[发明专利]一种宽带高线性度的射频发射前端电路

说明书

本发明涉及一种宽带高线性度的射频发射前端电路，在基带和本振端口采用基于共栅放大器‑共源放大器结构的巴伦实现超宽带输入匹配，在射频端口采用基于推挽结构的A类功率放大器实现超宽带输出匹配，包括：基带单转双模块、本振单转双模块、混频器模块、可变增益放大器模块及驱动放大器模块；混频器模块采用正交双平衡吉尔伯特结构，将基带单转双模块提供的中频信号通过与本振单转双模块提供的本振信号进行电流换向调制，转换为射频差分信号提供给可变增益放大器模块。

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，涉及一种射频发射前端电路。

背景技术

自第二次世界大战崭露头角后，雷达的应用范围不断扩大，除了应用在导弹防御、目标侦查等军事领域，还广泛应用于气象探测、宇宙观测等民用领域，其重要性不断凸显。相比传统机械雷达，基于有源电扫阵列架构的相控阵雷达具有扫描速度快、跟踪目标多、作用距离远、分辨率高、可靠性高、环境适应力强等诸多优势，已经成为现代雷达发展的重要方向之一。除了相控阵雷达的基础结构外，实现射频收发功能的T/R组件对其性能也有着深远影响。通常一部大型相控阵雷达中包含数个阵面、每个阵面又由成百上千个T/R组件构成，对于单个T/R组件的优化将带来系统性能的显著提升、成本的大幅下降。

T/R组件中最重要的部分就是射频收发前端。作为核心组成之一的射频发射前端对来自上位机的基带信号进行混频、放大、滤波，将其频谱搬移至高频频段从而实现有效发射。目前主流的射频发射前端主要基于传统的直接上变频和超外差式发射机架构。前者电路结构简单，不产生镜像信号，但由于本振信号与输出信号频率相同，因此输出信号噪声较大。后者无本振牵引效应，但结构复杂，功耗较大。大多数射频发射前端针对单一频段应用进行设计，相对带宽较窄。同时发射功率固定，不可根据应用场景进行调节。

发明内容

本发明的目的是在保证低噪声、高输出频谱纯净度的前提下，提供一种宽带、高线性度、输出功率可控的新型射频发射前端电路。利用其宽带和输出功率连续可调的特点，满足多种应用的要求。技术方案如下：

一种宽带高线性度的射频发射前端电路，在基带和本振端口采用基于共栅放大器-共源放大器结构的巴伦实现超宽带输入匹配，在射频端口采用基于推挽结构的A类功率放大器实现超宽带输出匹配，包括：基带单转双模块、本振单转双模块、混频器模块、可变增益放大器模块及驱动放大器模块，其中，

基带单转双模块将单端中频输入信号转换为差分形式，提供给混频器模块的跨导单元，输入匹配网络由第一晶体管(M1)、串联在第一晶体管(M1)栅极与地端之间的第一电容(C1)共同组成，用以实现基带端口5M～200MHz的宽带输入匹配；

本振单转双模块将单端本振输入信号转换为差分形式，提供给混频器模块的开关单元，输入匹配网络由第三晶体管(M3)、串联在第三晶体管(M3)栅极与地端之间的第二电容(C2)及串联在输入端与第三晶体管(M3)栅极之间的第三电感(L3)组成，用以实现本振端口400M～0.2GHz的宽带输入匹配；

混频器模块采用正交双平衡吉尔伯特结构，将基带单转双模块提供的中频信号通过与本振单转双模块提供的本振信号进行电流换向调制，转换为射频差分信号提供给可变增益放大器模块；

可变增益放大器模块采用基于跨导可变的共源共栅放大器对混频器输出的射频信号进行增益控制，并将信号提供给驱动放大器模块；

驱动放大器模块采用基于源级跟随器-共源放大器结构的双转单巴伦和基于推挽结构的A类功率放大器，将可变增益放大器提供的差分射频信号转换为单端信号，并提供一定功率增益。

优选地，所述基带单转双模块还包括第二晶体管(M2)及第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)；