[發明專利]一種低噪聲射頻功率放大電路

在審

• 申請號: 202011359552.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112290895A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 王令;劉青松;張士峰;周帥
• 申請（專利權）人: 中電科儀器儀表有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/24;H03F1/56
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳嵐葳

本發明公開了一種低噪聲射頻功率放大電路，包括兩級放大器電路，兩級放大電路包括第一級共集電極放大電路和第二級共射極放大電路。兩級放大器電路放大電路分別包含了偏置電壓電路、輸入匹配和輸出匹配和射極電阻電容電感匹配電路。所述的偏置電壓電路可使用任意電壓控制電路，需保證提供所需的電壓和電流。輸入匹配和輸出匹配電路使用LC/LRC/RC以及相關組合電路皆可。本發明只用基本放大器電路組合得到所需的低噪聲大功率放大電路，電路結構簡單，且在保證輸出功率的基礎上，減少噪聲惡化，特別是近端頻率的噪聲惡化，能夠極大的減少擁有優異噪聲的信號特別是超低噪聲晶振的輸出信號近端噪聲，充分發揮了晶振的超低噪聲優勢。

技術領域

本發明涉及射頻功率放大電路技術領域，尤其涉及的是，一種低噪聲射頻功率放大電路。

背景技術

隨著電子設備對合成源的要求越來越高，對于合成源的頻譜要求特別是相位噪聲指標越來越高。作為合成源核心模塊的參考信號直接影響輸出信號的相位噪聲水平。而一般參考信號為射頻信號，由高穩晶振通過倍頻混頻等方式產生，在生成所需頻率過程中，必然需要對信號進行放大處理，特別是倍頻環節，所需的功率很高，因此，采用的放大器電路需要兼容功率和單邊帶相位噪聲指標要求。現低噪聲放大器采用噪聲系數(NF)和1dB壓縮點(P1dB)表征功率和噪聲水平。NF越低表征放大器電路引入的噪聲越??；P1dB表征放大器線性工作能達到的最大功率水平。而基本放大電路有共集電極、共射極和共基極三種，現有射頻功率放大電路基本采用共射極電路，這種方式能夠有較大的放大倍數，但是由于進行了電流和電壓的放大，引入的噪聲較高，而共集電極電路對于功率放大倍數較小，但由于只進行了電流放大，引入的噪聲較小且驅動能力更強。由于當前頻率合成器的相位噪聲水平要求不高，導致對于射頻放大電路噪聲要求不高，然而，現有晶振的近端相位噪聲水平已經做到-185dBc/Hz，遠遠低于熱噪底水平，現有的射頻放大電路在對此類信號進行放大后，極大的惡化了近端噪聲水平，高端晶振的優勢會被完全抵消。在當前射頻放大電路中，電路結構基本為利用低噪聲晶體管作為放大核心器件，通過調整合適的靜態工作點以及對放大電路輸入和輸出進行匹配設計，形成低噪聲放大器電路從而達到低噪聲水平。然而，此類放大器所描述的低噪聲為低噪聲系數，表征的是輸出信號在輸入信號的基礎上引入的噪聲大小，引入的噪聲為整個頻域范圍內的所有噪聲總和，對于引入的噪聲分布在何處不做處理，導致放大器對近端頻率噪聲惡化較為嚴重，影響輸出信號的相位噪聲水平。另外，當前放大器針噪聲系數(NF)、增益和飽和功率之間存在矛盾，現有放大器針對需求不同做了一定的平衡處理。

現有技術的缺點是電路復雜、調試工作量大，對于放大器靜態工作點和工作電源的要求較高，且靈敏度較高，由于選用的元器件精度不同，調試工作量較大；在放大器選型方面，對于放大器的1dB壓縮點和NF系數要求較高。

發明內容

本發明提出一種低噪聲射頻功率放大電路，在保證輸出大功率的同時，對于輸出信號的近端頻率噪聲就行優化，解決近端相位噪聲惡化問題。

本發明的技術方案如下：一種低噪聲射頻功率放大電路，包括兩級放大器電路，所述兩級放大電路包括：第一級共集電極放大電路與第二級共射極放大電路級聯連接；所述兩級放大器電路放大電路分別包含了偏置電壓電路、輸入匹配電路和輸出匹配電路和射極電阻電容電感匹配電路；所述的偏置電壓電路使用任意電壓控制電路；兩級放大器電路形式對信號進行放大，首先通過第一級共集電極放大電路進行驅動，然后通過第二級共射極放大電路進行功率放大，達到所需的功率要求。

上述中，所述兩級放大器電路的噪聲系數計算公式為：NF＝NF1+NF2/G1；其中NF為兩級放大器電路后的總噪聲系數，NF1為第一級共集電極放大電路噪聲系數，NF2為第二級共射極放大電路噪聲系數，G1為第一級共集電極放大電路放大增益。

上述中，兩級放大器電路中的DC模塊用于提供偏執電壓，通過調整合適的兩級放大器電路靜態工作點，使得兩級放大器電路分別工作在所需的最佳狀態。