本發(fā)明涉及信號(hào)傳輸設(shè)備，具體為一種增益可調(diào)的毫米波低噪聲放大電路及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，從1g到2g，3g，4g再到5g，6ghz以下的頻譜被大量使用，毫米波極寬的帶寬在頻率資源緊張的今天無(wú)疑具有極大的吸引力。低噪聲放大器(low?noise?amplifier,lna)做為射頻前端系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，在設(shè)計(jì)的過程中要充分考慮其帶寬、增益、噪聲系數(shù)、穩(wěn)定性等性能。隨著無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，一個(gè)無(wú)線通信設(shè)備往往需要面臨不同的通信標(biāo)準(zhǔn)，在某些應(yīng)用中，信號(hào)的強(qiáng)度可能會(huì)有很大的變化，因此需要調(diào)整增益以確保系統(tǒng)輸出保持在最佳范圍。圖5為背景技術(shù)中由開關(guān)控制反饋和負(fù)載實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)的低噪聲放大器，通過開關(guān)的狀態(tài)來選擇反饋電路和負(fù)載以及改變input?matching1和input?matching2，從而實(shí)現(xiàn)低噪聲放大器的增益可調(diào)。但是，該方案難以應(yīng)用于高頻段，在開關(guān)切換時(shí)噪聲容易發(fā)生很大的變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種增益可調(diào)的毫米波低噪聲放大電路，包括低噪聲放大級(jí)、低增益放大級(jí)、高增益放大級(jí)、第一晶體管開關(guān)控制模塊和第二晶體管開關(guān)控制模塊，所述低噪聲放大級(jí)的輸入端用于接收射頻輸入信號(hào)，所述低噪聲放大級(jí)的輸出端通過所述第一晶體管開關(guān)控制模塊與所述低增益放大級(jí)或所述高增益放大級(jí)連接，所述低增益放大級(jí)或所述高增益放大級(jí)通過第二晶體管開關(guān)控制模塊輸出射頻輸出信號(hào)。

2、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述低噪聲放大級(jí)包括gan?hemt放大管m1，所述gan?hemt放大管m1的柵極通過電感l(wèi)2連接?xùn)艠O偏置電壓vg1，所述gan?hemt放大管m1的漏極通過電感l(wèi)3連接漏極偏置電壓vd1，所述gan?hemt放大管m1的源極通過并聯(lián)的電感l(wèi)4和電感l(wèi)5接地，信號(hào)輸入端通過輸入匹配網(wǎng)絡(luò)與所述gan?hemt放大管m1的柵極連接。

3、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)包括電容c1、電容c2和電感l(wèi)1，其中所述電容c1的第一端與信號(hào)輸入端連接，所述電容c1的第二端與電容c2的第一端和所述電感l(wèi)1的第一端連接，所述電容c2的第二端接地，所述電感l(wèi)1的第二端與所述gan?hemt放大管m1的柵極連接；

4、所述電感l(wèi)2的第一端與電阻r1、電阻r2和電容c3的第一端連接，所述電阻r1的第二端通過電容c4接地，所述電阻r2的第二端與柵極偏置電壓vg1連接，所述電容c3的第二端接地；

5、所述電感l(wèi)3的第一端與電阻r3和電容c6的第一端連接，所述電阻r3的第二端通過電容c5接地，所述電容c6的第二端接地；

6、所述gan?hemt放大管m1的漏極通過電容c7連接電感l(wèi)6和電容c8的第一端，所述電容c8的第二端接地。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述低增益放大級(jí)包括低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4，所述低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4的柵極通過電感l(wèi)9連接?xùn)艠O偏置電壓vg2，所述低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4的漏極通過電感l(wèi)10連接漏極偏置電壓vd2，所述低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4的源極通過并聯(lián)的電感l(wèi)11和電感l(wèi)12接地，所述低噪聲放大級(jí)通過第一級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)與所述低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4的柵極連接。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)包括電容c9、電感l(wèi)7和電感l(wèi)8，其中所述電容c9的第一端通過電感l(wèi)7與所述低噪聲放大級(jí)連接，所述電容c9的第二端與所述電感l(wèi)8的第一端連接，所述電感l(wèi)8的第二端與所述低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4的柵極連接；

9、所述電感l(wèi)9的第一端與電阻r6、電阻r7和電容c10的第一端連接，所述電阻r6的第二端通過電容c11接地，所述電阻r7的第二端與柵極偏置電壓vg2連接，所述電容c10的第二端接地；

10、所述電感l(wèi)10的第一端與電阻r8和電容c13的第一端連接，所述電阻r8的第二端通過電容c12接地，所述電容c13的第二端接地。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述低增益放大級(jí)包括低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5，所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的柵極通過電感l(wèi)15連接?xùn)艠O偏置電壓vg3，所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的漏極通過電感l(wèi)16連接漏極偏置電壓vd3，所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的源極通過并聯(lián)的電感l(wèi)17和電感l(wèi)18接地，所述低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4的漏極通過第二級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)與所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的柵極連接。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)包括電容c14、電容c15和電感l(wèi)13，其中所述電容c14的第一端與所述低增益二級(jí)gan?hemt放大管m4的漏極連接，所述電容c14的第二端與所述電感l(wèi)13的第一端和所述電容c15的第一端連接，所述電容c15的第二端接地，所述電感l(wèi)13的第二端與所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的柵極連接；

13、所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的柵極依次通過串聯(lián)的電阻r9、電容c16和電感l(wèi)14與所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的漏極連接，所述電阻r9、所述電容c16和所述電感l(wèi)14組成所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的rlc反饋電路；

14、所述電感l(wèi)15的第一端與電阻r10、電阻r11和電容c17的第一端連接，所述電阻r10的第二端通過電容c18接地，所述電阻r11的第二端與柵極偏置電壓vg3連接，所述電容c17的第二端接地；

15、所述電感l(wèi)16的第一端與電阻r12和電容c20的第一端連接，所述電阻r12的第二端通過電容c19接地，所述電容c20的第二端接地；

16、所述低增益三級(jí)gan?hemt放大管m5的漏極依次與電容c21和電感l(wèi)19串聯(lián)，所述電容c21和所述電感l(wèi)19構(gòu)成所述低增益放大級(jí)的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述高增益放大級(jí)包括高增益二級(jí)gan?hemt放大管m10，所述高增益二級(jí)gan?hemt放大管m10的柵極通過電感l(wèi)23連接?xùn)艠O偏置電壓vg4，所述高增益二級(jí)gan?hemt放大管m10的漏極通過電感l(wèi)24連接漏極偏置電壓vd4，所述高增益二級(jí)ganhemt放大管m10的源極通過并聯(lián)的電感l(wèi)25和電感l(wèi)26接地，所述低噪聲放大級(jí)通過第一級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)與所述高增益二級(jí)gan?hemt放大管m10的柵極連接。

18、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)包括電容c22、電感l(wèi)21和電感l(wèi)22，其中所述電容c22的第一端通過電感l(wèi)21與所述低噪聲放大級(jí)連接，所述電容c22的第二端與所述電感l(wèi)22的第一端連接，所述電感l(wèi)22的第二端與所述高增益二級(jí)gan?hemt放大管m10的柵極連接；

19、所述電感l(wèi)23的第一端與電阻r17、電阻r18和電容c23的第一端連接，所述電阻r17的第二端通過電容c24接地，所述電阻r18的第二端與柵極偏置電壓vg4連接，所述電容c23的第二端接地；

20、所述電感l(wèi)24的第一端與電阻r19和電容c26的第一端連接，所述電阻r19的第二端通過電容c25接地，所述電容c26的第二端接地。

21、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述高增益放大級(jí)包括高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11，所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的柵極通過電感l(wèi)29連接?xùn)艠O偏置電壓vg5，所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的漏極通過電感l(wèi)30連接漏極偏置電壓vd5，所述高增益三級(jí)ganhemt放大管m11的源極通過并聯(lián)的電感l(wèi)31和電感l(wèi)32接地，所述高增益二級(jí)gan?hemt放大管m10的漏極通過第二級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)與所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的柵極連接。

22、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二級(jí)間匹配網(wǎng)絡(luò)包括電容c27、電容c28和電感l(wèi)27，其中所述電容c27的第一端與所述高增益二級(jí)gan?hemt放大管m10的漏極連接，所述電容c27的第二端與所述電感l(wèi)27的第一端和所述電容c28的第一端連接，所述電容c28的第二端接地，所述電感l(wèi)27的第二端與所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的柵極連接；

23、所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的柵極依次通過串聯(lián)的電阻r20、電容c29和電感l(wèi)28與所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的漏極連接，所述電阻r20、所述電容c29和所述電感l(wèi)28組成所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的rlc反饋電路；

24、所述電感l(wèi)29的第一端與電阻r21、電阻r22和電容c30的第一端連接，所述電阻r21的第二端通過電容c31接地，所述電阻r22的第二端與柵極偏置電壓vg5連接，所述電容c30的第二端接地；

25、所述電感l(wèi)30的第一端與電阻r23和電容c33的第一端連接，所述電阻r23的第二端通過電容c32接地，所述電容c33的第二端接地；

26、所述高增益三級(jí)gan?hemt放大管m11的漏極依次與電容c34和電感l(wèi)33串聯(lián)，所述電容c34和所述電感l(wèi)33構(gòu)成所述低增益放大級(jí)的輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。

27、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一晶體管開關(guān)控制模塊包括：

28、gan?hemt開關(guān)管m2和gan?hemt開關(guān)管m3，所述gan?hemt開關(guān)管m2和所述gan?hemt開關(guān)管m3的柵極分別通過電阻r4和電阻r5連接偏置電壓vsw1，所述gan?hemt開關(guān)管m2和所述gan?hemt開關(guān)管m3的源極接地，所述gan?hemt開關(guān)管m2和所述gan?hemt開關(guān)管m3的漏極連接所述低增益放大級(jí)的輸入端；

29、gan?hemt開關(guān)管m8和gan?hemt開關(guān)管m9，所述gan?hemt開關(guān)管m8和所述gan?hemt開關(guān)管m9的柵極分別通過電阻r15和電阻r16連接偏置電壓vsw3，所述gan?hemt開關(guān)管m8和所述gan?hemt開關(guān)管m9的源極接地，所述gan?hemt開關(guān)管m8和所述gan?hemt開關(guān)管m9的漏極連接所述高增益放大級(jí)的輸入端。

30、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二晶體管開關(guān)控制模塊包括：

31、gan?hemt開關(guān)管m6和gan?hemt開關(guān)管m7，所述gan?hemt開關(guān)管m6和所述gan?hemt開關(guān)管m7的柵極分別通過電阻r13和電阻r14連接偏置電壓vsw2，所述gan?hemt開關(guān)管m7和所述gan?hemt開關(guān)管m7的源極接地，所述gan?hemt開關(guān)管m6和所述gan?hemt開關(guān)管m7的漏極連接所述低增益放大級(jí)的輸出端；

32、gan?hemt開關(guān)管m12和gan?hemt開關(guān)管m13，所述gan?hemt開關(guān)管m12和所述ganhemt開關(guān)管m13的柵極分別通過電阻r24和電阻r25連接偏置電壓vsw4，所述gan?hemt開關(guān)管m12和所述gan?hemt開關(guān)管m13的源極接地，所述gan?hemt開關(guān)管m12和所述gan?hemt開關(guān)管m13的漏極連接所述高增益放大級(jí)的輸出端。

33、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電路的偏置電感、負(fù)反饋電感、耦合電感為傳輸線。

34、在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括第三路或多路放大級(jí)。

35、本發(fā)明另一方面，提供了一種增益可調(diào)的毫米波低噪聲放大方法，應(yīng)用于上述任一項(xiàng)所述的增益可調(diào)的毫米波低噪聲放大電路，所述方法包括：

36、設(shè)定多個(gè)晶體管開關(guān)控制的放大級(jí)，多個(gè)所述放大級(jí)之間的增益不同；

37、接收射頻輸入信號(hào)，通過低噪聲系數(shù)的低噪聲放大級(jí)進(jìn)行處理；

38、通過晶體管開關(guān)控制的spdt開關(guān)控制所述低噪聲放大級(jí)輸出的信號(hào)進(jìn)入對(duì)應(yīng)增益的所述放大級(jí)進(jìn)行處理；

39、輸出射頻輸出信號(hào)。

40、本技術(shù)實(shí)施例中的上述一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下一種或多種技術(shù)效果：

41、在本發(fā)明實(shí)施例提供的增益可調(diào)的毫米波低噪聲放大電路，包括：低噪聲放大級(jí)、低增益放大級(jí)、高增益放大級(jí)、第一晶體管開關(guān)控制模塊和第二晶體管開關(guān)控制模塊，具體的，低噪聲放大級(jí)是一個(gè)低噪聲系數(shù)的放大級(jí)，也是為了確保整體的低噪聲放大器處于一個(gè)噪聲穩(wěn)定的狀態(tài)，低增益放大級(jí)、高增益放大級(jí)是兩個(gè)不同增益的放大級(jí)，通過spdt開關(guān)來選擇低增益放大級(jí)、高增益放大級(jí)，來實(shí)現(xiàn)增益的可調(diào)，通過上述設(shè)計(jì)策略，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于毫米波頻段，且噪聲不會(huì)發(fā)生很大變化的增益可調(diào)的低噪聲放大電路結(jié)構(gòu)。

42、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實(shí)施方式。