[發(fā)明專利]一種基于500nm GaAs pHEMT工藝的超寬帶雙向放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011641805.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112653396B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬凱學;李一夫
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/62
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

本發(fā)明公開了一種基于500nm?GaAs?pHEMT工藝的超寬帶雙向放大器，該放大器包括用于實現(xiàn)寬頻帶且低噪聲匹配的低噪聲放大器，用于實現(xiàn)寬頻帶且最大功率匹配的功率放大器，單刀雙擲開關(guān)A和單刀雙擲開關(guān)B，并超寬帶雙向放大器的開關(guān)管兩端分別設(shè)置有相同的5V正壓控制開關(guān)單元。這種基于500nm?GaAs?pHEMT工藝的超寬帶雙向放大器能夠?qū)崿F(xiàn)超寬帶的同時又高頻覆蓋至10.6GHz，并且具有Rx路LNA放大器和Tx路PA放大器優(yōu)異的性能。此外設(shè)置在兩端的5V正壓控制開關(guān)單元將負壓控制的開關(guān)管變?yōu)檎龎嚎刂疲褂酶臃奖恪?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙向放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于500nm?GaAs?pHEMT工藝的超寬帶雙向放大器。

背景技術(shù)

在半導體材料外延技術(shù)不斷進步的推動下，近年來，芯片集成電路也隨之快速發(fā)展。硅(Si)、鍺硅(SiGe)、砷化鎵(GaAs)等材料常被用于芯片制作，傳統(tǒng)的放大器一般基于Si基CMOS工藝制作。然而，基于Si基CMOS工藝制作的低噪聲放大器、功率放大器等收發(fā)系統(tǒng)中的常用組件在噪聲、功率等指標性能上卻存在不足。基于GaAs?pHEMT工藝的放大器芯片研究已成為焦點，推動了放大器在超寬帶系統(tǒng)中的應用。500nm?GaAs?pHEMT工藝雖然成本低，但是此工藝截至頻率較低，對于設(shè)計實現(xiàn)高頻覆蓋的雙向放大器芯片將十分困難，在高頻覆蓋的同時還要實現(xiàn)超寬帶將更加困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于500nm?GaAs?pHEMT工藝的超寬帶雙向放大器，實現(xiàn)高頻覆蓋至10.6GHz的同時具有超寬帶，并獲得Rx路LNA放大器和Tx路PA放大器優(yōu)異的性能。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于500nm?GaAs?pHEMT工藝的超寬帶雙向放大器，包括低噪聲放大器、功率放大器、單刀雙擲開關(guān)A和單刀雙擲開關(guān)B；低噪聲放大器包括信號輸入端Rx_input和信號輸出端Rx_output，用于實現(xiàn)寬頻帶且低噪聲匹配；功率放大器包括輸入端Tx_input和信號輸出端Tx_output，用于實現(xiàn)寬頻帶且最大功率匹配；當單刀雙擲開關(guān)A選擇信號輸入端Rx_input，單刀雙擲開關(guān)B選擇信號輸出端Rx_output時，信號從信號輸入端Rx_input輸入低噪聲放大器，經(jīng)過拓寬頻帶和降低噪聲處理后從信號輸出端Rx_output輸出；當單刀雙擲開關(guān)B選擇信號輸入端Tx_input，單刀雙擲開關(guān)B選擇信號輸出端Tx_output時，信號從信號輸入端Tx_input輸入功率放大器，經(jīng)過拓寬頻帶和增大功率處理后從信號輸出端Tx_output輸出。

作為對本發(fā)明的進一步描述，低噪聲放大器包括輸入匹配單元1、輸出匹配單元1、晶體管M8和晶體管M9；信號輸入低噪聲放大器依次經(jīng)過輸入匹配單元1、晶體管M9、晶體管M8和輸出匹配單元1后輸出低噪聲放大器；功率放大器包括輸入匹配單元2、輸出匹配單元2、晶體管M5、級間匹配單元、電容C10、晶體管組；信號輸入功率放大器后依次經(jīng)過輸入匹配單元2、晶體管M5、級間匹配單元、電容C10、晶體管組和輸出匹配單元2后輸出功率放大器。

作為對本發(fā)明的進一步描述，低噪聲放大器還包括偏置電路1、偏置電路2、偏置電路3、反饋單元1和電容C16；偏執(zhí)電路1連接晶體管M8的漏極，用于為晶體管M8供電；偏置電路2連接晶體管M9的柵極，用于為晶體管M9供電；偏置電路3連接晶體管M8的柵極用于為晶體管M8供電，并與電容C16連接后接地；反饋單元1的一端連接晶體管M9的柵極，另一端連接晶體管M8的漏極，用于提升晶體管M8、晶體管M9的穩(wěn)定性和增益平坦度。