[发明专利]一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明属于电子放大器领域，尤其涉及了一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器。

背景技术

Ku波段相控阵雷达的工作频率高、整体尺寸小，在对空间要求苛刻、精度要求高的机载探测雷达中得到广泛应用。低噪声放大器作为相控阵雷达接收／发射（T/R）单元的关键模块，对系统的整体性能有着重要影响。传统的低噪声放大器通常采用GaAs和InP等III-V族化合物半导体工艺制作。这种工艺在噪声和功率处理方面具有极优的性，但成本高、集成度低。近年来，随着SiGe BiCMOS工艺截止频率（ｆ_Ｔ）的大幅提高，SiGe BiCMOS工艺在噪声和增益等方面的性能完全达到III-V族半导体工艺的水平，且成本低、集成度高，但SiGe BiCMOS工艺的主要局限性是击穿电压和线性度较低，很难实现高线性输出功率。

Thrivikraman等人在第２级的输出端进行大信号负载牵引，并采用高击穿管与高性能管串联的混合结构，以提高电源电压，输出1-dB压缩点达到18.5dBm，但其高击穿管的ｆ_Ｔ较低，在工作频率接近ｆ_Ｔ时增益急剧下降，而负载牵引是负载线匹配而不是共轭匹配，导致输出反射系数（Ｓ_２２）小于-10dB，匹配较差。也有在第２级放大管的发射极引入简并电感（Kalyoncu et al., 2012），并提高偏置电压，输出1-dB压缩点可达16dBm，但射极电感降低了增益，较大的偏置电压导致功耗过大。

综上所述，现代相控阵雷达要求低噪声放大器具有很高的动态范围，在不显著增加电路面积的同时，既要满足低噪声的要求，又要提高线性输出功率，改善电路的动态范围。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器，同时满足高线性输出功率和低噪声的技术要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器，包括：

第１级电路，采用射极简并电感型共源共栅结构，选取Ｑ_１管的发射极长度Ｌ_Ｅ，以保证最优信号源电阻等于信号源电阻，在Ｊ_ｃ和Ｑ_１管的尺寸都确定（ｆ_Ｔ确定）的条件下，选取适当的Ｌ_ｓ和Ｌ_ｂ，实现噪声与功率的匹配;

第２级电路，采用共源共栅结构，为得到较大的输出功率，Ｑ_３和Ｑ_４管的发射极尺寸选为Ｑ_１和Ｑ_２管的４倍，使用Ｌ_２，Ｌ_３，Ｃ_３和Ｒ_１实现宽带输出匹配。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：本发明提供了一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器，在不显著增加电路面积和制造成本的同时，提高了线性输出功率，有效地改善了电路的动态范围。本发明的装置可满足Ｋｕ波段相控阵雷达系统的技术要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器的电路框图；

图2是本发明实施例提供的一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器的后仿真噪声系数曲线图。

图3是本发明实施例提供的一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器的传统偏置电路的1-dB压缩点曲线图。

图4是本发明实施例提供的一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器的线性补偿偏置电路的1-dB压缩点曲线图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

参考图1，一种Ku波段相控阵雷达的高线性度低噪声放大器，包括：

第１级电路，采用射极简并电感型共源共栅结构。２级结构的低噪声放大器中，其噪声系数满足关系式：

NF＝NF_１＋(NF_２－1)/G_A1（１）