[发明专利]宽动态调节范围低附加相移可变增益放大器

说明书

本发明公开一种宽动态调节范围低附加相移可变增益放大器，包括：第一级反馈式可变增益单元、第二级反馈式可变增益单元以及第一级开关衰减模块、第二级开关衰减模块；所述第一级开关衰减模块输入端连接在所述第一级反馈式可变增益单元的输出端，所述第二级开关衰减模块的输入端连接在所述的第二级反馈式可变增益单元的输出端。本发明的VGA可以根据系统的增益和附加相移要求合理分配放大器的增益以及开关衰减器的衰减量和衰减位数，因此可以适用于多种系统应用中。本发明的该VGA可以根据系统对噪声、线性度以及输入输出反射系数的要求调整衰减器的位置，按需权衡VGA整体的性能指标。

技术领域

本发明涉及可变增益放大器技术领域，特别是涉及一种可用于相控阵通信系统的的宽动态调节范围、低附加相移可变增益放大器。

背景技术

无线通信设备对传输速率的要求日益提高，无线通信出现了频率资源匮乏、“交通拥挤”等问题。采用毫米波频段实现超高速率点对点通信是一个绝佳的解决方案，5G毫米波通信系统的研究也引发了广泛的关注。

5G毫米波通信系统中，高集成度的相控阵因其具有高方向性、电子波束控制、抗干扰能力强以及高信噪比等优势，已成为热点研究领域。相控阵通过波束扫描来模拟定向天线，确定辐射方向。如图1所示，通过控制每一路信号的幅值和相位，便可将多路信号合成为一路形成主瓣，提高主瓣的信号强度，同时减小旁瓣的信号幅值。如此便可以提高辐射方向性，减少发射机发射功率的浪费，同时还提高了系统的抗干扰能力。

作为相控阵的一个不可或缺的单元，VGA的动态调节范围、附加相移等性能对相控阵整体的扫描精度、方向控制等性能有着不容忽视的影响。相控阵的各个阵元需要通过VGA来控制信号幅值，增大主瓣信号幅值，因此需要VGA具有足够的动态调节范围来满足信号幅值控制的需求。

除此之外，在这个增益调节的过程中理想情况下应保证VGA引入的相移是个常量，否则反而会增大旁瓣的信号幅值，降低相控阵扫描精度。增益调节过程中VGA的相位变化范围即VGA的附加相移，因此在设计过程中应通过一定措施尽量较小附加相移，保证VGA的附加相移足够小。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种宽动态调节范围、低附加相移可变增益放大器(Variable Gain Amplifier，VGA，以下称为VGA)，具体的是由开关衰减器与VGA组合实现的一种宽动态调节范围、低附加相移的新型VGA。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种宽动态调节范围低附加相移可变增益放大器，包括：

第一级反馈式可变增益单元、第二级反馈式可变增益单元以及第一级开关衰减模块、第二级开关衰减模块；所述第一级开关衰减模块输入端连接在所述第一级反馈式可变增益单元的输出端，所述第二级开关衰减模块的输入端连接在所述的第二级反馈式可变增益单元的输出端，在3～11GHz频带内实现-20～12dB的增益控制范围以及不同增益状态下的附加相移小于±5°。

优选的，所述第一级开关衰减模块的衰减量是所述第二级开关衰减模块的衰减量的50％。

优选的，所述第一级开关衰减模块的衰减量为8dB,所述第二级开关衰减模块的衰减量为16dB，通过两级开关衰减模块向下拓展24dB的增益调节范围；所述第一级反馈式可变增益单元及第二级反馈式可变增益单元共同覆盖8dB增益调节范围。