[發(fā)明專利]電容-電感-電容可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)及頻率可調(diào)放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010111751.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN111181501B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周春霞;高潔;陳展
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H03F1/56
• 分類號(hào): H03F1/56;H03F3/42
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發(fā)明公開了一種電容?電感?電容可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)及頻率可調(diào)放大器，該網(wǎng)絡(luò)的中心頻率可調(diào)，且能實(shí)現(xiàn)輸入端和輸出端的阻抗匹配。該網(wǎng)絡(luò)包括依次串聯(lián)的第一可變電容、第一電感和第二可變電容，第一可變電容的另一端作為網(wǎng)絡(luò)的輸入端或輸出端，同時(shí)第一電感與第二可變電容的公共端作為網(wǎng)絡(luò)的輸出端或輸入端，第二可變電容的另一端接地。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，能實(shí)現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)中心頻率的連續(xù)可調(diào)，且經(jīng)曲線擬合，可以用同一電壓控制兩個(gè)變?nèi)莨埽{(diào)節(jié)頻率時(shí)易于操作。頻率可調(diào)放大器基于電容?電感?電容可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)靈活度高，調(diào)諧范圍大等特點(diǎn)，具有較好的性能，且電路整體面積較小，集成度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于射頻集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種電容-電感-電容可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)及頻率可調(diào)放大器。

背景技術(shù)

現(xiàn)代微波系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是高性能、低成本，因此往往選用可以工作于多個(gè)頻段的器件來完成設(shè)計(jì)。頻率可調(diào)放大器可以通過外加控制電壓，使放大器工作于不同的頻段，可以在兼容不同的通信標(biāo)準(zhǔn)、滿足不同應(yīng)用場景需求的同時(shí)降低設(shè)備成本，適用于低成本、小體積、高集成度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。目前，設(shè)計(jì)頻率可調(diào)放大器的常見方法是在輸入或輸出端口加載可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)，這些可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)多采用開關(guān)實(shí)現(xiàn)，通過開關(guān)的通斷改變匹配電路中無源器件的值。

文獻(xiàn)1(J.Busquere,K.Grenier,D.Dubuc,E.Fourn,P.Ancey?and?R.Plana,MEMSIC?concept?for?Reconfigurable?Low?Noise?Amplifier,2006?European?MicrowaveConference,Manchester,2006,pp.1358-1361.)中通過利用MEMS開關(guān)的通斷設(shè)計(jì)了電容可變的MEMS調(diào)諧器件，使該器件在開關(guān)通斷情況下呈現(xiàn)不同的容值，從而實(shí)現(xiàn)匹配網(wǎng)絡(luò)在不同的中心頻率處分別匹配，此外還利用MEMS開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)輸出匹配網(wǎng)絡(luò)間的切換。但是其只能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)頻段的切換，應(yīng)用范圍十分受限，且MEMS無法和放大電路集成，也限制了電路的集成度。

文獻(xiàn)2(R.Malmqvist?et?al.,RF?MEMS?based?impedance?matching?networksfor?tunable?multi-band?microwave?low?noise?amplifiers,2009InternationalSemiconductor?Conference,Sinaia,2009,pp.303-306.)同樣采用加載射頻MEMS的單端和差分匹配網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)低噪聲放大器的頻率可調(diào)。但其使用2位MEMS開關(guān)獲得可變電容負(fù)載，所設(shè)計(jì)加工的兩款MEMS單端匹配網(wǎng)絡(luò)在25GHz左右分別可以實(shí)現(xiàn)10％和13％的調(diào)節(jié)范圍。但是2位的MEMS開關(guān)只能實(shí)現(xiàn)4種狀態(tài)的頻段切換，且引入的損耗在1.5dB-2.0dB。

文獻(xiàn)3(P.D.Fritsche,C.Carta?and?F.Ellinger,A?Passive?TunableMatching?Filter?for?Multiband?RF?Applications?Demonstrated?at?7to?14GHz,inIEEE?Microwave?and?Wireless?Components?Letters,vol.27,no.8,pp.703-705,Aug.2017.)利用CMOS開關(guān)實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)放大器，其提出可以實(shí)現(xiàn)高低阻抗變化的電感-電感-電容(LLC)匹配網(wǎng)絡(luò)，其中的電容是通過4個(gè)MOS開關(guān)和普通電容構(gòu)成的數(shù)字可變電容，通過四個(gè)控制電壓控制MOS開關(guān)的通斷，可以實(shí)現(xiàn)16種不同的容值組合，從而控制匹配網(wǎng)絡(luò)中心頻率的改變，但電路只有一個(gè)電容可調(diào)，故只有S參數(shù)的右邊零點(diǎn)隨頻率變化，調(diào)節(jié)靈活度不高。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：MEMS電路影響系統(tǒng)的集成度，開關(guān)無法實(shí)現(xiàn)頻率的連續(xù)可調(diào)，單個(gè)可變電容調(diào)節(jié)靈活度低等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)的可調(diào)匹配網(wǎng)絡(luò)，以及基于該網(wǎng)絡(luò)的低成本、小體積、高集成度、高靈活度、頻率連續(xù)可調(diào)的放大器。