[发明专利]宽带数控低噪声可变增益放大器

说明书

技术领域

本发明涉及射频可变增益放大器技术领域，具体涉及宽带数控低噪声可变增益放大器。

背景技术

在射频信号接收链路中，可变增益放大器的作用是在输入信号变化的范围内保证输出信号的恒定。从整个接收链路考虑，放大器应具有较高的线性度。此外，可变增益放大器作为中频模块的主要部分之一，应具有良好的带宽来保证信号的稳定传输和更有效的抑制非频带信号。

可变增益放大器根据控制信号的不同可分为模拟信号控制可变增益放大器和数字信号控制可变增益放大器。模拟控制可变增益放大器需要单独构造指数电压产生电路，GaAs实现下较为困难。数控可变增益放大器通过控制数字编码方式实现增益的dB线性。相比于模拟信号控制可变增益放大器，数字信号控制可变增益放大器不需要单独构造指数电压产生电路，并且可以在离散点优化增益值，提高增益精度，同时也有利于低功耗。因此，数字可变增益放大器已越来越多的成为射频接收链路中的主流方式。

数字可变增益放大器主要分为开环结构和闭环结构。这两者都是通过数字信号控制开关实现增益与数字信号的dB线性关系。闭环结构通过改变反馈网络从而改变反馈因子来实现增益可变，其增益精度高，但是存在带宽较小、功耗较大等缺点；开环结构主要通过改变等效跨导或者输出阻抗来实现增益可变，一般其增益控制范围较大，带宽较宽，功耗较低，但增益精度较差。常见的开环结构有很多，基于可编程负载的可变增益放大器，虽然能够实现增益dB线性变化，但放大器的带宽会随着增益的增大而减小。基于二极管负载差分对的可变增益放大器，通过改变输入管和负载管的跨导来改变放大器的增益，同样面临着带宽变化的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的可变增益放大器的宽带与增益不能同时满足要求，目的在于提供宽带数控低噪声可变增益放大器，使得可变增益放大器具有宽带宽，增益控制精度高且拥有低噪声的特点，同时通过数字信号控制开关的导通与断开，能够使增益达到精确的线性关系。

本发明通过下述技术方案实现：

宽带数控低噪声可变增益放大器，包括依次连接的输入匹配网络、第一级低噪声级、第一级间匹配网络、第二级增益级、第二级间匹配网络、第三级增益级、输出匹配网络、第一级衰减电路、第二级衰减电路、第三级衰减电路、第四级衰减电路；所述输入匹配网络为可变增益放大器的射频输入端，所述第四级衰减电路为可变增益放大器的射频输出端；

还包括第一级低噪声级、第二级增益级、第三级增益级共同连接的电源；

还包括第一级偏置电路、第二级偏置电路、第三级偏置电路，所述第一级偏置电路一端连接在输入匹配网络与第一级低噪声级连接的线路上，另一端连接在第一级低噪声级与电源连接的线路上；所述第二级偏置电路一端连接在第一级间匹配网络与第二级增益级连接的线路上，另一端连接在第二级增益级与电源连接的线路上；所述第三级偏置电路一端连接在第二级间匹配网络与第三级增益级连接的线路上，另一端连接在第三级增益级与电源连接的线路上；

还包括具有三个控制端的增益控制电路，其中，一个控制端连接在输入匹配网络与第一级低噪声级连接的线路上，一个控制端连接在第一级间匹配网络与第二级增益级连接的线路上，还有一个控制端连接在第二级间匹配网络与第三级增益级连接的线路上；

所述第一级低噪声级采用三极管Q1，三极管Q1的栅极与输入匹配网络连接，电源与第一级间匹配网络均连接在三极管Q1的漏级，三极管Q1的源级接地；所述第二级增益级采用三极管Q2，三极管Q2的栅极与第一级间匹配网络连接，电源与第二级间匹配网络均连接在三极管Q2的漏级，三极管Q2的源级接地；所述第三级增益级采用三极管Q3，三极管Q3的栅极与第二级间匹配网络连接，电源与输出匹配网络均连接在三极管Q3的漏级，三极管Q3的源级接地。

进一步地，所述增益控制电路包括三极管Q4、三极管Q5、电阻R7、电阻R8、电阻R9，所述三极管Q4的漏级和三极管Q5的漏级连接形成节点，该节点同时连接三极管Q1的栅极、三极管Q2的栅极以及三极管Q3的栅极；三极管Q4的栅极连接控制电压Vc1，三极管Q5的栅极连接控制电压Vc2；电阻R7、电阻R8、电阻R9依次串联，电阻R7连接电阻R8端的另一端接地，电阻R9连接电阻R8端的另一端接电压Vg；所述三极管Q4的源级连接在电阻R7与电阻R8连接的线路上，所述三极管Q5的源级连接在电阻R8与电阻R9连接的线路上。