[发明专利]一种高可靠性低噪声放大器

说明书

本发明涉及一种高可靠性低噪声放大器，包括大功率输入保护模块和放大器模块，放大器模块包括放大电路、输入偏置电路和去耦电容，输入偏置电路的第一端连接至放大电路的第一级放大器的输入端，第二端通过去耦电容接地，大功率输入保护模块包括：匹配电路，用于低噪声放大器输入阻抗匹配与隔直；直流电流检测器，用于检测第一级放大器的输入端直流电流，并转换为检测电压对外输出；电平转换电路，用于在检测电压超过预配置的阈值后输出控制信号；限幅电路，其一端匹配电路相连，另一端接地，且控制端与电平转换电路的输出端连接，在收到控制信号后导通以保护放大电路。与现有技术相比，本发明在提高放大器可靠性的同时对放大器其他性能影响很小。

技术领域

本发明涉及电子设备射频前端技术领域，尤其是涉及一种高可靠性低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器(Low noise amplifier，LNA)位于通信系统接收机最前端，其主要作用是对天线接收到的带有噪声的微弱信号进行放大，如图1所示，其是通信电子设备中的重要电路模块。在实际应用中，通信设备的工作环境不确定，特别是用于通讯基站等大功率场景时，空间中可能会有强电磁干扰被接收天线接收，在低噪声放大器的输入端出现大功率信号，使其损伤或毁坏。此外，射频发射机进行大功率辐射，在天线处由于失配会存在信号反射，也有可能产生较大能量，施加在低噪声放大器输入端。

针对该问题，传统的解决方案是在低噪声放大器前端增加限幅器或其他保护电路。限幅器电路通常使用PIN二极管或肖特基二极管实现，其原理简单、保护效果好，是应用最广泛的方案，但许多工艺无法实现片上集成。有源的保护电路方案一般先进行功率检测，将得到的检测信号用来控制开关管限幅电路对电路进行保护，这种方式有利于片上集成，但电路实现较为复杂。功率检测常用检波电路来实现。在毫米波频段，检波电路的实现有难度，同时其与开关管限幅电路的寄生参数对低噪声放大器的输入匹配、噪声系数和增益等性能会有很大影响。另外，若采用耗尽型晶体管设计，由于阈值电压为负值，开关管限幅电路的控制电压需特殊设计，一般需要额外的偏置电压，对化合物半导体工艺而言意味着需片外提供额外的电源电压，增加成本。

发明内容

本发明提供了一种高可靠性低噪声放大器。部分类型晶体管，如GaN等高电子迁移率晶体管和双极型晶体管，栅极在大功率信号输入会产生输入直流电流。本发明实现了低噪声放大器与大功率输入保护电路单片集成的同时，利用上述特性用输入直流电流检测器进行功率检测，实现简单，且对低噪声放大器性能无影响。加入电平转换电路后，前端电路无需额外的偏置电压，且经补偿设计在毫米波频段对低噪声放大器可靠性以外性能影响很小。大功率输入保护电路成本低、易实现，有效提高低噪声放大器可靠性，且对其其他性能影响小。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高可靠性低噪声放大器，包括大功率输入保护模块和放大器模块，放大器模块包括放大电路、输入偏置电路和去耦电容，所述输入偏置电路的第一端连接至放大电路的第一级放大器的输入端，第二端通过去耦电容接地，所述大功率输入保护模块包括：

匹配电路，设于信号输入端和放大器电路的输入端之间，用于低噪声放大器输入阻抗匹配与隔直；

直流电流检测器，第一端连接至第一偏置电源的正极，第二端连接至输入偏置电路的第二端，用于检测第一级放大器的输入直流电流，并转换为检测电压对外输出；

电平转换电路，输入端连接至直流电流检测器，用于在所述检测电压超过预配置的阈值后输出控制信号；

限幅电路，其一端与匹配电路连接，另一端接地，且控制端与电平转换电路的输出端连接，在收到所述控制信号后导通以保护放大电路。

进一步的，所述直流电流检测器为检测电阻，所述电平转换电路的输入端连接至所述检测电阻的第二端连接。

更进一步的，所述检测电阻的阻值为：