一种射频放大电路的制作方法

1.本发明属于微电子、半导体及通信技术领域，涉及一种射频放大电路。


背景技术：

2.在射频接机前端电路的设计中，器件线性度起着至关重要的作用。由非线性造成系统的增益压缩、信号交调、信号阻塞、灵敏度下降等问题，严重制约着射频通信系统的性能。表征射频线性度的指标主要有三阶互调(im3，third order intermodulation )和1db压缩点（1dbcompressionpoint），其中三阶互调常用的表征方式为输出三阶交调点（oip3，output third-order intercept point）。
3.常用提高线性度的技术有三种：第一种是采用前反馈技术，此技术虽然能够提高电路的线性度，但是会增加电路的功耗，减小电路的增益，使得主、从电路间变得敏感并且会恶化电路的噪声；第二种是采用输入谐波消除法，此方法会给输入网络带来很大的损耗，从而恶化噪声系数；第三种是根据三阶截点和跨导的关系，采用辅助电路对三次谐波跨导进行补偿，从而降低三阶互调，并提高线性度。该方法对其它指标的影响最小。但是，补偿所采用的hemt放大器提高输出三阶交调点（oip3）的办法是通过提高放大电路场效应管的偏置电压来提高放大器主电路的工作电流，使得场效应管工作于深度饱和区，进而提高其oip3。其优点是电路实现简单，不会增加额外的器件与电路；其缺点是大幅增加系统功耗，且功耗增加到一定程度后，oip3提升不明显，还会引起二次谐波性能恶化。现有技术存在不足。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明基于以上射频接机前端电路的线性度提高技术的论述与分析，将主要围绕线性度提高技术进行优化改进，以此来提高低噪声放大器的线性度，从而在不增加系统功耗的基础上提高系统线性度性能。具体采用的技术方案为：本发明提供一种射频放大电路，包括顺序连接的射频输入端、主放大电路和射频输出端，还包括三阶互调抵消电路；所述三阶互调抵消电路的输入端与所述射频输入端连接，所述三阶互调抵消电路的输出端与所述射频输出端连接。
5.本发明与传统的三阶互调技术相比，利用三阶互调抵消电路与主放大电路进行导数叠加，使得射频放大电路中输出射频信号的三阶分量相互抵消，从而提高电路的线性度，在提高线性度的同时，不增加额外功耗。
6.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
发明内容
7.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
8.图1为本发明所述的射频放大电路的功能框图；图2为本发明所述的射频放大电路的一种具体电路图；图3为本发明所述的高线性技术的低噪声放大电路框图；图4为常规射频放大电路在100mhz频率范围内的三温oip3曲线；图5为本发明所述的采用三阶互调抵消电路后射频放大电路在100mhz频率范围内的三温oip3曲线。
具体实施方式
9.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
10.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
11.如图1所示，本发明提供一种射频放大电路，包括顺序连接的射频输入端、主放大电路1和射频输出端，还包括三阶互调抵消电路2；所述三阶互调抵消电路2的输入端与所述射频输入端连接，所述三阶互调抵消电路2的输出端与所述射频输出端连接。
12.即，射频信号由射频输入端rfin进入，分别经过主放大电路1和三阶互调抵消电路2进行放大，最后输出合成的射频信号由射频输出端rfout输出。利用三阶互调抵消电路2与主放大电路1的放大结果进行导数叠加，使得射频放大电路中输出射频信号的三阶分量相互抵消，从而提高电路的线性度，同时不增加额外的功耗。
13.如图2所示，所述主放大电路1包括：第一场效应管m1；所述第一场效应管m1的栅极g1与所述射频输入端连接，所述第一场效应管m1的源极s1接地，所述第一场效应管m1的漏极d1通过扼流电感l1与电源vdd连接；所述第一场效应管m1的漏极d1还与所述射频输出端连接。
14.进一步的，所述三阶互调抵消电路2包括：电容c1、隔离电阻r1和第二场效应管m2；所述电容c1的一端与射频输入端连接，所述电容c1的另一端与所述第二场效应管m2的栅极g2连接；所述第二场效应管m2的源极s2接地，所述第二场效应管m2的漏极d2与所述隔离电阻r1的一端连接；所述隔离电阻r1的另一端与所述扼流电感l1、所述第一场效应管m1的漏极d1，以及所述射频输出端连接。
15.在具体实施时，与一般的导数交叠法不同的是本技术三阶互调抵消电路2中第二场效应管m2的栅极g2和主放大电路1中第一场效应管m1的栅极g1的供电方式不同。其中主放大电路1的第一场效应管m1工作于饱和区，三阶互调抵消电路2的第二场效应管m2的栅极g2通过电容c1隔直后再接入射频输入端，从而使得第二场效应管m2工作于亚阈区。其中，所述隔离电阻r1和所述电容c1的取值根据所述第一场效应管m1和所述第二场效应管m2的比例调整。三阶互调抵消电路2通过提供大小相反的互调分量，从而提高电路的oip3，为系统提供更高的动态范围。其优点还在于提高线性度的同时，不增加额外功耗。
16.具体的，常规放大器的漏极电流展开式为：, 式中，为放大器场效应管的一阶跨导，、为二阶和三阶跨导，表示主信号，表示二阶分量，表示三阶分量。当趋近于0时，三阶分量信号趋近于0，电路的线性度提升。
17.本技术的主放大电路1的第一场效应管m1工作于饱和区，根据场效应管的泰勒级数展开式可知，，其中三阶导数为负；三阶互调抵消电路2的第二场效应管m2通过电容c1与主放大电路1第一场效应管m1的栅极g1相连，其漏极通过隔离电阻r1与第一场效应管m1的漏极d1相连，由于电容c1的隔直作用，第二场效应管m2工作于亚阈区。其电流展开式为：，其中为正。
18.主放大电路1输出信号与三阶互调抵消电路2输出信号合路后的电流展开式为：；其中信号三阶分量为，由于为负，为正，通过调节隔离电阻r1的大小，可以调节的值，相加后可以使得输出信号的泰勒级数展开式中的三阶跨导趋近于0，从而在不增加电路总功耗的基础上提高线性度。
19.如图2、图3所示，还包括连接在所述射频输入端与所述射频输出端之间的反馈电路和连接在所述射频输入端的有源偏置电路3。
20.进一步的，所述有源偏置电路3包括：第三电阻r3、第三场效应管m3和第二电阻r2；所述第三场效应管m3的源极s3接地，所述第三场效应管m3的漏极d3通过所述第三电阻r3与电源vdd连接，所述第三场效应管m3的栅极g3通过所述第二电阻r2与所述射频输入端连接。
21.在具体实施中，有源偏置电路3可以保证主放大电路1在不同温度环境以及不同工艺参数、不同温度下能够有稳定的静态工作点，进而减小电路性能的偏移。
22.如图4所示，在一定频率范围内（1mhz~100mhz），常规电路在不同温度下的oip3情况。常温，即tt=25℃时oip3为48.2dbm@50mhz；低温，即tt=-55℃时oip3为50dbm@50mhz；高温，即tt= 125℃时oip3为47.6dbm。可见，射频放大电路的高低温变化大于2.4db。
23.如图5所示，在一定频率范围内（1mhz~100mhz），增加了三阶互调抵消电路2和有源偏置电路3后，本技术射频放大电路在不同温度下的oip3情况。常温，即tt=25℃时，oip3为53.5dbm@50mhz；低温，即tt=-55℃时，oip3为54.5dbm@50mhz；高温，即tt= 125℃时，oip3为54.5dbm；可见，高低温变化小于1db。
24.从上述数据可知，采用了本技术的三阶互调抵消电路2后，射频放大电路的oip3相比常规电路提高了6db左右，该技术改进具备明显优势。
25.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运
用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。