[發(fā)明專利]一種可編程毫米波數(shù)字功率放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711192865.2
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108155880B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發(fā)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

本發(fā)明公開一種可編程毫米波數(shù)字功率放大器，包括：NMOS放大管M0、M1，NMOS開關管M2、M3、M4、M5，偏置電阻R1、偏置電阻R2，隔直電容C1、C2，中和電容C3、C4，共模抑制電感L1，差分轉單端變壓器TF1。毫米波射頻差分信號經(jīng)隔直電容C1、C2輸入，經(jīng)放大管M2、M3、M4、M5放大輸出。本發(fā)明通過數(shù)字控制信號D0、數(shù)字控制信號D1控制開關管M0、M1的導通與否，進而控制放大管的導通與否，從而控制放大器的輸出功率，解決了傳統(tǒng)毫米波功率放大器輸出功率不可調節(jié)的缺點。本發(fā)明結構簡單，集成度高，可以用于毫米波功率放大器和其他毫米波集成電路系統(tǒng)設計中，實現(xiàn)輸出功率數(shù)字編程，提高功率放大器和系統(tǒng)的功率回退效率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種毫米波功率放大器，特別是一種可編程毫米波數(shù)字功率放大器。

背景技術

近年來，隨著互補金屬-氧化物半導體（CMOS）技術的快速發(fā)展，采用CMOS技術實現(xiàn)毫米波集成電路成為現(xiàn)實。CMOS集成電路技術在數(shù)字電路設計中優(yōu)勢明顯，利用CMOS集成電路技術的特點，可以實現(xiàn)各種功能的數(shù)字、模擬、射頻混合電路設計。常規(guī)的毫米波功率放大器結構基本分為共源結構、共柵結構、共源共柵結構等，這些結構中放大管尺寸固定，因此單個放大器的輸出功率往往固定不可調節(jié)，或者增益不可調節(jié)。然而越來越多的應用場合，要求系統(tǒng)的輸出功率可變，在末級的輸出功率放大器不可調節(jié)的情況下，要么增加輸出衰減電路，要么降低輸入激勵功率，這兩種情況，功率放大器本身的功耗和輸出功率不變，因此具有功率回退效率低，系統(tǒng)功耗大等缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種可編程的毫米波數(shù)字功率放大器，解決常規(guī)毫米波功率放大器輸出功率固定，功率回退效率低的缺點。

一種可編程毫米波數(shù)字功率放大器，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、隔直電容C1和中和電容C3連接，NMOS放大管M3、NMOS放大管M5的柵極均分別與偏置電阻R2、隔直電容C2和中和電容C4連接；偏置電阻R1、偏置電阻R2的另一端連接到偏置電壓Vg。

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連接；NMOS開關管M0、NMOS開關管M1的柵極分別與數(shù)字控制信號D0、數(shù)字控制信號D1的輸入端連接；數(shù)字控制信號D0和數(shù)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。

更優(yōu)的，所述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尺寸大于NMOS放大管M2、NMOS放大管M3。

更優(yōu)的，所述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。

更優(yōu)的，所述NMOS開關管M0的尺寸大于NMOS放大管M2和M3尺寸之和，NMOS開關管M1的尺寸大于NMOS放大管M4和M5尺寸之和。