[发明专利]一种电流复用结构的增益放大模块

说明书

本发明公开了一种电流复用结构的增益放大模块，包括依次串接的射频信号输入电路、多级放大电路和射频信号输出电路，多级放大电路的各级放大电路之间依次串接，多级放大电路共用一偏置电流，各相邻的两级放大电路之间设置级间匹配电路；各级放大电路均为共源放大结构。本发明解决了现有技术中放大器电路低隔离度、高功耗、增益偏低和窄带宽不足的问题,提供一种高增益、宽带宽、高隔离、低噪声和低功耗要求的放大器电路。

技术领域

本发明涉及一种电流复用结构的增益放大模块，属于射频电子技术领域。

背景技术

无线通信系统中，数字处理系统与射频信号之间需要有转换“接口”，这个接口就是信号接收机，如图1所示。接收机中第一个放大器便是低噪声放大器。低噪声放大器将天线接收的无线信号放大到特定功率，从而降低后续电路对噪声的敏感度。射频低噪声放大器的关键要求是在不增加额外噪声的前提下放大接收信号到信号处理单元，其关键指标有电流、增益、带宽、隔离度、噪声、驻波、1dB功率压缩点、三阶交调等。

现代移动通信速率的不断提高，对射频接收机的频率带宽要求也越来越高。此外，在5G通信系统中收发通路大大增加，导致基站系统的耗电量大幅增加，这就要求单一系统的功耗尽可能小，要尽可能减小电流消耗的同时保证系统功率增益和线性度等需求。

为了增大放大器的带宽，现有技术中常采用如图2所示的共源并联漏-栅级负反馈拓扑结构。电路使用了RLC负反馈网络，该反馈结构中电容Cf可以提供射频信号反馈通路，隔离漏-栅级之间的直流；电感Lf的使用可以拓宽带宽，提高增益平坦度。但是，电阻Rf的存在会引入额外的热噪声，提高电路的最小噪声系数NFmin，该结构中部分输出信号会通过反馈电路和晶体管本身的寄生电容回到输入端，导致电路的反向隔离恶化。

为了提高放大器的功率增益和隔离度，现有技术中采用如图3所示的级联放大拓扑结构。电路由两级共源结构放大器级联组成，VDD1和VDD2分别为输入、输出级提供偏置电压。在级联放大器中，输入信号经过两级放大，可以有效提高电路的功率增益。此外，两级级联可以保证输入输出之间有足够的隔离度。但是，级联放大器需要引入多路电源偏置，随着级数增多，系统的直流功耗也会随之增加，不能满足现代通信系统对高效率、低功耗的要求。

为了能够提高放大器的增益和隔离度，同时减小电路的直流功耗，现有技术采用了如图4所示的共源共栅Cascode拓扑级联结构。该结构利用了共源放大结构高输入阻抗和高跨导的特点，也结合了共栅放大结构高频响应优良的特点。Cascode结构能够较好地做到噪声、增益和匹配的折中，减小密勒效应，有较好的反向隔离度，在低频电路设计中被广泛使用。但是高频时，Cascode结构的噪声性能会恶化，电路的稳定性也会下降。相较于单级放大器，Cascode结构可以提高功率增益，但是该电路的增益仍然小于多级共源级联电路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电流复用结构的增益放大模块，解决现有技术中放大器电路低隔离度、高功耗、增益偏低和窄带宽不足的问题,提供一种高增益、宽带宽、高隔离、低噪声和低功耗要求的放大器电路。

为达到上述目的，本发明提供一种电流复用结构的增益放大模块，包括依次串接的射频信号输入电路、多级放大电路和射频信号输出电路，所述多级放大电路的各级放大电路之间依次串接，多级放大电路共用一偏置电流，各相邻的两级放大电路之间设置级间匹配电路；

所述各级放大电路均为共源放大结构。

进一步地，所述多级放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路；

所述第一级放大电路包括第一射频放大电路模块和源极负反馈电感L4，所述源极负反馈电感L4的一端连接第一射频放大电路模块，所述源极负反馈电感L4的另一端接地；

所述第二级放大电路包括第二射频放大电路模块和源极接地电容C5，所述源极接地电容C5的一端连接第二级射频放大电路，所述源极接地电容C5的另一端接地。