[實(shí)用新型]X頻段低噪聲放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320884681.3
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN203734623U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申明磊;余海;朱丹
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)常熟研究院有限公司
• 主分類號(hào): H03F1/26
• 分類號(hào): H03F1/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電子電路領(lǐng)域，更具體地涉及一種廣泛用于X頻段各類雷達(dá)組件及通信系統(tǒng)的單芯片低噪聲放大器。

背景技術(shù)

低噪聲放大器是噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無線電接收機(jī)的高頻或中頻前置放大器，以及高靈敏度電子探測設(shè)備的放大電路。在放大微弱信號(hào)的場合，放大器自身的噪聲對信號(hào)的干擾可能很嚴(yán)重，因此希望減小這種噪聲，以提高輸出的信噪比。現(xiàn)有技術(shù)中，低噪聲放大器是衛(wèi)星通信、雷達(dá)通信等領(lǐng)域中高靈敏度接收機(jī)的關(guān)鍵部件，通過低噪聲放大器，從而提高接收機(jī)的靈敏度。

單片微波集成電路（MMIC）因其電路損耗小、噪聲低、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、功率大、附加效率高、抗電磁輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，成為設(shè)計(jì)制造毫米波低噪聲放大集成電路的最佳選擇之一。采用MMIC工藝技術(shù)的X頻段低噪聲放大器在無線通信、雷達(dá)及微波成像等軍民用途中有著廣泛的應(yīng)用。低噪聲放大器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)是電路的穩(wěn)定性問題，因?yàn)樵谳^低頻段內(nèi)有很高的增益及噪聲，所以很容易引發(fā)低頻振蕩，使整個(gè)電路不能穩(wěn)定工作。

實(shí)用新型內(nèi)容

1、本實(shí)用新型的目的。

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的低頻段內(nèi)噪聲大，引發(fā)低頻振蕩，使電路不穩(wěn)定的問題，而提出了一種X頻段低噪聲放大器。

2、本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案。

X頻段低噪聲放大器包括一級(jí)低噪聲放大電路、兩級(jí)高增益放大電路，其中一級(jí)低噪聲放大電路以及兩級(jí)高增益放大電路采用晶體管放大器，第一級(jí)晶體管放大器、第二級(jí)晶體管放大器、第三級(jí)晶體管放大器分別對應(yīng)低噪聲放大電路、兩級(jí)高增益放大電路，各級(jí)晶體管放大器通過中間級(jí)匹配電路依次級(jí)聯(lián)，各級(jí)晶體管放大器分別包括晶體管、柵極偏置電路、漏極偏置電路，所述晶體管的柵極和漏極通過偏置電路與供電端連接，所述第一級(jí)晶體管放大器柵極到地串聯(lián)有電感，其余各級(jí)晶體管放大器中的柵極直接接地；信號(hào)由輸入匹配電路輸入到第一級(jí)晶體管放大器后，通過級(jí)間匹配電路依次經(jīng)過第二級(jí)晶體管放大器、第三級(jí)晶體管放大器最后由輸出匹配電路輸出。

3、本實(shí)用新型的有益效果。

本實(shí)用新型的低噪聲放大芯片的頻率范圍為9GHz~11GHz，增益大于33.9dB，噪聲小于0.75?dB，輸入輸出駐波比小于1.3，且輸入輸出端口均匹配到50Ω標(biāo)準(zhǔn)阻抗，具有小型化、低噪聲、高增益、低成本、高可靠性的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于微波無線商業(yè)應(yīng)用(例如：LMDS(本地微波分配系統(tǒng))、點(diǎn)對點(diǎn)無線通信、點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信、空中交通管理、汽車防撞雷達(dá)、公路交通控制及儀表應(yīng)用等)以及微波軍事應(yīng)用（例如：衛(wèi)星通信、雷達(dá)、航空航天及其他系統(tǒng)裝備等）兩大領(lǐng)域，其商業(yè)應(yīng)用為一個(gè)巨大的潛在市場。

附圖說明

圖1?MMIC?LNA芯片原理框圖。

圖2?單片低噪聲放大器的電路連接框圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

如圖1所示，在MMIC電路的設(shè)計(jì)中采取了集總和分布參數(shù)電路混合匹配，采用3級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路，3級(jí)放大集成在同一基片上，包括一級(jí)低噪聲放大電路、兩級(jí)高增益放大電路，其中一級(jí)低噪聲放大電路以及兩級(jí)高增益放大電路采用晶體管放大器，分為第一級(jí)晶體管放大器、第二級(jí)晶體管放大器、第三級(jí)晶體管放大器分別對應(yīng)低噪聲放大電路、兩級(jí)高增益放大電路，半導(dǎo)體材料選擇GaAs，有源器件選擇PHEMT。單片LNA為了實(shí)現(xiàn)大于30?dB的增益，采用3級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路，3級(jí)放大集成在同一基片上，輸入和輸出端口匹配至50Ω，各模塊之間用微帶線進(jìn)行連接,?在減小損耗的同時(shí)大大提高了穩(wěn)定性。

如圖2所示，所述低噪聲放大器包括第一級(jí)晶體管放大器、第二級(jí)晶體管放大器、第三級(jí)晶體管放大器、各級(jí)晶體管放大器通過中間級(jí)匹配電路依次級(jí)聯(lián)，各級(jí)晶體管放大器分別包括晶體管、柵極偏置電路、漏極偏置電路，所述晶體管的柵極和漏極通過偏置電路與供電端連接，所述第一級(jí)晶體管放大器柵極到地串聯(lián)有電感，保證了該芯片在獲得良好輸入駐波的條件下同時(shí)獲得極低噪聲，使各級(jí)放大電路噪聲和增益同時(shí)達(dá)到良好匹配。其余各級(jí)晶體管放大器中的柵極直接接地。第一級(jí)晶體管放大器電路主要解決噪聲系數(shù)、功率增益和輸入駐波比，單指柵寬75μm，單胞有4指柵條，柵寬300μm；第二級(jí)晶體管放大器主要解決功率增益匹配同時(shí)兼顧噪聲系數(shù)，單指柵寬80μm，單胞6指，總柵寬480μm；第三級(jí)晶體管放大器主要解決功率增益匹配和輸出駐波比，單指柵寬100μm，單胞6指，總柵寬600μm，源漏間距3μm。這樣設(shè)計(jì)可在有效降低放大器工作電流的同時(shí)獲得較大的輸出功率。

上述實(shí)施例不以任何方式限制本實(shí)用新型，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。