[發明專利]一種可編程毫米波數字功率放大器

有效

• 申請號: 201711192865.2
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108155880B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 陳林輝;劉曉東;劉志哲;聶利鵬;曹玉雄;陳磊
• 申請（專利權）人: 北京遙感設備研究所
• 主分類號: H03F3/21
• 分類號: H03F3/21;H03F3/213;H03F3/217;H03F3/45;H03F1/02
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 孔曉芳

1.一種可編程毫米波數字功率放大器，其特征在于包括：NMOS開關管M0、NMOS開關管M1、NMOS放大管M2、NMOS放大管M3、NMOS放大管M4和NMOS放大管M5、偏置電阻R1、偏置電阻R2、隔直電容C1、隔直電容C2、中和電容C3、中和電容C4、共模抑制電感L1和差分轉單端變壓器TF1；所述NMOS 是指N溝道金屬氧化物半導體；

前級毫米波信號差分輸入，IN+表示信號輸入正端，IN-表示信號輸入負端；

NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的柵極均分別與偏置電阻R1的一端、隔直電容C1的一端和中和電容C3的一端連接，NMOS放大管M3、NMOS放大管M5的柵極均分別與偏置電阻R2的一端、隔直電容C2的一端和中和電容C4的一端連接；偏置電阻R1和偏置電阻R2的另一端分別連接到偏置電壓Vg；

前級毫米波信號分別從IN+和IN-差分輸入放大器；一路毫米波信號經過隔直電容C1的另一端輸入到NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的柵極，該信號經過NMOS放大管M2、NMOS放大管M4放大之后從NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的漏極輸出；另一路毫米波信號經過隔直電容C2的另一端輸入到NMOS放大管M3、NMOS放大管M5的柵極，該信號經過NMOS放大管M3、NMOS放大管M5放大之后從NMOS放大管M3、NMOS放大管M5的漏極輸出；兩路放大信號進入變壓器TF1的兩個輸入端口；經變壓器TF1，放大信號差分轉單端輸出；

NMOS放大管M2、NMOS放大管M3的源極與NMOS開關管M0的漏極連接，NMOS放大管M4、NMOS放大管M5的源極與NMOS開關管M1的漏極連接；NMOS開關管M0、NMOS開關管M1的源極與共模抑制電感L1一端連接，共模抑制電感L1的另一端接地；NMOS開關管M0、NMOS開關管M1的柵極分別與數字控制信號D0、數字控制信號D1的輸入端連接；數字控制信號D0和數字控制信號D1控制NMOS開關管M0、NMOS開關管M1的導通、關斷以及放大器的輸出功率；

NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的漏極與中和電容C4一端連接，為信號放大輸出正端，NMOS放大管M3、NMOS放大管M5的漏極與中和電容C3的一端連接，為信號放大輸出負端；信號放大輸出的正端和負端分別連接到變壓器TF1的兩個輸入端口；變壓器TF1的輸入線圈中心抽頭連接到電源電壓Vd；

NMOS放大管M2、NMOS放大管M3尺寸一致，互為差分對稱， NMOS放大管M4、NMOS放大管M5尺寸一致，互為差分對稱；NMOS放大管M4、NMOS放大管M5的尺寸大于NMOS放大管M2、NMOS放大管M3的尺寸；

NMOS開關管M0、NMOS開關管M1的尺寸比例與NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的尺寸比例相同；

NMOS開關管M0的尺寸大于NMOS放大管M2和NMOS放大管M3尺寸之和，NMOS開關管M1的尺寸大于NMOS放大管M4和NMOS放大管M5尺寸之和；

中和電容C3與中和電容C4的值相等；

數字控制信號D0和數字控制信號D1控制NMOS開關管M0、NMOS開關管M1的導通和關斷，當數字控制信號D0為高電平時，NMOS開關管M0導通；當數字控制信號D0為低電平時，NMOS開關管M0關斷；當數字控制信號D1為高電平時，NMOS開關管M1導通；當數字控制信號D1為低電平時，NMOS開關管M1關斷。

2.如權利要求1所述的可編程毫米波數字功率放大器，其特征在于，當數字控制信號D0與數字控制信號D1全為0時，放大器關斷，輸出功率為0；當數字控制信號D0為1，數字控制信號D1為0時，放大器中的NMOS放大管M2和NMOS放大管M3導通，輸出功率為P_A；當數字控制信號D0為0，數字控制信號D1為1時，放大器中的NMOS放大管M4、NMOS放大管M5導通，輸出功率為P_B；當數字控制信號D0為1，數字控制信號D1為1時，放大器全導通，輸出功率為P_C，且P_A＜P_B＜P_C。

3.如權利要求1所述的可編程毫米波數字功率放大器，其特征在于，中和電容C3的值大于NMOS放大管M2的米勒電容，且中和電容C3的值小于NMOS放大管M2和NMOS放大管M4米勒電容之和。