一种毫米波可重构共栅放大器及其可重构方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115913132A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211487293.1(22)申请日2022.11.24(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市钱塘新区白杨街道2号大街1158号(72)发明人王旭文进才郭煜彤(51)Int.Cl.H03F1/26(2006.01)H03F1/56(2006.01)H03F3/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种毫米波可重构共栅放大器及其可重构方法(57)摘要本发明涉及一种毫米波可重构共栅放大器及其可重构方法，包括输入可重构匹配网络、共栅级晶体管和输出可重构匹配网络。本发明的毫米波可重构共栅放大器通过重构输入匹配网络的电容值和输出匹配网络的电感值，实现不同频段的阻抗和噪声匹配，同时结合变压器耦合的增益提升结构，使不同频段均具有较大的放大增益。本发明的毫米波可重构共栅放大器电路结构和可重构方法精简，适合在多频段毫米波收发机系统中使用。常规的毫米波放大器工作在固定的频率，限制了在多频通信系统的应用。CN115913132ACN115913132A权利要求书1/1页1.一种毫米波可重构共栅放大器，其特征在于：包括输入可重构匹配网络、共栅级晶体管和输出可重构匹配网络；所述可重构输入匹配网络由输入端、变压器、第一电容和第一开关串联结构组成；所述输入端与变压器初级线圈一端、第一电容一端和共栅级放大管的源极连接，第一电容相对另一端连接第一开关一端，第一开关和变压器初级线圈的另一端均接地；变压器次级线圈的一端与共栅级放大管的栅极相连，相对另一端与第一电阻、第二电容并联结构的一端连接，第一电阻相对另一端接直流电源，为放大级晶体管的栅极提供偏置电压，第二电容的另一端接地；所述共栅级晶体管通过源极连接输入可重构匹配网络，通过漏极与可重构输出匹配网络中第三电容、第一电感并联结构的一端相连，第三电容的另一端与输出端连接；所述可重构输出匹配网络由第一电感、第二电感和第二开关并联结构组成，第一电感的一端连接共栅级晶体管的漏级，第一电感的另一端连接与第二开关和第二电感并联结构的一端相连，第二开关和第二电感并联结构的另一端连接漏极偏置电压。2.根据权利要求1所述的一种毫米波可重构共栅放大器，其特征在于：所述第一开关采用NMOS型开关管，其栅极为开关控制端，源级和漏级分别为开关的两端；当第一开关导通时，NMOS型开关管等效为电阻，第一开关关断时，NMOS型开关管等效为电容，通过切换开关控制信号可以改变输入匹配电容的容值，实现放大器的可重构输入匹配。3.根据权利要求1或2所述的一种毫米波可重构共栅放大器，其特征在于：所述第二开关采用NMOS型开关管，其栅极为开关控制端，源级和漏级分别为开关的两端；当第二开关导通时，NMOS型开关管等效为电阻，第二开关关断时，NMOS型开关管等效为电容，通过切换开关控制信号可以改变输出匹配电感的感值，实现放大器输出端的可重构匹配。4.根据权利要求1所述的一种毫米波可重构共栅放大器，其特征在于：所述放大级晶体管由一个NMOS晶体管构成，其栅宽为2μm，叉指数量为20；其栅极偏置电压为0.5V，漏极偏置电为1V。5.根据权利要求1所述的一种毫米波可重构共栅放大器，其特征在于：所述第一电容和第二电容采用金属‑氧化物‑金属电容，金属‑氧化物‑金属电容采用叉指结构。6.根据权利要求1所述的一种毫米波可重构共栅放大器，其特征在于：所述电感分别采用感值为180pH、220pH的电感。7.根据权利要求1所述的一种毫米波可重构共栅放大器，其特征在于：所述第一电阻采用一个阻值大于5kΩ的电阻。8.一种根据权利要求1‑7中任一所述的毫米波可重构共栅放大器的可重构方法，其特征在于：在输入端和输出端均进行可重构匹配网络设计，分别重构输入匹配网络的电容值和输出匹配网络的电感值，实现不同频段的阻抗和噪声匹配；同时结合变压器耦合的增益提升结构，使不同频段均具有较大的放大增益。2CN115913132A说明书1/4页一种毫米波可重构共栅放大器及其可重构方法技术领域[0001]本发明涉及一种通过可重构结构及其可重构方法实现不同频段信号输出的毫米波可重构共栅放大器，用于微波及毫米波芯片电路中，属于放大器技术领域。背景技术[0002]毫米波频段具有频率高、频带宽、传输速率快等特点，能够在通信、雷达等诸多领域得到十分广泛的应用。近年来，随着无线通信技术的飞速发展，对毫米波器件的要求也越来越严苛，人们需要不断地探索研究更高频段的毫米波器件来满足无线通信技术的需求。为了实现更高的通信容量，毫米波通信通常采用多个频段来扩展更大的通信带宽，比如第五代(5G)移动通信在毫米波频段主要采用24～29.5GH