[发明专利]一种最大效率增益正反馈放大器及其构建方法

说明书

本申请公开了一种最大效率增益正反馈放大器及其构建方法，包括：搭建正反馈放大器，其包括依次级联的输入供电匹配网络、放大网络和输出供电匹配网络，放大网络由有源二端口网络及反馈网络构成；基于放大网络的S参数，确定放大网络在复λ平面中的标记点，其中，复λ平面为以λ值的实部为横坐标、以λ值的虚部为纵坐标构建的坐标系，标记点的坐标由放大网络的λ值确定；基于放大网络的所述标记点、输入端的状态以及输出端的状态，确定放大网络的目标负载阻抗值和目标源阻抗值，并最终确定放大网络的反馈网络。本申请明确了放大网络的构建方法，可以使得放大网络的最大效率增益达到最大，且不发生振荡，从而有效地实现高增益放大器。

技术领域

本申请涉及射频集成电路技术领域，更具体地说，是涉及一种最大效率增益正反馈放大器及其构建方法。

背景技术

太赫兹通信在新一代无线通信技术中展现出巨大的发展潜力，得到无线通信领域的广泛认可和关注。在太赫兹通信系统的集成电路中，放大器是重要的组成部分，其性能直接影响太赫兹无线通信收发前端性能。随着太赫兹通信系统的工作频率逼近半导体晶体管的最大振荡频率，晶体管的增益迅速下降，放大器的增益急剧衰减。

现有的太赫兹放大器通常在绝对稳定状态下实现输入端和输出端的双共轭匹配，以实现放大器的共轭匹配增益 G_MA。 G_MA的设计方法将放大器的设计限制在其绝对稳定状态，制约了放大器增益的进一步提高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种最大效率增益正反馈放大器及其构建方法，以设计进一步提高放大器的增益。

为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种最大效率增益正反馈放大器的构建方法，包括：

搭建正反馈放大器，其中，所述正反馈放大器包括依次级联的输入供电匹配网络、放大网络和输出供电匹配网络，所述放大网络由有源二端口网络以及并联于所述有源二端口网络的反馈网络构成；

基于所述放大网络的S参数，确定所述放大网络在复λ平面中的标记点，其中，所述复λ平面为以λ值的实部为横坐标、以λ值的虚部为纵坐标构建的坐标系，所述标记点的坐标由所述放大网络的λ值确定，，和为所述放大网络的S参数；

基于所述放大网络的输入端的状态、输出端的状态以及所述标记点，确定所述反馈网络的结构和参数，以及确定所述放大网络的目标负载阻抗值和目标源阻抗值，其中，对应于目标负载阻抗值和目标源阻抗值的目标放大网络的输入端及输出端均处于稳定状态，目标放大网络的标记点的虚部为0且具有最小实部值；

基于目标负载阻抗值和目标源阻抗值，确定所述输入供电匹配网络及所述输出供电匹配网络的参数。

优选地，基于所述放大网络的输入端的状态、输出端的状态以及所述标记点，确定所述反馈网络的结构和参数，以及确定所述放大网络的目标负载阻抗值和目标源阻抗值的过程，包括：

确定所述放大网络在复平面的输出稳定区域和输入稳定区域，其中，所述复平面为以值的实部为横坐标、以值的虚部为纵坐标构建的坐标系；

基于所述输出稳定区域、所述输入稳定区域以及所述标记点，确定所述反馈网络的结构和参数，以及确定所述放大网络的目标负载阻抗值和目标源阻抗值，其中，对应于目标负载阻抗值和目标源阻抗值的目标标记点为满足第一条件、第二条件和第三条件的标记点中具有最小实部值的标记点，所述第一条件为：对应于目标负载阻抗值的负载反射系数在所述输出稳定区域以内，所述第二条件为：对应于目标源阻抗值的源反射系数在所述输入稳定区域以内，所述第三条件为：对应于目标负载阻抗值和目标源阻抗值的标记点落在所述复λ平面的横轴上。

优选地，基于所述输出稳定区域、所述输入稳定区域以及所述标记点，确定所述反馈网络的结构和参数，以及确定所述放大网络的目标负载阻抗值和目标源阻抗值的过程，包括：