[发明专利]一种超宽带单片微波集成低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明属于微波集成电路技术领域，具体涉及一种超宽带单片微波集成低噪声放大器，具有超宽带、超低噪声的特点。

背景技术

近几十年间，现代无线通信技术朝着高速、高容量、超宽带和高集成度的方向快速发展。低噪声放大器作为无线接收机的首级关键模块，对无线接收机的整体增益、带宽和噪声性能起着决定性的影响。为了实现超宽带、超低噪声的低噪声放大器，各个领域的研究在不断加深，电路设计、工艺制造和模型建模等方面发展迅速。由于单片微波集成电路在功能集成度和器件性能上拥有独特优势，单片微波集成电路成为了射频微波低噪声放大器的首选实现方式。一种常见的单片微波集成低噪声放大器由GaAs PHEMT晶体管和片上电感负载构成(参见Y.Chow,T.Tan and W.Kim,"A 1V,0.9dB Noise-Figure High Linearity LNA MMIC for Concurrent GPS Handset application,"Asia-Pacific Microwave Conference,pp.401-404,Dec.2006.)。该方法可以实现较低的噪声，但由于使用了片上电感负载，其带宽特性收到了极大限制，并且耗费了大量芯片面积。为了拓宽低噪声放大器的带宽，阻性负反馈结束被引入(参见J.Xu,Z.Wang,Y.Zhang,et al,"Design of 50MHz-1 GHz low noise and high linearity MMIC Amplifier,"2nd International Conference of Future Computer and Communication,pp.489-491,May 2010.)。该方法拓宽了低噪声放大器的带宽，但其高频性能还需要进一步优化，并且其输入输出匹配均在片外进行，降低了芯片的集成度。

发明内容

本发明的目的是提供一种超宽带单片微波集成低噪声放大器。通过使用阻性反馈结构，交流上实现晶体管栅漏端的负反馈，达到输入输出匹配；直流上构成了DC分压电路，实现晶体管漏端电源和栅端偏置电压的提供。并在晶体管源端引入电容、电阻并联负反馈来优化放大器的高频特性。此外，还使用了背孔接地，以到达降低基板接地的接地电阻和电感效应的目的，进一步拓宽了带宽。本发明采用单电源供电，输入输出片上匹配，结构简单，易实现，工作稳定，占用芯片面积较小。

为此，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种超宽带单片微波集成低噪声放大器，包括首级放大单元和次级放大单元，实现了超宽带宽和超低噪声，其中，

1.首级放大单元由增强型FET放大管NM₁、反馈电阻R_F1、R_F2、输入隔直电容C_in和接地背孔Backvia₁、Backvia₂构成。输入信号通过C_in交流耦合输入NM₁的栅端，R_F1连接NM₁的栅端与Backvia₁，RF₂跨接在NM₁的栅端和漏端之间。由于米勒效应，会在NM₁的栅端与电源地之间形成一个米勒电阻，米勒电阻与R_F1并联，实现输入匹配。NM₁的源端与背孔Backvia₂相连，Backvia的作用是与基板接地，避免使用Bonding线接地而带来的电感效应。