本發(fā)明涉及低噪聲放大器，具體是一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器。

背景技術：

1、下一代高通量衛(wèi)星(hts)低地球軌道(leo)衛(wèi)星為高質(zhì)量和低成本的衛(wèi)星通信服務開辟了新機遇。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，k波段(17.7～20.2ghz)和ka波段(27.5～30ghz)分別被分配為衛(wèi)星通信下行鏈路和上行鏈路的頻譜。快速電掃描性、遠距離覆蓋和低成本的要求推動了基于硅基芯片的大規(guī)模相控陣(超過1000多個天線單元)的應用。低噪聲放大器是相控陣接收通道中位于天線后的第一個模塊，其增益和噪聲系數(shù)主導了射頻前端的總體噪聲系數(shù)。除了需要高增益和低噪聲系數(shù)來保證通信質(zhì)量外，大規(guī)模相控陣中低噪聲放大器的功耗也是需要優(yōu)化的指標。因此，低功耗高性能低噪聲放大器在毫米波相控陣衛(wèi)星終端中至關重要。

2、此外，有研究人員提出了如圖1所示的低噪聲放大器方案，同樣共源級電路進行設計，采用錯峰匹配的辦法，將各級的增益峰值錯開后在進行匹配，在一定程度上犧牲了整個電路的增益，使用此種方法設計的低噪聲放大器在增益和帶寬方面具有一定優(yōu)勢，但電路整體功耗較大。

3、為了解決功耗較大的問題，一種傳統(tǒng)的基于并聯(lián)諧振腔結(jié)構(gòu)的低噪聲放大器被研究者提出，其電路原理如圖2所示，其中源極退化電感l(wèi)3和以及反饋支路(r1和c3)負責保證電路絕對穩(wěn)定并且實現(xiàn)良好阻抗與噪聲匹配，而l1和c1構(gòu)成的并聯(lián)諧振腔可以拓展工作帶寬，該電路輸入級無源器件較多，引入了較大插入損耗，不利于實現(xiàn)較小的噪聲，且復雜的匹配網(wǎng)絡是得增益有所劣化，版圖面積也會增大。

技術實現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，解決現(xiàn)有技術存在的功耗較大等問題。

2、本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是：

3、一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，包括相互電連接的跨導增強結(jié)構(gòu)、電流復用結(jié)構(gòu)。

4、作為一種優(yōu)選的技術方案，跨導增強結(jié)構(gòu)包括場效應管m1、信號輸入端vin、第一變壓器的初級線圈lp1、第一變壓器的次級線圈ls1、電感l(wèi)d、電源vdd、偏置電壓端vbias，m1的g極與vin電連接，m1的g極、lp1、vbias依次電連接，m1的s極、ls1、地依次電連接，m1的d極、ld、vdd依次電連接。

5、作為一種優(yōu)選的技術方案，跨導增強結(jié)構(gòu)包括電容cm1，cm1連接于m1的g極與vin的連接支路上。

6、作為一種優(yōu)選的技術方案，電流復用結(jié)構(gòu)包括場效應管m2、場效應管m3、第二變壓器的初級線圈lp2、第二變壓器的次級線圈ls2、電感l(wèi)d1、電感l(wèi)s3、信號輸出端vo，m2的g極與m1的d極電連接，m2的g極、lp2、vbias依次電連接，m2的s極、ls2、地依次電連接，m2的d極、ld1、ls3、m3的s極依次電連接，m3的d極、ld2、vdd依次電連接，m3的d極與vo電連接，vdd、r、m3的g極依次電連接。

7、作為一種優(yōu)選的技術方案，電流復用結(jié)構(gòu)包括電容cm2，cm2連接于m2的g極與m1的d極的連接支路上。

8、作為一種優(yōu)選的技術方案，電流復用結(jié)構(gòu)包括電容cm3，cm3連接于m3的d極與vo的連接支路上。

9、作為一種優(yōu)選的技術方案，電流復用結(jié)構(gòu)包括電感l(wèi)g2、電容cg2，m3的g極、lg2、cg2、m2的d極依次電連接。

10、作為一種優(yōu)選的技術方案，電流復用結(jié)構(gòu)包括電容cdc，ld1與ls3之間的節(jié)點、cdc、地依次電連接。

11、作為一種優(yōu)選的技術方案，ls1中增加一個并聯(lián)線圈。

12、作為一種優(yōu)選的技術方案，ls2中增加一個并聯(lián)線圈。

13、本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果：

14、(1)毫米波低噪聲放大器第一級采用晶體管m1和lp1和ls1組成的跨導增強結(jié)構(gòu)，在低插入損耗下同時實現(xiàn)了阻抗匹配和噪聲匹配，實現(xiàn)了良好的噪聲系數(shù)；

15、(2)毫米波低噪聲放大器后兩級采用晶體管m2和m3電流復用結(jié)構(gòu)，減小電路的直流功耗，但是仍實現(xiàn)了工作頻段內(nèi)較高的增益；

16、(3)在電路后兩級放大單元間構(gòu)建基于電感l(wèi)g2和電容cg2的串聯(lián)諧振腔，形成帶通濾波器，濾除衛(wèi)星通信系統(tǒng)面臨著的特定頻段的帶外干擾信號；

17、(4)采用在變壓器的次級線圈中增加一個并聯(lián)線圈，提高原級與次級線圈的交疊面積，進而有效提升兩個線圈之間的磁通量以及耦合系數(shù)。

技術特征：

1.一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，包括相互電連接的跨導增強結(jié)構(gòu)、電流復用結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，跨導增強結(jié)構(gòu)包括場效應管m1、信號輸入端vin、第一變壓器的初級線圈lp1、第一變壓器的次級線圈ls1、電感l(wèi)d、電源vdd、偏置電壓端vbias，m1的g極與vin電連接，m1的g極、lp1、vbias依次電連接，m1的s極、ls1、地依次電連接，m1的d極、ld、vdd依次電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，跨導增強結(jié)構(gòu)包括電容cm1，cm1連接于m1的g極與vin的連接支路上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，電流復用結(jié)構(gòu)包括場效應管m2、場效應管m3、第二變壓器的初級線圈lp2、第二變壓器的次級線圈ls2、電感l(wèi)d1、電感l(wèi)s3、信號輸出端vo，m2的g極與m1的d極電連接，m2的g極、lp2、vbias依次電連接，m2的s極、ls2、地依次電連接，m2的d極、ld1、ls3、m3的s極依次電連接，m3的d極、ld2、vdd依次電連接，m3的d極與vo電連接，vdd、r、m3的g極依次電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，電流復用結(jié)構(gòu)包括電容cm2，cm2連接于m2的g極與m1的d極的連接支路上。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，電流復用結(jié)構(gòu)包括電容cm3，cm3連接于m3的d極與vo的連接支路上。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，電流復用結(jié)構(gòu)包括電感l(wèi)g2、電容cg2，m3的g極、lg2、cg2、m2的d極依次電連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，電流復用結(jié)構(gòu)包括電容cdc，ld1與ls3之間的節(jié)點、cdc、地依次電連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求4至8任一項所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，ls1中增加一個并聯(lián)線圈。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，其特征在于，ls2中增加一個并聯(lián)線圈。

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及低噪聲放大器技術領域，公開了一種基于跨導增強與電流復用結(jié)構(gòu)的毫米波低噪聲放大器，包括相互電連接的跨導增強結(jié)構(gòu)、電流復用結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術存在的功耗較大等問題。

技術研發(fā)人員：張然,趙曉冬,張凱,余益明,荊志男,劉智卿,劉帥,李航標
受保護的技術使用者：中國電子科技集團公司第十研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/23