一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器的制作方法

本发明涉及低噪声放大器，具体是一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器。

背景技术：

1、下一代高通量卫星(hts)低地球轨道(leo)卫星为高质量和低成本的卫星通信服务开辟了新机遇。为了提高数据传输速率，k波段(17.7～20.2ghz)和ka波段(27.5～30ghz)分别被分配为卫星通信下行链路和上行链路的频谱。快速电扫描性、远距离覆盖和低成本的要求推动了基于硅基芯片的大规模相控阵(超过1000多个天线单元)的应用。低噪声放大器是相控阵接收通道中位于天线后的第一个模块，其增益和噪声系数主导了射频前端的总体噪声系数。除了需要高增益和低噪声系数来保证通信质量外，大规模相控阵中低噪声放大器的功耗也是需要优化的指标。因此，低功耗高性能低噪声放大器在毫米波相控阵卫星终端中至关重要。

2、此外，有研究人员提出了如图1所示的低噪声放大器方案，同样共源级电路进行设计，采用错峰匹配的办法，将各级的增益峰值错开后在进行匹配，在一定程度上牺牲了整个电路的增益，使用此种方法设计的低噪声放大器在增益和带宽方面具有一定优势，但电路整体功耗较大。

3、为了解决功耗较大的问题，一种传统的基于并联谐振腔结构的低噪声放大器被研究者提出，其电路原理如图2所示，其中源极退化电感l3和以及反馈支路(r1和c3)负责保证电路绝对稳定并且实现良好阻抗与噪声匹配，而l1和c1构成的并联谐振腔可以拓展工作带宽，该电路输入级无源器件较多，引入了较大插入损耗，不利于实现较小的噪声，且复杂的匹配网络是得增益有所劣化，版图面积也会增大。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，解决现有技术存在的功耗较大等问题。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

3、一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，包括相互电连接的跨导增强结构、电流复用结构。

4、作为一种优选的技术方案，跨导增强结构包括场效应管m1、信号输入端vin、第一变压器的初级线圈lp1、第一变压器的次级线圈ls1、电感ld、电源vdd、偏置电压端vbias，m1的g极与vin电连接，m1的g极、lp1、vbias依次电连接，m1的s极、ls1、地依次电连接，m1的d极、ld、vdd依次电连接。

5、作为一种优选的技术方案，跨导增强结构包括电容cm1，cm1连接于m1的g极与vin的连接支路上。

6、作为一种优选的技术方案，电流复用结构包括场效应管m2、场效应管m3、第二变压器的初级线圈lp2、第二变压器的次级线圈ls2、电感ld1、电感ls3、信号输出端vo，m2的g极与m1的d极电连接，m2的g极、lp2、vbias依次电连接，m2的s极、ls2、地依次电连接，m2的d极、ld1、ls3、m3的s极依次电连接，m3的d极、ld2、vdd依次电连接，m3的d极与vo电连接，vdd、r、m3的g极依次电连接。

7、作为一种优选的技术方案，电流复用结构包括电容cm2，cm2连接于m2的g极与m1的d极的连接支路上。

8、作为一种优选的技术方案，电流复用结构包括电容cm3，cm3连接于m3的d极与vo的连接支路上。

9、作为一种优选的技术方案，电流复用结构包括电感lg2、电容cg2，m3的g极、lg2、cg2、m2的d极依次电连接。

10、作为一种优选的技术方案，电流复用结构包括电容cdc，ld1与ls3之间的节点、cdc、地依次电连接。

11、作为一种优选的技术方案，ls1中增加一个并联线圈。

12、作为一种优选的技术方案，ls2中增加一个并联线圈。

13、本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

14、(1)毫米波低噪声放大器第一级采用晶体管m1和lp1和ls1组成的跨导增强结构，在低插入损耗下同时实现了阻抗匹配和噪声匹配，实现了良好的噪声系数；

15、(2)毫米波低噪声放大器后两级采用晶体管m2和m3电流复用结构，减小电路的直流功耗，但是仍实现了工作频段内较高的增益；

16、(3)在电路后两级放大单元间构建基于电感lg2和电容cg2的串联谐振腔，形成带通滤波器，滤除卫星通信系统面临着的特定频段的带外干扰信号；

17、(4)采用在变压器的次级线圈中增加一个并联线圈，提高原级与次级线圈的交叠面积，进而有效提升两个线圈之间的磁通量以及耦合系数。

技术特征：

1.一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，包括相互电连接的跨导增强结构、电流复用结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，跨导增强结构包括场效应管m1、信号输入端vin、第一变压器的初级线圈lp1、第一变压器的次级线圈ls1、电感ld、电源vdd、偏置电压端vbias，m1的g极与vin电连接，m1的g极、lp1、vbias依次电连接，m1的s极、ls1、地依次电连接，m1的d极、ld、vdd依次电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，跨导增强结构包括电容cm1，cm1连接于m1的g极与vin的连接支路上。

4.根据权利要求2所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，电流复用结构包括场效应管m2、场效应管m3、第二变压器的初级线圈lp2、第二变压器的次级线圈ls2、电感ld1、电感ls3、信号输出端vo，m2的g极与m1的d极电连接，m2的g极、lp2、vbias依次电连接，m2的s极、ls2、地依次电连接，m2的d极、ld1、ls3、m3的s极依次电连接，m3的d极、ld2、vdd依次电连接，m3的d极与vo电连接，vdd、r、m3的g极依次电连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，电流复用结构包括电容cm2，cm2连接于m2的g极与m1的d极的连接支路上。

6.根据权利要求4所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，电流复用结构包括电容cm3，cm3连接于m3的d极与vo的连接支路上。

7.根据权利要求4所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，电流复用结构包括电感lg2、电容cg2，m3的g极、lg2、cg2、m2的d极依次电连接。

8.根据权利要求4所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，电流复用结构包括电容cdc，ld1与ls3之间的节点、cdc、地依次电连接。

9.根据权利要求4至8任一项所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，ls1中增加一个并联线圈。

10.根据权利要求9所述的一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，其特征在于，ls2中增加一个并联线圈。

技术总结
本发明涉及低噪声放大器技术领域，公开了一种基于跨导增强与电流复用结构的毫米波低噪声放大器，包括相互电连接的跨导增强结构、电流复用结构。本发明解决了现有技术存在的功耗较大等问题。

技术研发人员：张然,赵晓冬,张凯,余益明,荆志男,刘智卿,刘帅,李航标
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23