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第四晶体管Q4和第五晶体管Q5,所述第一衰减器的第一端与第二电阻R2的第一端和第四晶体管Q4漏极相连,所述第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端相连,第四电阻R4的第二端与第五晶体管Q5漏极连接,第五晶体管Q5的源极接地,所述第一衰减器的第二端与第三电阻R3的第二端、第四晶体管Q4源极相连;

所述第四晶体管Q4的栅极与第一数控电平VG1相连,第五晶体管Q5的栅极与第二数控电平VG2相连。

进一步的,所述第二衰减器由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第八晶体管Q8组成,所述第二衰减器的第一端与第一衰减器的第二端、第五电阻R5的第一端、第六晶体管Q6漏极、第六电阻R6的第一端相连,第六电阻R6的第二端经过第七晶体管Q7接地,所述第二衰减器的第二端为低噪声放大器的输出端,该端与第五电阻R5的第二端、第七电阻R7的第一端、第六晶体管Q6源端相连,第七电阻R7的第二端经过第八晶体管Q8接地;

所述第六晶体管Q6的栅极与第三数控电平VG3相连,所述第七晶体管Q7的栅极和第八晶体管Q8的栅极均与第四数控电平VG4相连,第七晶体管Q7的源极和第八晶体管Q8源极分别接地。

相对于现有技术,本发明所述的一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器具有以下有益效果:

本发明所述的一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器,基于衰减器结构及栅极电感可以有效提升低噪声放大器工作带宽,增强隔离度,提高线性度;通过匹配电路实现较好的噪声性能;通过衰减器结构可以实现增益可调,从而可以应用到5G N77频段。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1为本发明实施例所述的一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器电路图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示,一种基于衰减器的增益可变低噪声放大器,包括放大电路、匹配电路、第一衰减器、第二衰减器;

放大电路的第一端为低噪声放大器的信号输入端,放大电路第二端与匹配电路第一端连接,匹配电路第二端与第一衰减器第一端连接,第一衰减器的第二端与第二衰减器的第一端连接,第二衰减器的第二端为低噪声放大器的信号输出端;

放大电路包括:第一电容C1、第二电容C2、第五电容C5、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第一电阻R1、第一电感L1、第三电感L3;

所述第一电容C1的第一端为低噪声放大器的信号输入端,第二端分别与所述第一晶体管Q1栅极、第一电阻R1的第一端相连。

所述第二电容C2的第一端与所述第一电阻R1的第二端、第三晶体管Q3的栅极相连,所述第二电容C2的第二端接地,所述第三晶体管Q3漏极与电流源相连,第三晶体管Q3的漏极与栅极相连,所述第三晶体管Q3源极接地;

所述第二晶体管Q2栅极分别与第五电容C5第一端、第三电感L3第一端连接,第五电容C5第二端接地,第三电感L3第二端与第二供电电压VB2相连,所述第二晶体管Q2漏极通过所述第一电感L1与第一供电电压VB1相连,所述第二晶体管Q2源极与第一晶体管Q1漏极连接,第一晶体管Q1源极接地。

匹配电路包括第三电容C3、第四电容C4、第二电感L2,所述第三电容C3的第一端、第二电感L2的第一端及第四电容C4的第一端相连,所述第三电容C3的第二端与所述第二晶体管Q2漏极相连,所述第二电感L2第二端接地,所述第四电容C4的第二端与第一衰减器的第一端相连;

所述第三电容C3第一端分别与第一电感L1第一端、第二晶体管Q2漏极相连,所述的第三电容C3第二端为低噪声放大器输出。

所述第一衰减器包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第四晶体管Q4和第五晶体管Q5,所述第一衰减器的第一端与第二电阻R2的第一端和第四晶体管Q4漏极相连,所述第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端相连,第四电阻R4的第二端与第五晶体管Q5漏极连接,第五晶体管Q5的源极接地,所述第一衰减器的第二端与第三电阻R3的第二端、第四晶体管Q4源极相连;

所述第四晶体管Q4的栅极与第一数控电平VG1相连,第五晶体管Q5的栅极与第二数控电平VG2相连。

所述第二衰减器由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7和第八晶体管Q8组成,所述第二衰减器的第一端与第一衰减器的第二端、第五电阻R5的第一端、第六晶体管Q6漏极、第六电阻R6的第一端相连,第六电阻R6的第二端经过第七晶体管Q7接地,所述第二衰减器的第二端为低噪声放大器的输出端,该端与第五电阻R5的第二端、第七电阻R7的第一端、第六晶体管Q6源端相连,第七电阻R7的第二端经过第八晶体管Q8接地;

所述第六晶体管Q6的栅极与第三数控电平VG3相连,所述第七晶体管Q7的栅极和第八晶体管Q8的栅极均与第四数控电平VG4相连,第七晶体管Q7的源极和第八晶体管Q8源极分别接地。

第二电容C2为滤波电容,第三晶体管Q3为电流镜晶体管;第二电容C2用于过滤噪声,第三晶体管Q3用于决定所述低噪声放大器的电流大小。所述第一电感、第二电感、第三电容、第四电容根据所述低噪声放大器的工作频率和共栅极漏端的寄生电容的大小来确定。

第一衰减器和第二衰减器中的第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七晶体管Q7、第八晶体管Q8,根据低噪声放大器的增益要求来确定。

具体实施如下:

如图1所示,所述第三晶体管Q3决定电路电流大小,在选择偏置时,首先是让所述第一晶体管Q1和第二晶体管Q2工作在饱和区,根据最佳电流密度调整偏置;然后根据线性度优化调整共栅极晶体管偏压;然后进行输入端和输出端匹配:首先在匹配时将输入阻抗匹配到50欧姆,其次调整第一衰减器、第二衰减器电阻,将输出阻抗匹配到50欧姆,最后进行噪声和增益的平衡。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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