[發(fā)明專利]一種頻段可重構的寬帶低噪聲放大器

有效

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• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113676145B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設計）人: 王勇;陳滿健;王振宇;楊濤
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F3/68
• 分類號: H03F3/68;H03F1/26;H03F1/42
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發(fā)明提供一種頻段可重構的寬帶低噪聲放大器，屬于射頻集成電路技術領域。該放大器通過耦合線結構將寬帶信號分成兩個頻段信號，使得電路可以針對每段信號的噪聲、增益等性能進行優(yōu)化設計，并通過單刀雙擲開關切換實現(xiàn)了頻率的可重構，具有低噪聲、高增益、寬頻帶可重構的優(yōu)點。同時本發(fā)明提升了電路設計的靈活性，同時更加有利于通信系統(tǒng)的小型化和集成化，且易于實現(xiàn)，具有很好的實用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于射頻集成電路技術領域，具體涉及一種頻段可重構的寬帶低噪聲放大器。

背景技術

當今，無線通信技術迅猛發(fā)展，手機、無線局域網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字高清電視等產(chǎn)業(yè)對人們的日常生活方式帶來巨大的變革的同時，也對射頻芯片設計技術提出了更高的要求。許多應用設備的功能集成度越來越高，某一系統(tǒng)往往集成了多個功能子系統(tǒng)。以民用方面的手機為例，它同時集成了GSM、W-CDMA、5G、WIFI、藍牙和導航等功能。傳統(tǒng)的多功能集成設備接收機前端的每個子功能系統(tǒng)作為一個單獨的鏈路工作，對低噪聲放大器、功率放大器等通用模塊進行了大量重復使用(不同的應用對應不同頻段的子功能系統(tǒng))，在造成設備的體積和成本大幅提高的同時，可靠性和機動性明顯降低。

為解決多功能集成設備接收機中需要多個低噪聲放大器的問題，研究人員轉(zhuǎn)向能夠涵蓋更多網(wǎng)絡制式的超寬帶低噪聲放大器。理想的低噪聲放大器是在希望的頻帶內(nèi)具有低噪聲、高增益和良好的輸入輸出匹配，但實現(xiàn)低噪聲的最佳噪聲匹配和實現(xiàn)高增益的共扼匹配不能同時滿足，且只能在相對窄的帶寬上進行匹配，因此，對于超寬帶低噪聲放大器的設計，往往需要一些特殊的結構。

目前，已經(jīng)被提出的超寬帶低噪聲放大器的結構有平衡式放大器、分布式放大器以及并聯(lián)-串聯(lián)反饋式放大器。平衡式放大器雖然可以工作在最佳噪聲或者最大增益狀態(tài)，但是由于需要兩個混合網(wǎng)絡和兩個分開的放大器，存在著電路尺寸大、功耗高的問題；分布式放大器的帶寬很寬，理論上可以實現(xiàn)到晶體管的截止頻率，但由于使用了多個螺旋電感或傳輸線，使得其芯片面積大、功耗高；并聯(lián)-串聯(lián)反饋結構可以在整個寬帶上提供良好的寬帶匹配和增益，但是難以滿足噪聲和增益之間的平衡。

因此，有必要設計一款具備帶寬調(diào)節(jié)功能，且具有低噪聲、高增益、寬頻段綜合優(yōu)異性能的頻段可重構低噪聲放大器。

發(fā)明內(nèi)容

針對背景技術所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種頻段可重構的寬帶低噪聲放大器。該放大器通過端接電感和端接電容的耦合線結構的耦合端和直通端將寬帶信號分成兩個頻段信號，經(jīng)單刀雙擲開關進行頻帶選擇，實現(xiàn)頻段的可重構，實現(xiàn)頻段內(nèi)噪聲系數(shù)、增益等性能都處于最優(yōu)狀態(tài)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種頻段可重構的寬帶低噪聲放大器，包括寬帶低噪聲放大級、耦合線、直通端端接電感、直通端端接電容、隔離端端接電容、高頻段放大級和單刀雙擲開關；

所述寬帶低噪聲放大級的輸出端與耦合線的輸入端相連，耦合線的直通端與單刀雙擲開關的第一轉(zhuǎn)動端、直通端端接電感的一端、直通端端接電容的一端相連，耦合線的耦合端與高頻段放大級的輸入端相連，高頻段放大級的輸出端與單刀雙擲開關的第二轉(zhuǎn)動端相連，耦合線的隔離端與隔離端端接電容的一端相連，直通端端接電感、直通端端接電容和隔離端端接電容的另一端均接地，寬帶低噪聲放大級的輸入端作為所述頻段可重構寬帶低噪聲放大器的輸入端，單刀雙擲開關的固定端作為所述頻段可重構寬帶低噪聲放大器的輸出端；

所述寬帶低噪聲放大級用于將輸入的寬帶信號進行放大處理，并輸入至耦合線的輸入端，所述耦合線的耦合端和直通端將放大輸入的寬帶信號分為高頻段信號和低頻段信號，

所述高頻段信號經(jīng)高頻段放大級放大后與低頻段信號通過單刀雙擲開關進行選擇輸出。

進一步的，所述寬帶低噪聲放大級主要用于輸入寬頻帶信號的低噪聲放大，其特點具有非常低的噪聲，其增益波動可以通過后級放大器補償?shù)姆绞絹頊p小增益波動。