【摘要】：提出了一種增益高且增益可調(diào)諧的1~3GHz寬帶低噪聲放大器(HTG-LNA)。在輸入級,采用帶有RC串聯(lián)負(fù)反饋的共基-共射電流鏡結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了良好的輸入匹配,并提高了電路的穩(wěn)定性;在中間級,采用以有源電感作為負(fù)載的共基-共射達(dá)林頓電路結(jié)構(gòu),在保證寬帶的同時實現(xiàn)了較高的增益與增益的可調(diào)諧;在輸出級,采用帶有電流鏡的射極跟隨器結(jié)構(gòu),獲得了較大的輸出功率和良好的輸出匹配�；诜�(wěn)懋0.2μm GaAs HBT工藝進(jìn)行驗證,結(jié)果表明,該HTG-LNA的電壓增益大于37dB,最高可達(dá)50.7dB;功率增益大于37.4dB,最高可達(dá)51dB;最大增益可調(diào)諧幅度為2.2dB;輸入回波損耗小于-7.11dB;輸出回波損耗小于-11.97dB;噪聲系數(shù)小于3.23dB;穩(wěn)定因子大于5.61;在5V工作電壓下,靜態(tài)功耗小于65mW。
【圖文】：

益、增益可調(diào)諧、良好的輸入輸出匹配，本文提出一種可在１～３ＧＨｚ頻帶工作的新型ＬＮＡ（即ＨＴＧ－ＬＮＡ）。在輸入級，采用帶有ＲＣ串聯(lián)負(fù)反饋的共基－共射電流鏡電路，以實現(xiàn)良好的輸入匹配以及電路穩(wěn)定性；在中間級，采用共基－共射達(dá)林頓電路結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)帶內(nèi)較高的增益，且采用可調(diào)諧的有源電感作為負(fù)載，實現(xiàn)對增益的調(diào)節(jié)；在輸出級，采用帶有電流鏡結(jié)構(gòu)的射極跟隨器，以提供較大的輸出功率以及良好的輸出匹配。１電路設(shè)計與分析本文提出的ＨＴＧ－ＬＮＡ整體電路拓?fù)淙鐖D１所示，主要由輸入級、中間級和輸出級構(gòu)成。圖１本文提出的ＨＴＧ－ＬＮＡ電路拓?fù)鋱D１中，輸入級為帶有ＲＣ串聯(lián)反饋的共基－共射電流鏡結(jié)構(gòu)，包括輸入電容Ｃｉｎ，偏置電阻Ｒ１３～Ｒ１５，負(fù)載電阻Ｒ１１和Ｒ１２，晶體管Ｑ１１～Ｑ１４，反饋電阻Ｒｆ以及反饋電容Ｃｆ。中間級為加入了有源電感負(fù)載的共基－共射達(dá)林頓電路結(jié)構(gòu)，包括負(fù)載電阻Ｒ２１和Ｒ２３，偏置電阻Ｒ２２，Ｒ２４和Ｒ２５，晶體管Ｑ２１～Ｑ２３，有源電感ＡＩ及其串聯(lián)電阻ＲＬ。輸出級為帶有電流鏡結(jié)構(gòu)的射極跟隨器，包括偏置電阻Ｒ３１～Ｒ３３，晶體管Ｑ３１～Ｑ３３以及輸出電容Ｃｏｕｔ。１．１ＨＴＧ－ＬＮＡ輸入級電路輸入級電路拓?fù)淙鐖D２所示。晶體管Ｑ１２和Ｑ１４構(gòu)成共基－共射結(jié)構(gòu)，與晶體管Ｑ１１和Ｑ１３一起構(gòu)成鏡像對稱的共基－共射電流鏡結(jié)構(gòu)。負(fù)載電阻Ｒ１１和Ｒ１

的輸入端與負(fù)跨導(dǎo)放大器的輸出端之間；晶體管Ｑ１，Ｑ２和Ｑ８作為電流源，為２個跨導(dǎo)放大器提供直流偏置；Ｃｉｎ為隔直電容。將圖４所示的電路結(jié)構(gòu)模型化，可得到有源電感的等效模型，如圖５所示。圖中，Ａ１為負(fù)跨導(dǎo)放大器，其跨導(dǎo)為ｇｍ１；Ａ２為正跨導(dǎo)放大器，其跨導(dǎo)為ｇｍ２；Ｒ０１，Ｃ１與Ｒ０２，，Ｃ２分別為負(fù)跨導(dǎo)放大器與正跨導(dǎo)放大器的輸入電阻和輸入電容；Ｒｆ為反饋電阻。圖５有源電感等效模型圖根據(jù)回轉(zhuǎn)器原理，可以將圖５所示的模型圖等效為圖６所示的ＲＬＣ網(wǎng)絡(luò)。圖６有源電感等效ＲＬＣ網(wǎng)絡(luò)圖６中，各參數(shù)之間的關(guān)系為：ＲＰ＝Ｒ０１，ＣＰ＝Ｃ１ＲＳ＝１Ｒ０２ｇｍ１ｇｍ２，Ｌ＝Ｃ２ｇｍ１ｇｍ２（５）將實際電路中的參數(shù)帶入（５）式，可以得到有源電感的各項參數(shù)為：ＲＰ＝１１ｒｏ７＋１ｒｂｅ６＋ｇｍ６Ｒｆ／ｒｏ６＋１（６）ＣＰ＝Ｃｂｅ６（７）ＲＳ＝Ｒｆ／ｒｏ６＋１ｇｍ６ｇｍ７·１（ｒｏ３ｇｍ３）（ｒｏ４ｇｍ４）（ｒｏ５ｇｍ５）（８）Ｌ＝Ｃｂｅ７（Ｒｆ／ｒｏ６＋１）ｇｍ６ｇｍ７（９）式中，ｇｍ３～ｇｍ７和ｒｏ３～ｒｏ７分別為晶體管Ｑ３～Ｑ７的跨導(dǎo)和集電極－發(fā)射極電阻；Ｃｂｅ６和Ｃｂｅ７分別為晶體管Ｑ６和Ｑ７的發(fā)射結(jié)電容；ｒｂｅ６為晶體管Ｑ６的發(fā)射結(jié)電阻。由（８）式可以看出，相比于傳統(tǒng)的采用回
【作者單位】： 北京工業(yè)大學(xué)電子信息與控制工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(61574010) 北京市自然科學(xué)基金資助項目(4142007,4143059) 北京市未來芯片技術(shù)高精尖創(chuàng)新中心科研基金資助項目(KYJJ2016008)
【分類號】：TN722.3

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6 陳e

本文編號：2538806