[發明專利]一種新型寬可變增益低相移可變增益放大器

有效

• 申請號: 202010095795.4
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111294003B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 康凱;劉沛然;吳韻秋;趙晨曦;劉輝華;余益明
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03G3/20
• 分類號: H03G3/20
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

本發明屬于無線通信技術領域，涉及可變增益放大器(VGA)，具體為一種新型寬可變增益低相移可變增益放大器。本發明采用兩個可變增益級串聯結構，并使用電流復用結構，顯著提高了放大器的可調增益范圍；并且，兩級可變增益級可以分別由不同的外部電源控制；同時，采用本發明寬可變增益低相移可變增益放大器結構，能夠在版圖中加入電容消除技術，顯著降低各端口耦合電容對于放大器相位的影響，降低可變增益放大器的插入相移。綜上，本發明在保證寬可變增益的同時，簡化了電路結構，降低了插入相移。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，涉及可變增益放大器(VGA)，具體為一種新型寬可變增益低相移可變增益放大器。

背景技術

隨著社會的發展，人們對于無線通信技術的需求越來越高；相控陣技術相較于傳統的機械掃描，具有速度快、靈活性高的優點，被廣泛應用在無線通信當中。而在相控陣技術中，對于旁瓣波束的抑制和各列的相位控制有很高的要求，需要使用高性能可變增益放大器(VGA)來實現；但是，可變增益放大器本身的附加相移會影響整體電路的性能，影響波束指向方向。

為了解決上述問題，一些相位補償結構被提出。如圖6所示，是一種基于鍺硅晶體管工藝的可變增益放大器；其中，Q₁、Q₂組成了輸入級，Q₃、Q₄、Q₅、Q₆為電流控制部分，Q₇、Q₈為預失真部分，產生V_B、-V_B來控制控制Q₃、Q₄、Q₅、Q₆部分的增益；Q₉、Q₁₀、Q₁₁、Q₁₂組成共源共柵級，控制電壓V_C和-V_C使Q₉、Q₁₀晶體管與Q₁₁、Q₁₂晶體管交替導通，產生了相位翻轉的特性；L_L、C_L、R_L組成調諧負載將信號電流轉換為電壓；基于發射器跟蹤器Q₄₅和Q₄₆的輸出緩沖區將可變增益放大器與輸出連接起來，以便進行測試；采用電阻路實現輸出匹配，直流電流源Icmp和Ip為相移補償電路。

上述方案通過外部接入Icmp，改變Q₃的偏置電流，針對電流增益相位對增益幅值變化的敏感度降低；Q₃的偏置電流減小時，通過Q₉的集電極電流也減小，Q₉的跨導也減小；因此，電流增益公式的極點移到較低的頻率，造成的放大器輸入/輸出相移的增加；為了補償這一效應，就引入了Icmp。當增益降低時，Q₅的寄生電容效應越發明顯，造成了更大的附加相移，上述方案通過引入Ip來補償這一效應。

綜上，在傳統的可變增益放大器中，通過控制尾電流的大小，就可以實現對于差動放大對的增益控制，從而實現可變增益；但是，在較高的頻段下，電路的寄生參數對于整體電路的影響將會變大，不同端口間寄生電容和寄生電感將產生反饋環路，帶來較高的附加相移。傳統的可變增益放大器往往采用額外的電流源來抵消寄生參數產生的效應，減小附加相移的影響；但是，這些結構往往帶來電路面積增大和額外功耗等問題。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的問題，本發明提供一種新型寬可變增益低相移可變增益放大器，采用兩個可變增益級串聯結構，提高了放大器的可調增益范圍，并且采用本發明結構能夠運用寄生參數消除技術，減少寄生電容和寄生電感帶來的附加相移；在保證寬可變增益的同時，簡化了電路結構，降低了插入相移。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種新型寬可變增益低相移可變增益放大器，由依次連接的輸入級、第一級放大電路、第二級放大電路與輸出級構成；其特征在于，