[發(fā)明專利]一種采用混合頻率補償網絡的超寬帶低噪聲放大器

有效

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• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109600120B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 閻照文;唐均;劉偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F1/48;H03F3/193;H03F3/21;H03G3/30
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

一種采用混合頻率補償網絡的超寬帶低噪聲放大器，包括射頻電容?電阻并聯(lián)負反饋頻率補償電路、微帶線加接地過孔的串聯(lián)負反饋頻率補償電路、接地共面波導傳輸線電路、供電電路、高頻濾波電路、輸入耦合電路以及輸出耦合電路。在電路中各元件間均以接地共面波導傳輸線電路的走線方式連接；射頻信號通過輸入耦合電路進入場效應管后，電路中的供電網絡以雙電源供電的方式通過高頻濾波電路加載至場效應管的柵極與漏極兩端，同時在場效應管柵極和漏極之間引入射頻電容?電阻并聯(lián)負反饋頻率補償電路，以及在場效應管源極引入微帶線加接地過孔的串聯(lián)負反饋頻率補償電路；最后，經過放大的射頻信號由場效應管的漏極通過輸出耦合電路進行射頻信號輸出。

【技術領域】

本發(fā)明屬于射頻微波電路設計領域，特別涉及一種對超寬帶范圍內的信號在抑制噪聲系數(shù)的前提下進行高增益平坦放大，具體來說是通過超寬帶低噪聲放大器對采集而來的微弱信號進行寬頻帶放大。

【背景技術】

隨著經濟社會的飛速發(fā)展，信息化進程也在大踏步前進，無線通信技術在社會的各個領域被廣泛使用。在經歷了4G通訊網絡時代之后，面向未來移動通信技術需求的5G技術也在全世界范圍內的各種研究機構、公司中展開。面對有限的頻譜資源，無線通信未來的發(fā)展趨勢主要集中在寬帶化、高速化、信息個人化、核心網絡綜合化和無線通信技術結構的變革化等方向。

超寬帶技術(UWB)是一種新型短距離高速無線通信技術，超寬帶使用的帶寬超過1GHz，甚至高達幾個GHz。該技術以其抗干擾性強、帶寬極寬、傳輸速率高、低功耗、頻譜利用率高和應用范圍廣等一系列優(yōu)點收到業(yè)界前所未有的關注。

低噪聲放大器(LNA)作為現(xiàn)代微波/毫米波通信、電子對抗、雷達和遙測接收系統(tǒng)等應用中的一個關鍵部件，常在接收系統(tǒng)的前端使用。當下對于獲取超寬帶低噪聲放大器的常用手段是采用單片微波集成電路(MMIC)來實現(xiàn)，這種電路結構具有集成度高、體積小等優(yōu)點。但其對生產加工工藝要求很高，而且研發(fā)成本昂貴，不適合基礎科研項目。通過印制電路板(PCB)板級加工工藝配合場效應管來實現(xiàn)超寬帶放大器的研制，其研發(fā)成本遠低于前者，但很難同時兼顧帶寬和增益的指標要求。

【發(fā)明內容】

為了克服板級電路難以兼顧帶寬和增益指標要求的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用混合頻率補償網絡的超寬帶低噪聲放大器電路，能解決在高增益、低噪聲系數(shù)的前提下維持超寬帶測量帶寬的問題。

本發(fā)明的目的采用以下技術方案實現(xiàn)：

一種采用混合頻率補償網絡的超寬帶低噪聲放大器，這個放大器中主要包括射頻電容-電阻并聯(lián)負反饋頻率補償電路、微帶線加接地過孔的串聯(lián)負反饋頻率補償電路、接地共面波導傳輸線電路、供電電路、高頻濾波電路、輸入耦合電路以及輸出耦合電路。

所述的射頻電容-電阻并聯(lián)負反饋頻率補償電路，選用0402封裝貼片村田射頻電容和0402封裝貼片電阻串聯(lián)，跨接在場效應管的柵極與漏極之間。射頻電容-電阻并聯(lián)負反饋頻率補償電路用以彌補非線性器件場效應管由于米勒效應造成的隨著頻率升高6dB/倍頻程的增益衰減，達到穩(wěn)定電路和延拓帶寬的目的。所述場效應管是增強型贗配高電子遷移率的場效應管。

所述的微帶線加接地過孔的串聯(lián)負反饋頻率補償電路，是指在場效應管的源極，用一段微帶線在末端加上接地過孔，構成串聯(lián)負反饋頻率補償電路。本設計中這段微帶線加接地過孔電路在工作頻帶中心頻點處相當于具有極小數(shù)值(0.118nH)等效的電感器件。微帶線寬度由參考阻抗決定，參考阻抗數(shù)值參考射頻走線的特征阻抗(50Ω)，長度利用經驗公式得出，具體數(shù)值由等效的電感數(shù)值的大小、射頻走線的特征阻抗以及電路板板材的相對介電常數(shù)等因素決定。該微帶線加接地過孔的串聯(lián)負反饋頻率補償電路起到穩(wěn)定電路的作用。

所述的接地共面波導傳輸線電路用于傳輸射頻信號，在電路走線層射頻信號線兩側間距固定距離有敷銅，并且在射頻信號線兩側加以兩排交叉等距接地過孔。這種傳輸信號的方式既可以控制射頻信號線的阻抗，又能給溢出的射頻信號更短的回流路徑以達到電磁屏蔽作用，使溢出的射頻信號不干擾電路其它部分的正常工作。