[发明专利]超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法

说明书

本发明公开了一种超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法，所述超宽带可变增益放大器包括：宽带输入匹配电路、共源‑共栅‑共栅结构的放大电路、数字交叉互联式增益控制单元和宽带输出匹配电路；宽带输入匹配电路、共源‑共栅‑共栅结构的放大电路、宽带输出匹配电路依次连接，共源‑共栅‑共栅结构的放大电路与数字交叉互联式增益控制单元连接。两层共栅极放大器与共源极放大器堆叠结构，不仅可以补偿高频时的极点滚降，拓展放大器的工作频段带宽，还能提高输入输出隔离度；此外，增益控制单元采用数字可控的交叉互联式晶体管阵列，实现了可变增益放大器在不同增益状态下的低相位变化。

技术领域

本发明涉及一种超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法，属于射频集成电路技术领域。

背景技术

随着近年来的移动通信产业迅速发展，无线通信终端中的承前启后部分之一的可变增益放大器（VGA），成为了各地研究者首要的技术研究热点。

由于在大气中传输的射频信号会存在衰减以及噪声等问题，这些问题会导致信号强度下降，也会导致无线通信接收端所接收到的射频信号的幅度变化范围变的很大，这一现象在5G毫米波通信中表现得尤为严重。因此，在射频通信接收端需要一个可变增益放大器，其中可变增益放大器可以根据输入端信号的幅度大小不同来产生不同的放大增益强度，将信号放大到后面的电路模块能够接受的范围内，从而缓解对后面电路模块的设计要求，降低了设计难度，提高性能，节约功耗。在目前毫米波通信与雷达系统的应用中，对VGA宽带、线性度、低相位变化等要求较高；尤其是在相控阵雷达系统中，若VGA在增益配置过程中产生较大的相位误差，则会导致雷达发射波束的指向性不准确。因此，急需一种能够满足上述要求和解决上述问题的可变增益放大器。此外，采用毫米波频段通信收发机的显著优势在于它的传输速度远远高于Sub-6GHz频段，能够利用的带宽范围相较于Sub-6GHz也更大，具备应用优势。

综上所述，研究毫米波频段下工作的低相位变化的超宽带可变增益放大器具有广阔的前景和巨大的实用价值。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超宽带可变增益放大器及无线通信设备、增益调节方法，以解决可变增益放大器宽带窄、线性度低、相位变化随增益变化明显等问题；超宽带可变增益放大器适用于微波、毫米波、太赫兹等工作频段。

本发明的第一个目的在于提供一种超宽带可变增益放大器。

本发明的第二个目的在于提供一种无线通信设备。

本发明的第三个目的在于提供一种增益调节方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种超宽带可变增益放大器，包括：宽带输入匹配电路、共源-共栅-共栅结构的放大电路、数字交叉互联式增益控制单元和宽带输出匹配电路；所述数字交叉互联式增益控制单元使用具有互补结构的晶体管阵列对共源-共栅-共栅结构的放大电路中的差分信号线进行交叉互联，实现所述放大电路在不同增益状态下的低相位变化；

所述宽带输入匹配电路、共源-共栅-共栅结构的放大电路、宽带输出匹配电路依次连接，所述共源-共栅-共栅结构的放大电路与数字交叉互联式增益控制单元连接；所述宽带输入匹配电路与差分信号输入端连接，所述宽带输出匹配电路与差分信号输出端连接。

进一步的，所述共源-共栅-共栅结构的放大电路包括共源极差分放大器、第一共栅极差分放大器和第二共栅极差分放大器；所述共源极差分放大器、第一共栅极差分放大器、第二共栅极差分放大器依次连接，所述数字交叉互联式增益控制单元与第一共栅极差分放大器并联。

进一步的，所述数字交叉互联式增益控制单元包括五位反相器组和四组五位晶体管组；所述五位晶体管组包括五个大小依次倍增的晶体管，四组所述五位晶体管组均相同；

四组所述五位晶体管组分为第一五位晶体管组、第二五位晶体管组、第三五位晶体管组和第四五位晶体管组。