本發(fā)明涉及射頻電路，尤其是涉及一種寬帶低噪聲放大器電路。
背景技術(shù)：
1、低噪聲放大器(lna)是通信接收系統(tǒng)的重要組成部分，位于接收機(jī)的最前端，被廣泛地應(yīng)用于衛(wèi)星接收系統(tǒng)、衛(wèi)星地面站、無線通信系統(tǒng)(例如微波鏈路，wi-fi，5g基站)中。它的主要作用在于將接收到的來自衛(wèi)星的微弱信號(hào)后放大，同時(shí)盡量避免引入額外的噪聲，因?yàn)榈谝患?jí)噪聲性能的好壞是影響整個(gè)接收系統(tǒng)的靈敏度和噪聲的重要因素。
2、為了滿足高速通信系統(tǒng)的需求，低噪放大電路要同時(shí)兼顧低噪聲、適當(dāng)增益和較寬帶寬，如何在寬帶條件下保持低噪聲和適當(dāng)增益是一個(gè)復(fù)雜的挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種寬帶低噪聲放大器電路，在工作頻段10.7ghz至12.7ghz范圍內(nèi)，噪聲系數(shù)小于1.35db，增益在17db±0.5db，輸入、輸出駐波比<-10db，具有良好匹配效果。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種寬帶低噪聲放大器電路，包括第一級(jí)放大器、第二級(jí)放大器、輸入匹配電路、級(jí)間匹配電路、輸出匹配電路、負(fù)反饋電路以及分別對(duì)所述第一級(jí)放大器與第二級(jí)放大器提供所需工作電壓和電流的第一級(jí)放大器偏置電路和第二級(jí)放大器偏置電路，所述第一級(jí)放大器偏置電路和第二級(jí)放大器偏置電路均采用正負(fù)雙電源電路供電。
3、優(yōu)選的，所述第一級(jí)放大器偏置電路采用±5v雙電源供電，負(fù)電源vgg1的正極依次與串聯(lián)的電阻r1、電阻r2連接，電阻r2的另一端口接地；所述電阻r1與電阻r2的公共點(diǎn)通過電容c2接地，所述電阻r1與電阻r2的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl25、微帶傳輸線tl26、微帶傳輸線tl27，連接至所述第一級(jí)放大器的輸入端，微帶傳輸線tl26的另一端口連接扇形微帶線stub1，形成負(fù)偏置；正電源vdd1的正極依次與電阻r3、電容c3接地，所述電阻r3與電容r3的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl28、微帶傳輸線tl29、微帶傳輸線tl30，連接至所述第一級(jí)放大器的輸出端，微帶傳輸線tl29的另一端口連接扇形微帶線stub2，形成正偏置。
4、優(yōu)選的，所述電容c2的兩端由微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38構(gòu)成，所述微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38的寬相同，均為w2＝0.5mm，所述微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38的長(zhǎng)相同，均為l2＝0.4mm，所述微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38之間的間隙gap1的寬w1＝0.5mm，間距l(xiāng)1＝0.4mm；所述微帶傳輸線tl38的另一端通過地過孔via1接地，所述地過孔via1的寬w3＝0.5mm，孔徑大小為0.3mm；所述微帶傳輸線tl37通過微帶傳輸線tl39分別與所述電阻r1與電阻r2的公共點(diǎn)以及所述微帶傳輸線tl27相連。
5、優(yōu)選的，所述第二級(jí)放大器偏置電路采用±5v雙電源供電，負(fù)電源vgg2的正極依次與串聯(lián)的電阻r4、電阻r5連接，電阻r5的另一端口接地；所述電阻r4與電阻r5的公共點(diǎn)通過電容c4接地，所述電阻r4與電阻r5的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl31、微帶傳輸線tl32、微帶傳輸線tl33，連接至所述第二級(jí)放大器的輸入端，微帶傳輸線tl32的另一端口連接扇形微帶線stub3，形成負(fù)偏置；正電源vdd2的正極依次與電阻r6、電容c5接地，所述電阻r6與電容r5的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl34、微帶傳輸線tl35、微帶傳輸線tl36，連接至所述第二級(jí)放大器的輸出端，微帶傳輸線tl35的另一端口連接扇形微帶線stub4，形成正偏置。
6、優(yōu)選的，所述第一級(jí)放大器為晶體管m1，所述第二級(jí)放大器為晶體管m2；所述第一級(jí)放大器和第二級(jí)放大器的偏置工作電壓均為2v，工作電流均為15ma。
7、優(yōu)選的，所述負(fù)反饋電路包括連接在所述晶體管m1源極上的微帶傳輸線tl23和連接在所述晶體管m2源極上的微帶傳輸線tl24；所述微帶傳輸線tl23和微帶傳輸線tl24的另一端均接地。
8、優(yōu)選的，所述輸入匹配電路包括依次串聯(lián)的微帶傳輸線tl1，微帶傳輸線tl2，微帶傳輸線tl4，微帶傳輸線tl5，微帶傳輸線tl6，所述微帶傳輸線tl1的另一端與電路的輸入端連接，連接微帶傳輸線tl3，所述微帶傳輸線tl4上還連接有微帶傳輸線tl3，所述微帶傳輸線tl6還分別與微帶傳輸線tl27、第一級(jí)放大器的輸入端連接。
9、優(yōu)選的，所述級(jí)間匹配電路包括依次串聯(lián)的微帶傳輸線tl7、微帶傳輸線tl8、微帶傳輸線tl9、微帶傳輸線tl10、微帶傳輸線tl11、電容c7、微帶傳輸線tl12、微帶傳輸線tl13、微帶傳輸線tl15、微帶傳輸線tl16、微帶傳輸線tl17；所述微帶傳輸線tl7還分別與所述第一級(jí)放大器的輸出端和所述第一級(jí)放大器偏置電路的負(fù)電源電路連接，所述微帶傳輸線tl15上還連接有微帶傳輸線tl14，所述微帶傳輸線tl17還分別與所述第二級(jí)放大器的輸入端和所述第二級(jí)放大器偏置電路連接；其中，所述微帶傳輸線tl14為低阻抗微帶線，所述微帶傳輸線tl7、微帶傳輸線tl8、微帶傳輸線tl9、微帶傳輸線tl10、微帶傳輸線tl11、電容c7、微帶傳輸線tl12、微帶傳輸線tl13、微帶傳輸線tl15、微帶傳輸線tl16、微帶傳輸線tl17均為高阻抗微帶線。
10、優(yōu)選的，所述輸出匹配電路包括依次串聯(lián)的微帶傳輸線tl18、微帶傳輸線tl19、微帶傳輸線tl20、微帶傳輸線tl21、微帶傳輸線tl22，所述輸出匹配電路中所有的微帶傳輸線均為高阻抗微帶傳輸線；其中，所述微帶傳輸線tl18為匹配塊，所述微帶傳輸線tl18還分別與所述第二級(jí)放大器的輸出端和所述第二級(jí)放大器偏置電路的負(fù)電源電路連接。
11、優(yōu)選的，整體電路中的的射頻輸入端口rfin的后端與射頻輸出端口rfout的前端均采用標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆傳輸線，即分別與1/4波長(zhǎng)的微帶傳輸線tl40與1/4波長(zhǎng)的微帶傳輸線tl41相連，所述微帶傳輸線tl40的后方連接有電容c1，所述電容c1的另一端連接至所述輸入匹配電路的輸入端，所述微帶傳輸線tl41的前方連接有電容c6，所述電容c6的另一端連接至所述輸出匹配電路的輸出端。
12、因此，本發(fā)明采用上述一種寬帶低噪聲放大器電路的有益效果為：
13、(1)通過負(fù)反饋的方式增加放大器的穩(wěn)定性，放大器的偏置電路采用高阻抗微帶線與扇形微帶線形成的扼流電路，將其單獨(dú)仿真優(yōu)化，生成版圖，將最佳效果代入原理圖中進(jìn)入仿真，阻止射頻信號(hào)對(duì)直流電路的影響，同時(shí)也使得偏置對(duì)于輸入輸出匹配的影響達(dá)到最低。
14、(2)輸入匹配電路、輸出匹配電路與級(jí)間匹配電路均進(jìn)行原理圖與版圖聯(lián)合仿真，將晶體管引腳本身寄生電容、分立元件引腳寄生電容、地孔等影響噪聲、增益因素均考慮進(jìn)仿真調(diào)諧，優(yōu)化后，使得生成的版圖仿真結(jié)果與實(shí)際相差不大，總噪聲<1.35db。增益17db±0.5db，輸入、輸出駐波比<-10db，匹配良好，總體性能滿足要求。
15、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
1.一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：包括第一級(jí)放大器、第二級(jí)放大器、輸入匹配電路、級(jí)間匹配電路、輸出匹配電路、負(fù)反饋電路以及分別對(duì)所述第一級(jí)放大器與第二級(jí)放大器提供所需工作電壓和電流的第一級(jí)放大器偏置電路和第二級(jí)放大器偏置電路，所述第一級(jí)放大器偏置電路和第二級(jí)放大器偏置電路均采用正負(fù)雙電源電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述第一級(jí)放大器偏置電路采用±5v雙電源供電，負(fù)電源vgg1的正極依次與串聯(lián)的電阻r1、電阻r2連接，電阻r2的另一端口接地；所述電阻r1與電阻r2的公共點(diǎn)通過電容c2接地，所述電阻r1與電阻r2的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl25、微帶傳輸線tl26、微帶傳輸線tl27，連接至所述第一級(jí)放大器的輸入端，微帶傳輸線tl26的另一端口連接扇形微帶線stub1，形成負(fù)偏置；正電源vdd1的正極依次與電阻r3、電容c3接地，所述電阻r3與電容r3的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl28、微帶傳輸線tl29、微帶傳輸線tl30，連接至所述第一級(jí)放大器的輸出端，微帶傳輸線tl29的另一端口連接扇形微帶線stub2，形成正偏置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述電容c2的兩端由微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38構(gòu)成，所述微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38的寬相同，均為w2＝0.5mm，所述微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38的長(zhǎng)相同，均為l2＝0.4mm，所述微帶傳輸線tl37與微帶傳輸線tl38之間的間隙gap1的寬w1＝0.5mm，間距l(xiāng)1＝0.4mm；所述微帶傳輸線tl38的另一端通過地過孔via1接地，所述地過孔via1的寬w3＝0.5mm，孔徑大小為0.3mm；所述微帶傳輸線tl37通過微帶傳輸線tl39分別與所述電阻r1與電阻r2的公共點(diǎn)以及所述微帶傳輸線tl27相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述第二級(jí)放大器偏置電路采用±5v雙電源供電，負(fù)電源vgg2的正極依次與串聯(lián)的電阻r4、電阻r5連接，電阻r5的另一端口接地；所述電阻r4與電阻r5的公共點(diǎn)通過電容c4接地，所述電阻r4與電阻r5的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl31、微帶傳輸線tl32、微帶傳輸線tl33，連接至所述第二級(jí)放大器的輸入端，微帶傳輸線tl32的另一端口連接扇形微帶線stub3，形成負(fù)偏置；正電源vdd2的正極依次與電阻r6、電容c5接地，所述電阻r6與電容r5的公共點(diǎn)依次連接微帶傳輸線tl34、微帶傳輸線tl35、微帶傳輸線tl36，連接至所述第二級(jí)放大器的輸出端，微帶傳輸線tl35的另一端口連接扇形微帶線stub4，形成正偏置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述第一級(jí)放大器為晶體管m1，所述第二級(jí)放大器為晶體管m2；所述第一級(jí)放大器和第二級(jí)放大器的偏置工作電壓均為2v，工作電流均為15ma。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述負(fù)反饋電路包括連接在所述晶體管m1源極上的微帶傳輸線tl23和連接在所述晶體管m2源極上的微帶傳輸線tl24；所述微帶傳輸線tl23和微帶傳輸線tl24的另一端均接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述輸入匹配電路包括依次串聯(lián)的微帶傳輸線tl1，微帶傳輸線tl2，微帶傳輸線tl4，微帶傳輸線tl5，微帶傳輸線tl6，所述微帶傳輸線tl1的另一端與電路的輸入端連接，連接微帶傳輸線tl3，所述微帶傳輸線tl4上還連接有微帶傳輸線tl3，所述微帶傳輸線tl6還分別與微帶傳輸線tl27、第一級(jí)放大器的輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述級(jí)間匹配電路包括依次串聯(lián)的微帶傳輸線tl7、微帶傳輸線tl8、微帶傳輸線tl9、微帶傳輸線tl10、微帶傳輸線tl11、電容c7、微帶傳輸線tl12、微帶傳輸線tl13、微帶傳輸線tl15、微帶傳輸線tl16、微帶傳輸線tl17；所述微帶傳輸線tl7還分別與所述第一級(jí)放大器的輸出端和所述第一級(jí)放大器偏置電路的負(fù)電源電路連接，所述微帶傳輸線tl15上還連接有微帶傳輸線tl14，所述微帶傳輸線tl17還分別與所述第二級(jí)放大器的輸入端和所述第二級(jí)放大器偏置電路連接；其中，所述微帶傳輸線tl14為低阻抗微帶線，所述微帶傳輸線tl7、微帶傳輸線tl8、微帶傳輸線tl9、微帶傳輸線tl10、微帶傳輸線tl11、電容c7、微帶傳輸線tl12、微帶傳輸線tl13、微帶傳輸線tl15、微帶傳輸線tl16、微帶傳輸線tl17均為高阻抗微帶線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：所述輸出匹配電路包括依次串聯(lián)的微帶傳輸線tl18、微帶傳輸線tl19、微帶傳輸線tl20、微帶傳輸線tl21、微帶傳輸線tl22，所述輸出匹配電路中所有的微帶傳輸線均為高阻抗微帶傳輸線；其中，所述微帶傳輸線tl18為匹配塊，所述微帶傳輸線tl18還分別與所述第二級(jí)放大器的輸出端和所述第二級(jí)放大器偏置電路的負(fù)電源電路連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶低噪聲放大器電路，其特征在于：整體電路中的的射頻輸入端口rfin的后端與射頻輸出端口rfout的前端均采用標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆傳輸線，即分別與1/4波長(zhǎng)的微帶傳輸線tl40與1/4波長(zhǎng)的微帶傳輸線tl41相連，所述微帶傳輸線tl40的后方連接有電容c1，所述電容c1的另一端連接至所述輸入匹配電路的輸入端，所述微帶傳輸線tl41的前方連接有電容c6，所述電容c6的另一端連接至所述輸出匹配電路的輸出端。