[发明专利]一种宽增益调节范围的可变增益放大器电路结构

说明书

本发明公开了一种宽增益调节范围的可变增益放大器电路结构，属于可变增益放大器技术领域，包括三级宽带匹配变压器、两级数控可变增益放大器，信号先经第一级变压器的初级线圈耦合到次级线圈，再经第一级有源数控可变增益放大器由第二级变压器的初级线圈耦合到次级线圈。本发明采用两级有源数控可变增益放大器级联的形式，每级采用6位加权放大基础单元并联电路结构，能够实现宽增益调节范围；通过变压器实现输入、输出、级间匹配，进而设计实现宽带可变增益放大器电路结构；每级有源数控可变增益放大器采用大增益基础放大器并联的形式，使得在不同增益状态下实现低相位偏移。

技术领域

本发明涉及可变增益放大器技术领域，具体涉及一种宽增益调节范围的可变增益放大器电路结构。

背景技术

在相控阵、通信系统中，可变增益放大器可通过调整信号幅度来适应波束宽度和旁瓣电平，也可用来补偿不同通道因移相导致的增益变化。

在宽频带下实现宽的增益调节范围且保持小的相位偏移是可变增益放大器设计的核心技术，尤其在相控阵收发系统中，幅度调节范围更是要求达到31.5dB。对于增益调节的实现方式通常可采用带MOS开关的无源的电阻网络实现，也可基于有源数控可变增益放大器实现。对于无源的衰减器电路来讲，通过衰减单元级联可实现宽的增益调节范围，但其电路隔离度往往较低，带宽易受前后级负载变化影响，从而导致宽带内性能恶化，此外，半导体工艺中电阻加工精度的偏差往往会导致衰减精度的偏移；而有源数控可变增益放大器能够实现较高的输入输出隔离度，但如何实现大的增益变化范围和在不同增益状态下实现相对小的相位偏移是设计难点。为此，提出一种宽增益调节范围的可变增益放大器电路结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何基于有源的实现方式实现宽增益调节范围，在不同增益状态下实现低相位偏移，进而满足微波毫米波频段下宽带宽应用场景，提供了一种宽增益调节范围的可变增益放大器电路结构，其基本原理是基于硅基CMOS工艺，通过对两级级联的可变增益放大器幅度控制实现宽增益范围的调节；其中每级可变增益放大器由并联在一起的6位加权基础单元组成，此外为保证宽增益调节范围内低的相位偏移，每级放大器并联一级大增益基础单元实现稳相，能够在宽的带宽下实现较宽的增益调节范围，此外通过大增益基础单元稳相，在不同的增益状态下能够保持低的相位偏移，可适用于微波毫米波频段下无线电收发系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括三级宽带匹配变压器、两级数控可变增益放大器，信号先经第一级变压器的初级线圈耦合到次级线圈，再经第一级有源数控可变增益放大器由第二级变压器的初级线圈耦合到次级线圈，然后经第二级有源数控可变增益放大器由第三级变压器的初级线圈耦合到次级线圈，信号输出；每级数控可变增益放大器均包括并联在一起的6个成比例加权基础单元和大增益基础放大单元，第一级有源数控可变增益放大器与第二级有源数控可变增益放大器级联，通过所述第一级变压器、第二级变压器、第三级变压器进行输入、级间、输出匹配以实现宽带匹配。

更进一步地，6位成比例加权基础单元的增益比例分别为1:2:4:8:16:32，大增益基础放大单元的增益比例为64。

更进一步地，第一级有源数控可变增益放大器的控制位为6位，对应实现1:2:4:8:16:32的增益变化比例，第二级有源数控可变增益放大器的控制位为6位，将6位控制位两两组合，形成3位控制位，对应实现3:12:48的增益变化比例，两级有源数控可变增益放大器级联共9位控制位，对应实现1:2:3:4:8:12:16:32:48的增益变化比例。

更进一步地，各所述基础单元的结构相同，面积比为1:2:4:8:16:32。