[发明专利]一种级联的分布式低噪声放大器

说明书

本发明公开了一种级联的分布式低噪声放大器，包括第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器，所述各级放大器由均由增益单元和片上电感构成，并且各级放大器的增益单元的结构完全相同；其中，所述片上电感和各增益单元的输入阻抗构成了输入人工传输线，及片上电感和各增益单元的输出阻抗构成了输出人工传输线；并且，所述各级放大器的增益单元均采用单端输入转差分输出的结构。本发明结构简单，输入回波损耗低、带内波动小、增益高、噪声系数低，可以克服传统放大器的增益带宽积的限制，在很宽频带内得到较大的平坦增益，并实现良好的噪声性能。

技术领域

本发明涉及一种级联的分布式低噪声放大器，属于射频集成电路的技术领域。

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。

单片微波集成电路在无线通信、卫星通信网、毫米波自动防撞系统、光传输系统、毫米波成像系统以及微波测试设备等众多领域中有着广泛的应用。然而晶体管的寄生电容效应使得传统的放大器带宽受到限制，如上所述，利用分布式放大器自身结构上的特性，即利用晶体管的寄生电容构成人工传输线，能够突破传统放大器的增益带宽积的限制，在很宽频带内得到较大的平坦增益，可广泛应用于高速链接、宽带无线收发器、高分辨率雷达和成像系统等领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种级联的分布式低噪声放大器，克服传统放大器的增益带宽积的限制，在很宽频带内得到较大的平坦增益，并实现良好的噪声性能。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种级联的分布式低噪声放大器，包括第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器，所述各级放大器由均由增益单元和片上电感构成，并且各级放大器的增益单元的结构完全相同；其中，所述片上电感和各增益单元的输入阻抗构成了输入人工传输线，及片上电感和各增益单元的输出阻抗构成了输出人工传输线；并且，所述各级放大器的增益单元均采用单端输入转差分输出的结构。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述每个增益单元采用共源级输入及共栅级输出结构。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述增益单元包括第一至第五MOS管、偏置电阻、交流耦合电容，其中增益单元的输入端经交流耦合电容分别连接第一MOS管与第二MOS管的栅极，且第一MOS管与第二MOS管的栅极连接偏置电阻后施加偏置电压；所述第一MOS管的源极施加偏置电压，且第一MOS管的漏极连接第二MOS管的漏极，第二MOS管的源极接入电源地；并且，所述第二MOS管的漏极通过并联的两个交流耦合电容后分别连接第三MOS管、第四MOS管的栅极，及第三MOS管的漏极与第四MOS管的源极连接，且第三MOS管的源极接入电源地；所述第四MOS管的漏极作为增益单元的正向输出端，并在第三MOS管、第四MOS管的栅极连接偏置电阻后分别施加偏置电压；所述第五MOS管的源极接入连接的第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极之间，且第五MOS管的栅极连接偏置电阻后接入施加偏置电压，并连接交流耦合电容后接入电源地，并将所述第五MOS管的漏极作为增益单元的负向输出端。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述增益单元还包括峰值电感，所述第五MOS管的源极通过峰值电感接入连接的第一MOS管的漏极与第二MOS管的漏极之间。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述输入人工传输线和输出人工传输线上连接用于施加偏压和电源电压的扼流电感。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述输入人工传输线上连接RL型结构负载。