[發明專利]一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器及功率控制方法

有效

• 申請號: 202110218903.7
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112953403B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王研;潘東方;段宗明;吳博文;孫利國
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H03F1/08
• 分類號: H03F1/08;H03F1/34;H03F3/20
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

1.一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：包括第一放大單元、第二放大單元、第三放大單元、第四放大單元、第五放大單元、功率分配網絡、功率合成網絡、偏置開關控制單元；所述第一放大單元通過所述功率分配網絡輸出兩路信號，分別與所述第二放大單元、所述第四放大單元連接，所述第二放大單元與所述第三放大單元連接，所述第四放大單元與所述第五放大單元連接，所述第四放大單元、所述第五放大單元通過所述功率合成網絡輸出合成一路輸出信號，所述偏置開關控制單元分別與所述第四放大單元、所述第五放大單元連接；所述第二放大單元與第四放大單元均連接第一控制信號，所述第三放大單元與第五放大單元均連接第二控制信號和第三控制信號，所述第四放大單元與第五放大單元均還連接第四控制信號，通過控制第一、第二、第三、第四控制信號的數字碼，實現對功率放大器的功率控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：所述第一放大單元輸入為單端信號，輸出為差分信號，所述第二放大單元、第三放大單元、第四放大單元、第五放大單元的輸入及輸出均為差分信號。

3.根據權利要求1所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：所述毫米波功率放大器還包括第一變壓器、第二變壓器，所述第二放大單元輸出連接所述第一變壓器的初級線圈，所述第一變壓器的次級線圈連接增益可變的第三放大單元，所述第四放大單元輸出連接所述第二變壓器的初級線圈，所述第二變壓器的次級線圈連接增益可變的第五放大單元。

4.根據權利要求1所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：所述第一放大單元、第二放大單元、第三放大單元、第四放大單元、第五放大單元電路結構均采用基于交叉耦電容的共源差分放大器結構。

5.根據權利要求1所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：所述第二放大單元、第四放大單元所使用的晶體管尺寸相同，所述第三放大單元、第五放大單元所使用的晶體管尺寸相同。

6.根據權利要求4所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：所述第二放大單元、第四放大單元中兩路均包括兩個尺寸相同的晶體管，每路中一個晶體管的源級接地，另外一個晶體管的源級串聯一個開關管，通過第一控制信號控制所述開關管柵極，使對應晶體管導通或關斷。

7.根據權利要求4所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：所述第三放大單元、第五放大單元中兩路均包括三個尺寸相同的晶體管，每路中一個晶體管的源級接地，另外兩個晶體管的源級分別串聯一個開關管，兩個開關管分別通過第二控制信號、第三控制信號控制開關管的柵極，使對應晶體管導通或關斷。

8.根據權利要求4所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器，其特征在于：所述第三放大單元、第五放大單元通過第四控制信號，控制所述第三放大單元、第五放大單元偏置電壓為0或工作電壓，控制第三放大單元、第五放大單元的導通或關斷。

9.一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器的功率控制方法，其特征在于，用于對如權利要求1～8任一項所述的毫米波功率放大器進行功率控制，包括以下步驟：

S1：通過控制電壓改變第一、第二、第三、第四控制信號的電平高低，高電平為1，低電平為0，高電平時對應控制的晶體管或放大單元工作，低電平時對應控制的晶體管或放大單元不工作；

S2：根據功率控制需求選定控制碼對整個功率放大器輸出功率進行控制。

10.根據權利要求9所述的一種基于CMOS工藝的毫米波功率放大器的功率控制方法，其特征在于：在所述步驟S2中，當第一、第二、第三、第四控制信號依次為1111時，功率放大器工作在輸出功率為最大檔位；第一、第二、第三、第四控制信號依次為0000時，功率放大器輸出功率最?。辉诖送獾钠渌刂拼a下，功率放大器輸出功率在最大輸出功率和最小輸出功率之間，具有梯度間隔。