[发明专利]一种可调的分布式放大器电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，特别涉及一种可调的分布式放大器电路。

背景技术

无线通信技术的飞速发展对通信系统的数据传输率和带宽提出了更高要求。通常采用的宽带放大器设计技术包括负反馈、平衡放大器、电阻匹配以及有源匹配等等，然而这些技术均无法有效提升放大器的增益带宽积。分布式放大器由于其结构上的特性，能够突破放大器增益带宽积的限制，实现更宽频带的信号放大，在包括微波功率放大器在内的超宽带MMIC(MonolithicMicrowaveIntegratedCircuit，单片微波集成电路)领域里得到了广泛的应用。目前的分布式放大器已出现各种类型的结构，包括非均匀结构、分布-级联结构等等，但它们都是采用低通结构的人工传输线形式，此时所有增益单元都必须工作在同一种偏置状态下，因此设计自由度较低，无法通过设置不同的工作点来改善分布式放大器的线性度等性能。此外，传统的分布式放大器结构中没有在加工之后还可以进行调节的器件，因此对电路中有源和无源器件的模型准确度要求很高，器件模型的准确度在很大程度上决定着电路加工测试的成败。

分布式放大器的基本原理是将晶体管的寄生电容与电感元件构成人工传输线，从而克服寄生电容造成的增益滚降，其电路原理图如图1所示，其中VDD为电源电压，V_G为直流偏置电压，片上电感L_Gi和增益单元的输入阻抗构成了输入人工传输线，片上电感L_Di和增益单元的输出阻抗构成了输出人工传输线，显然输入/输出人工传输线均为低通滤波器结构。传统的分布式放大器由于各级增益单元采用直接耦合方式，因此各个增益单元必须工作在同样的直流偏置条件下。

发明内容

鉴于现有技术中的上述不足，本发明提出一种改善线性度的分布式放大器电路，其技术方案是：

一种可调的分布式放大器电路，包括若干个增益单元和连接在每个所述增益单元输入端的输入片上电感、连接在每个所述增益单元输出端的输出片上电感，至少在一组相邻的两个增益单元之间的输入端串联两个NMOS晶体管，所述NMOS晶体管与所述输入片上电感构成带通匹配网络，两个所述NMOS晶体管各自的源极和漏极连在一起，两个所述NMOS晶体管之间通过第一偏置电阻接至偏置电压；每个增益单元的输入端接有第二偏置电阻，从所述第二偏置电阻的另一端施加第二偏置电压。

一种情况是，两个所述NMOS晶体管分别连在所述输入片上电感的两端，且栅极与所述片上电感相连。

一种情况是，两个所述NMOS晶体管分别连在所述输入片上电感的两端，且源极和漏极与所述片上电感相连。

一种情况是，两个所述NMOS晶体管设在所述片上电感的同一侧，且栅极直接相连。

还一种情况是，两个所述NMOS晶体管设在所述片上电感的同一侧，且源极和漏极直接相连。

所述增益单元为一NMOS管，其栅极为输入端，漏极为输出端。

所述增益单元由两个连接的NMOS管组成，第一NMOS管的源极与第二NMOS管的漏极连接，第二NMOS管的栅极为输入端，第一NMOS管的漏极为输出端。

所述增益单元由两个NMOS管和一个电感组成，第一NMOS管的源极与所述电感一端连接，所述电感的另一端连接第二NMOS管的漏极，第二NMOS管的栅极为输入端，第一NMOS管的漏极为输出端。

在第一个输入片上电感之前和最后一个输入片上电感之后以及在第一个输入片上电感之前和最后一个输入片上电感之后分别串联有一个耦合电容。

本发明的有益效果：

(1)通过引入可等效为可变电容器的NMOS晶体管将各个增益单元输入端的直流偏置隔离开，从而可以对输入人工传输线的匹配网络进行加工后调试，从而降低了建模不准确或工艺偏差等因素而造成的加工验证失败的风险；

(2)通过采用不同电路结构的增益单元，以及施加不同的偏置电压V_Gi和V_Bi能够改变各个增益单元的静态工作点，从而可以改善它们的线性度。

附图说明

图1为传统的分布式放大器电路结构图；

图2为本发明实施例分布式放大器电路结构图；

图3为本发明另一实施例分布式放大器电路结构图；

图4为NMOS晶体管构成的可变电容的变容特性；

图5为增益单元的一个实施例结构图；

图6为增益单元的另一个实施例结构图；

图7为增益单元的又一个实施例结构图；

图8为图5实施例的输出电流、跨导增益及各阶导数与输入电压的关系；