[發明專利]基于電磁雙耦合的雙前饋路徑低噪聲放大電路及放大器

在審

• 申請號: 202210179945.9
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114614773A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 賈海昆;黃向榮;鄧偉;池保勇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F1/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 孟省

本發明提供一種基于電磁雙耦合的雙前饋路徑低噪聲放大電路及放大器，屬于集成電路技術領域，包括：輸入模塊、輸出模塊、晶體管、磁耦合前饋路徑和電耦合前饋路徑；輸入模塊通過晶體管與輸出模塊串聯，磁耦合前饋路徑與晶體管并聯，電耦合前饋路徑與晶體管并聯；磁耦合前饋路徑用于控制輸入模塊與晶體管之間的輸入匹配和級間匹配；電耦合前饋路徑用于去除所述晶體管寄生電容的耦合；輸入模塊用于將輸入信號匹配至晶體管，晶體管用于將輸入信號進行放大，輸出模塊用于將放大后的信號匹配至負載上，通過磁耦合前饋路徑增強了等效跨導，通過電耦合前饋路徑保證了穩定性，兩條前饋路徑保證了足夠高的增益和足夠低的噪聲系數。

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及一種基于電磁雙耦合的雙前饋路徑低噪聲放大電路及放大器。

背景技術

近年來，通信技術快速發展，人們對無線傳輸數據率的需求越來越高，帶寬成為了主要瓶頸。目前主要的商用通信系統大多工作在6GHz以下，提升工作頻率是解決這一瓶頸問題的有效方法。過去十年來，毫米波通信技術飛速發展，對于毫米波接收機而言，低噪聲放大器通常作為射頻前端的第一個模塊，它的噪聲系數決定了整個接受鏈路的信噪比，進而影響通信質量。因此，極低噪聲的放大器設計勢在必行。

目前有多種實現毫米波低噪聲放大器的設計方法，主要有三種主流方案。第一種是源簡并結構，在晶體管源端加入電感去調節輸入阻抗和最優噪聲阻抗，這種結構是目前應用最廣的，但是缺點在于源簡并電感會降低放大器的增益且很難實現一個寬帶設計。第二種方案是利用共柵極晶體管作為輸入，因為共柵晶體管的輸入是一個低阻，更容易匹配到輸入信號源的內阻或者天線的阻抗(通常是50ohm)，因此這種結構通常能實現較大的帶寬，但是噪聲系數基本高于源簡并結構的放大器，增益也很難做得很高。為了解決增益低的問題，后來誕生了跨導增強技術，在共柵極輸入的基礎上，將信號反相耦合到晶體管柵端，增大輸入信號的等效幅度。第三種方案就是噪聲相消的結構，輸入信號分別經過共源極和共柵極的放大，由于共源極和共柵極輸出信號的極性相反，噪聲極性近似相同，在輸出端做差之后，理論上可以將共柵極晶體管的噪聲完全消除，這種結構對于設計參數比較敏感，且很難在毫米波頻段達到比較好的性能。

基于以上三種低噪聲放大器的設計方案，本發明提出了一種全新的基于電磁耦合的雙前饋路徑的毫米波低噪聲放大器。

發明內容

本發明提供一種基于電磁雙耦合的雙前饋路徑低噪聲放大電路及放大器，用以解決現有技術中低噪聲放大器穩定性差的缺陷，實現既保證低噪聲，還能保證高增益、高穩定性和低功耗。

本發明提供一種基于電磁雙耦合的雙前饋路徑低噪聲放大電路，包括：輸入模塊、輸出模塊、晶體管、磁耦合前饋路徑和電耦合前饋路徑；

所述輸入模塊通過所述晶體管與所述輸出模塊串聯，所述磁耦合前饋路徑與所述晶體管并聯，所述電耦合前饋路徑與所述晶體管并聯；

所述磁耦合前饋路徑用于控制所述輸入模塊與所述晶體管之間的輸入匹配和級間匹配；所述電耦合前饋路徑用于去除所述晶體管寄生電容的耦合；

所述輸入模塊用于將輸入信號匹配至所述晶體管，所述晶體管用于將所述輸入信號進行放大，所述輸出模塊用于將放大后的信號匹配至負載上。

根據本發明提供的一種基于電磁雙耦合的雙前饋路徑低噪聲放大電路，所述磁耦合前饋路徑包括：第一電感、第二電感和第三電感；

所述第一電感、所述第二電感和所述第三電感組成三繞組變壓器，所述三繞組變壓器用于控制所述輸入模塊與所述晶體管之間的輸入匹配和級間匹配。

根據本發明提供的一種基于電磁雙耦合的雙前饋路徑低噪聲放大電路，所述第一電感的一端分別與所述晶體管的源極和所述輸入模塊相連，所述第一電感的另一端連接與電源相連；

所述第二電感的一端與所述晶體管的柵極相連，所述第二電感的另一端連接偏置電壓；