一种C波段低噪声放大器的制作方法

一种c波段低噪声放大器
技术领域
1.本发明涉及微波单片集成电路领域，尤其涉及到一种c波段低噪声放大器。


背景技术：

2.近年来随着微波技术的迅速发展，微波通信、导航、制导、卫星通信以及军事电子对抗战和雷达等领域对放大器的需求量也越来越大。特别是由于无线电通信频率资源的日益紧张，分配到各类通信系统的频率间隔越来越密，这对接收系统前端的器件，尤其是低噪声放大器件，提出了更高的要求，以减小不需要的干扰因素，放大接收到的有用信号。使用微波单片集成电路(mmic)制作的低噪声放大器，具有成本低、一致好、寄生效应少、体积小、可靠性高等众多优势。使用0.25um gaas phemt耗尽型工艺制作单片低噪声放大器具有非常良好噪声，工艺非常成熟，制备成本低，但用于设计c波段使用频率为4～8ghz的宽带低噪放设计难度大。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种c波段低噪声放大器。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种c波段低噪声放大器，包括：输入电路、第一级放大器电路、第二级放大器电路、第一级偏置电路以及第二级偏置电路；
5.所述输入电路包括第一电感、第一电容以及第二电感，输入端分别与所述第一电感、所述第二电感以及所述第一电容的一端相连，所述第一电感的另一端以及所述第一电容的另一端接地，所述第二电感的另一端与所述第一级放大器电路相连，所述第一级放大器电路、所述第一级偏置电路、所述第二级放大器电路以及所述第二级偏置电路依次相连。
6.本发明的有益效果是：本发明设计的输入电路能够有效地拓展匹配带宽；第一级放大器电路能够实现自偏置供电、噪声匹配和提高放大器的稳定性；第一级偏置电路能够有效调节级间匹配；第二级放大电路能够实现自偏置供电、使增益获得良好的平坦度、提高放大器的稳定性。
7.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
8.进一步，所述第一级放大器电路具体包括：第一晶体管、第三电感、第二电阻、第二电容组成；
9.所述第一晶体管的一端与所述第二电感的另一端相连，所述第一晶体管的源极与所述第三电感的一端相连，所述第一晶体管的漏极与所述第一偏置电路相连，所述第三电感的另一端通过并联的所述第二电阻以及所述第二电容接地。
10.进一步，所述第一级偏置电路具体包括：第四电容、第一电阻、第四电感以及第三电容；
11.所述第四电容的一端与所述第一晶体管的漏极相连，所述第四电容的另一端与所述第二级放大器电路相连，所述第一电阻的一端与所述第一晶体管的漏极相连，所述第一电阻的另一端与所述第四电感的一端相连，所述第四电感的另一端与所述第三电容的一端
相连，所述第三电容的另一端接地。
12.进一步，所述所述第二级放大器电路具体包括：第五电容、第五电感、第四电阻、第二晶体管、第六电感、第三电阻以及第六电容；
13.所述第四电容的另一端分别与所述第五电容的一端以及所述第二晶体管的栅极相连，所述第五电容的另一端与所述第五电感的一端相连，所述第五电感的另一端与所述第四电阻的一端相连，所述第二晶体管的漏极与所述第六电感的一端相连，所述第六电感的另一端与所述第二级偏置电路相连，所述第二晶体管的源极通过并联的第三电阻以及第六电容接地。
14.进一步，所述第二级偏置电路包括：第七电感、第七电容以及第八电容；
15.所述第四电阻的另一端分别与所述第七电感的一端以及所述第七电容的一端相连，所述第七电感的另一端分别与所述第八电容的一端以及所述第四电感的另一端相连，所述第八电容的另一端接地，所述第七电容的另一端接输出。
附图说明
16.图1为本发明一种c波段低噪声放大器实施例提供的电路图；
17.图2为本发明一种c波段低噪声放大器实施例提供的噪声仿真图；
18.图3为本发明一种c波段低噪声放大器实施例提供的s参数仿真图；
19.图4为本发明一种c波段低噪声放大器实施例提供的稳定性仿真图。
20.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
21.l1、第一电感，l2、第二电感，l3、第三电感，l4、第四电感，l5、第五电感，l6、第六电感，l7、第七电感，c1、第一电容，c2、第二电容，c3、第三电容，c4、第四电容，c5、第五电容，c6、第六电容，c7、第七电容，c8、第八电容，r1、第一电阻，r2、第二电阻，r3、第三电阻，r4、第四电阻，q1、第一晶体管，q2、第二晶体管。
具体实施方式
22.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
23.如图1所示，一种c波段低噪声放大器，包括：输入电路、第一级放大器电路、第二级放大器电路、第一级偏置电路以及第二级偏置电路；
24.所述输入电路包括第一电感l1、第一电容c1以及第二电感l2，输入端分别与所述第一电感l1、所述第二电感l2以及所述第一电容c1的一端相连，所述第一电感l1的另一端以及所述第一电容c1的另一端接地，所述第二电感l2的另一端与所述第一级放大器电路相连，所述第一级放大器电路、所述第一级偏置电路、所述第二级放大器电路以及所述第二级偏置电路依次相连。
25.在一些可能的实施方式中，本发明设计的输入电路能够有效地拓展匹配带宽；第一级放大器电路能够实现自偏置供电、噪声匹配和提高放大器的稳定性；第一级偏置电路能够有效调节级间匹配；第二级放大电路能够实现自偏置供电、使增益获得良好的平坦度、提高放大器的稳定性。
26.需要说明的是，本发明包含输入电路、第一级放大器电路、第一级偏置电路、第二
级放大器电路、第二级偏置电路。
27.所述输入电路的输出端连接所述第一级放大器电路的输入端，所述第一级放大器电路的输出端连接所述第一级偏置电路的输入端，所述第一级偏置电路的输出端连接所述第二级放大电路的输入端，所述第一级偏置电路和所述第二级偏置电路的直流端共同连接至供电端vd。
28.输入电路是由第一电感l1、第一电容c1、第二电感l2组成。其特征在于第一电感l1、第一电容c1并联连接到地后，再与第二电感l2串联，作为输出端，能够有效改善放大器的输入驻波。
29.所述的第一级放大器电路是由第一晶体管q1、第三电感l3、第二电阻r2、第二电容c2组成，其特征在于晶体管的源级先串联第三电感l3，再与并联的第二电阻r2和第二电容c2连接到地，该结构在放大信号的同时，对晶体管产生自偏置功能。
30.所述的第一级偏置电路是由第四电容c4、第一电阻r1、第四电感l4、第三电容c3组成，其特征在于输入端连接第四电容c4作为其输出端口，输入端连接第一电阻r1和第四电感l4、第三电容c3后连接直流供电端口，该结构能够调节放大器的之间的级间匹配的同时扼制信号流入直流供电端口。
31.所述的第二级放大电路是由第五电容c5、第五电感l5、第四电阻r4、第六电感l6、第三电阻r3、第六电容c6组成，第二晶体管q2的漏级与第六电感l6连接后作为输出端；第五电容c5、第五电感l5和第四电阻r4串联后连接于输入端和输出端；第三电阻r3和第六电容c6并联后一端连接于第二晶体管q2的源级，另一端连接到地。该结构在对晶体管产生自偏置功能的同时，能够调节整体链路的增益平坦度和稳定性。
32.所述的第二级偏置电路是由第七电感l7、第七电容c7、第八电容c8组成，输入端与第七电容c7串联后作为其输出端口，输入端连接第七电感l7和第八电容c8后连接直流供电端口，该结构能够调节放大器的输出匹配的同时扼制信号流入直流供电端口。
33.放大器工作时，偏置电路为放大器提供合适的工作点并改善放大器输出匹配，信号则经过输入电路传至第一级放大器电路，第一级放大器电路对信号进行放大，放大后的信号经过阻容耦合到达第二级放大电路进行再次放大后输出。在对信号进行放大的过程中输入电路、第一级放大器电路、第一级偏置电路、第二级放大器电路、第二级偏置电路可对信号s参数、噪声系数进行调节。
34.附图2横坐标代表频率，纵坐标nf代表该电路的噪声系数，从附图2中可以看出，该电路的噪声系数在c波段内小于1.2，具有很好的低噪声特性。附图3中横坐标代表频率，纵坐标代表该电路的s参数，其中左侧纵坐标代表s21，右侧纵坐标代表s11和s22，从附图3中可以得出，该电路增益大于25db，两端口回波损耗小于-15db，具有优良的高增益，低损耗特性。附图4横坐标同样代表频率，纵坐标则代表该低噪放的稳定性因子，从图中可得该放大器在c波段内的k＞1同时
△
＜1，说明该电路实现了无条件稳定。
35.优选地，在上述任意实施例中，所述第一级放大器电路具体包括：第一晶体管q1、第三电感l3、第二电阻r2、第二电容c2组成；
36.所述第一晶体管q1的一端与所述第二电感l2的另一端相连，所述第一晶体管q1的源极与所述第三电感l3的一端相连，所述第一晶体管q1的漏极与所述第一偏置电路相连，所述第三电感l3的另一端通过并联的所述第二电阻r2以及所述第二电容c2接地。
37.优选地，在上述任意实施例中，所述第一级偏置电路具体包括：第四电容c4、第一电阻r1、第四电感l4以及第三电容c3；
38.所述第四电容c4的一端与所述第一晶体管q1的漏极相连，所述第四电容c4的另一端与所述第二级放大器电路相连，所述第一电阻r1的一端与所述第一晶体管q1的漏极相连，所述第一电阻r1的另一端与所述第四电感l4的一端相连，所述第四电感l4的另一端与所述第三电容c3的一端相连，所述第三电容c3的另一端接地。
39.优选地，在上述任意实施例中，所述所述第二级放大器电路具体包括：第五电容c5、第五电感l5、第四电阻r4、第二晶体管q2、第六电感l6、第三电阻r3以及第六电容c6；
40.所述第四电容c4的另一端分别与所述第五电容c5的一端一级所述第二晶体管q2的栅极相连，所述第五电容c5的另一端与所述第五电感l5的一端相连，所述第五电感l5的另一端与所述第四电阻r4的一端相连，所述第二晶体管q2的漏极与所述第六电感l6的一端相连，所述第六电感l6的另一端与所述第二级偏置电路相连，所述第二晶体管q2的源极通过并联的第三电阻r3以及第六电容c6接地。
41.优选地，在上述任意实施例中，所述第二级偏置电路包括：第七电感l7、第七电容以及第八电容c8；
42.所述第四电阻r4的另一端分别与所述第七电感l7的一端以及所述第七电容的一端相连，所述第七电感l7的另一端分别与所述第八电容c8的一端以及所述第四电感l4的另一端相连，所述第八电容c8的另一端接地，所述第七电容的另一端接输出。
43.读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
44.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
45.上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
46.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要
求的保护范围为准。