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申请/专利权人：周守佳

摘要：本发明公开了一种有源偏置Cascode射频放大器，包括晶体管模块、负反馈模块、供电模块、稳定电路、有源偏置电路模块、晶体管栅极稳定电路模块和输入匹配网络，输入匹配网络分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，有源偏置电路模块分别与供电模块、晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接，供电模块、晶体管模块和负反馈模块连接，且通过电容C2连接射频信号输出端，输入匹配网络通过电容C1连接射频信号输入端。有源偏置晶体管动态电阻在工艺或高低温波动下发生变化，从而使Cascode放大器中晶体管的栅极电压发生变化，使Cascode射频放大器静态工作电流趋于稳定，改善Cascode射频放大器性能。

主权项：1.一种有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，包括晶体管模块、负反馈模块、供电模块、稳定电路、有源偏置电路模块、晶体管栅极稳定电路模块和输入匹配网络，所述输入匹配网络分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，所述有源偏置电路模块分别与供电模块、晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接，所述供电模块、晶体管模块和负反馈模块连接，且通过电容C2连接射频信号输出端，所述输入匹配网络通过电容C1连接射频信号输入端；所述输入匹配网络包括电容C3和电感L1，所述电容C3的一端分别与电容C1和电感L1的一端连接，所述电容C3的另一端连接到地，所述电感L1的另一端分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接；所述晶体管模块包括晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1的栅极分别与输入匹配网络、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，所述晶体管Q1的漏极与晶体管Q2的源极连接，所述晶体管Q1的源极接地，所述晶体管Q2的栅极分别与晶体管栅极稳定电路模块和有源偏置电路模块连接，所述晶体管Q2的漏极分别与负反馈模块和供电模块连接；所述负反馈模块包括电阻R1和电容C4，所述电阻R1的一端分别与晶体管模块和供电模块连接，并通过电容C2连接射频信号输出端，所述电阻R1的另一端与电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和有源偏置电路模块连接；所述供电模块包括扼流电感L2和去耦电容C5，所述扼流电感L2的一端分别与负反馈模块和晶体管模块连接，所述扼流电感L2的另一端分别与去耦电容C5的一端和有源偏置电路模块连接，且连接电源VDD，所述去耦电容C5的另一端连接到地；所述有源偏置电路模块包括电阻R2～R6、晶体管Q3和晶体管Q4，所述电阻R2的一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和负反馈模块连接，所述电阻R2的另一端分别与晶体管Q3的栅极、晶体管Q3的漏极和电阻R3的一端连接，所述晶体管Q3的源极通过电阻R4连接到地，所述电阻R3的另一端与晶体管Q4的源极连接，所述晶体管Q4的栅极和漏极均分别与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，所述电阻R5的另一端与供电模块连接，所述电阻R6的另一端分别与晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接；所述晶体管栅极稳定电路模块包括电阻R7和电容C6，所述电阻R7的一端分别与有源偏置电路模块和晶体管模块连接，所述电阻R7的另一端通过电容C6连接到地。

全文数据：一种有源偏置Cascode射频放大器技术领域本发明涉及射频放大器技术领域，具体涉及一种有源偏置Cascode射频放大器。背景技术射频放大器是无线通信应用中必不可少的器件，用于将收发系统输出的已中频调制的射频信号进行功率放大，或将天线接收的小功率射频信号进行低噪声放大，以满足无线通信中各种应用需求。Cascode共源共栅结构具有低噪声系数、高增益、高线性度和高反向隔离等特点，可以有效抑制晶体管米勒效应，减小输出阻抗对放大器性能的影响，因而在放大器设计中广泛应用。在传统的Cascode射频放大器中，第一级晶体管和第二级晶体管需要单独提供直流电源，供电端口较多，芯片面积较大，制造成本较高，不利于提高芯片集成度。在传统的Cascode射频放大器中，晶体管偏置电路采用电阻分压，在工艺波动或高低温条件下，电阻分压值不变，而晶体管开启电压和IV特性曲线随工艺波动或温度波动发生变化，造成放大器芯片增益变化较大。发明内容针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种有源偏置Cascode射频放大器解决了Cascode射频放大器性能较差的问题。为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种有源偏置Cascode射频放大器，包括晶体管模块、负反馈模块、供电模块、稳定电路、有源偏置电路模块、晶体管栅极稳定电路模块和输入匹配网络，所述输入匹配网络分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，所述有源偏置电路模块分别与供电模块、晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接，所述供电模块、晶体管模块和负反馈模块连接，且通过电容C2连接射频信号输出端，所述输入匹配网络通过电容C1连接射频信号输入端。进一步地：所述输入匹配网络包括电容C3和电感L1，所述电容C3的一端分别与电容C1和电感L1的一端连接，所述电容C3的另一端连接到地，所述电感L1的另一端分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接。采用上述进一步方案的有益效果为：输入匹配网络用于放大器输入阻抗匹配。进一步地：所述晶体管模块包括晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1的栅极分别与输入匹配网络、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，所述晶体管Q1的漏极与晶体管Q2的源极连接，所述晶体管Q1的源极接地，所述晶体管Q2的栅极分别与晶体管栅极稳定电路模块和有源偏置电路模块连接，所述晶体管Q2的漏极分别与负反馈模块和供电模块连接。采用上述进一步方案的有益效果为：晶体管Q1和晶体管Q2用于放大射频信号。进一步地：所述负反馈模块包括电阻R1和电容C4，所述电阻R1的一端分别与晶体管模块和供电模块连接，并通过电容C2连接射频信号输出端，所述电阻R1的另一端与电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和有源偏置电路模块连接。采用上述进一步方案的有益效果为：电阻R1决定放大器的增益和带宽，电容C4引入一定的频率依赖性，主要起隔绝直流信号、通过交流信号的作用，同时调节反馈强度和相位，起调节增益平坦度、拓展工作频带、改善输入输出电压驻波比和改善放大器稳定性的作用。进一步地：所述供电模块包括扼流电感L2和去耦电容C5，所述扼流电感L2的一端分别与负反馈模块和晶体管模块连接，所述扼流电感L2的另一端分别与去耦电容C5的一端和有源偏置电路模块连接，且连接电源VDD，所述去耦电容C5的另一端连接到地。采用上述进一步方案的有益效果为：扼流电感L2用于扼流和滤波，去耦电容C5用于去除直流电压信号的杂波。进一步地：所述有源偏置电路模块包括电阻R2～R6、晶体管Q3和晶体管Q4，所述电阻R2的一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和负反馈模块连接，所述电阻R2的另一端分别与晶体管Q3的栅极、晶体管Q3的漏极和电阻R3的一端连接，所述晶体管Q3的源极通过电阻R4连接到地，所述电阻R3的另一端与晶体管Q4的源极连接，所述晶体管Q4的栅极和漏极均分别与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，所述电阻R5的另一端与供电模块连接，所述电阻R6的另一端分别与晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接。采用上述进一步方案的有益效果为：电阻R2～R6用于扼流和限流，电阻R3、R4、R5、晶体管Q3和Q4对直流电源进行分压，为晶体管Q1和Q2提供栅极电压，用于增强晶体管在工艺波动或高低温波动下的电流稳定性，有效改善Cascode放大器性能。进一步地：所述晶体管栅极稳定电路模块包括电阻R7和电容C6，所述电阻R7的一端分别与有源偏置电路模块和晶体管模块连接，所述电阻R7的另一端通过电容C6连接到地。采用上述进一步方案的有益效果为：用于直流电源信号滤波和稳定晶体管Q2的静态工作点。本发明的有益效果为：本发明中的有源偏置电路用于增强晶体管在工艺波动或高低温波动下的电流稳定性，有效改善Cascode放大器性能。晶体管稳定电路用于稳定晶体管的静态工作点，在Cascode放大器的晶体管Q2的栅极和去耦电容C6之间增加小阻值的稳定电阻R7，调节该电阻阻值可以使放大器在宽频率范围内无条件稳定。晶体管稳定电路是通过增加稳定电阻改善晶体管静态工作点的稳定性，使放大器无条件稳定。有源偏置电路通过电阻和晶体管对直流电源分压为Cascode放大器晶体管Q1和晶体管Q2提供栅极电压，有源偏置晶体管动态电阻在工艺或高低温波动下发生变化，从而使Cascode放大器中晶体管的栅极电压发生变化，使Cascode射频放大器静态工作电流趋于稳定，改善Cascode射频放大器性能。附图说明图1为本发明电路图；图2为本发明稳定电阻位置改变的电路图。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。如图1所示，一种有源偏置Cascode射频放大器，包括晶体管模块、负反馈模块、供电模块、稳定电路、有源偏置电路模块、晶体管栅极稳定电路模块和输入匹配网络，输入匹配网络分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，有源偏置电路模块分别与供电模块、晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接，供电模块、晶体管模块和负反馈模块连接，且通过电容C2连接射频信号输出端，输入匹配网络通过电容C1连接射频信号输入端。在本发明的一个实施例中，所述输入匹配网络包括电容C3和电感L1，所述电容C3的一端分别与电容C1和电感L1的一端连接，所述电容C3的另一端连接到地，所述电感L1的另一端分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接。输入匹配网络用于放大器输入阻抗匹配。在本发明的一个实施例中，晶体管模块包括晶体管Q1和晶体管Q2，晶体管Q1的栅极分别与输入匹配网络、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，晶体管Q1的漏极与晶体管Q2的源极连接，晶体管Q1的源极接地，晶体管Q2的栅极分别与晶体管栅极稳定电路模块和有源偏置电路模块连接，晶体管Q2的漏极分别与负反馈模块和供电模块连接。晶体管Q1和晶体管Q2用于放大射频信号。在本发明的一个实施例中，负反馈模块包括电阻R1和电容C4，电阻R1的一端分别与晶体管模块和供电模块连接，并通过电容C2连接射频信号输出端，电阻R1的另一端与电容C4的一端连接，电容C4的另一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和有源偏置电路模块连接。电阻R1决定放大器的增益和带宽，电容C4引入一定的频率依赖性，主要起隔绝直流信号、通过交流信号的作用，同时调节反馈强度和相位，起调节增益平坦度、拓展工作频带、改善输入输出电压驻波比和改善放大器稳定性的作用。电阻R1和电容C4的位置可互换，不会影响负反馈模块电路的性能。在本发明的一个实施例中，供电模块包括扼流电感L2和去耦电容C5，扼流电感L2的一端分别与负反馈模块和晶体管模块连接，扼流电感L2的另一端分别与去耦电容C5的一端和有源偏置电路模块连接，且连接电源VDD，去耦电容C5的另一端连接到地。扼流电感L2用于扼流和滤波，去耦电容C5用于去除直流电压信号的杂波。在本发明的一个实施例中，有源偏置电路模块包括电阻R2～R6、晶体管Q3和晶体管Q4，电阻R2的一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和负反馈模块连接，电阻R2的另一端分别与晶体管Q3的栅极、晶体管Q3的漏极和电阻R3的一端连接，晶体管Q3的源极通过电阻R4连接到地，电阻R3的另一端与晶体管Q4的源极连接，晶体管Q4的栅极和漏极均分别与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，电阻R5的另一端与供电模块连接，电阻R6的另一端分别与晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接。电阻R2～R6用于扼流和限流，电阻R3、R4、R5、晶体管Q3和Q4对直流电源进行分压，为晶体管Q1和Q2提供栅极电压，用于增强晶体管在工艺波动或高低温波动下的电流稳定性，有效改善Cascode放大器性能。在本发明的一个实施例中，晶体管栅极稳定电路模块包括电阻R7和电容C6，电阻R7的一端分别与有源偏置电路模块和晶体管模块连接，电阻R7的另一端通过电容C6连接到地。用于直流电源信号滤波和稳定晶体管Q2的静态工作点。在本发明一个实施例中，如图2所示，晶体管栅极稳定电路模块包括电阻R7和电容C6，电阻R7的一端与晶体管模块连接，电阻R7的另一端分别与有源偏置电路模块和电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端连接到地。用于直流电源信号滤波和稳定晶体管Q2的静态工作点。在上述两个实施例中，电阻R7的位置不影响晶体管的稳定性。通过调节有源偏置电路模块和晶体管栅极稳定电路模块中的电阻和电容可以使放大器在宽频带内无条件稳定。在本发明一个实施例中，电阻R3和电阻R4可以根据实际情况删减，晶体管Q3和晶体管Q4可根据实际情况由一个晶体管变成多个晶体管。晶体管稳定电路是通过增加稳定电阻改善晶体管静态工作点的稳定性，使放大器无条件稳定。有源偏置电路通过电阻和晶体管对直流电源分压为Cascode放大器晶体管Q1和晶体管Q2提供栅极电压，有源偏置晶体管动态电阻在工艺或高低温波动下发生变化，从而使Cascode放大器中晶体管的栅极电压发生变化，使Cascode射频放大器静态工作电流趋于稳定，改善Cascode射频放大器性能。假设在工艺波动或高低温波动下晶体管Q1、Q2开启电压降低将引起静态电流降低，晶体管Q3、Q4开启电压降低将引起晶体管Q3、Q4等效电阻增大，通过电阻分压使晶体管Q1、Q2栅极电压增大，晶体管Q1、Q2栅极电压增大使晶体管静态电流升高。因此有源偏置电路通过晶体管动态电阻调节放大器静态电流，改善Cascode射频放大器性能。

权利要求：1.一种有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，包括晶体管模块、负反馈模块、供电模块、稳定电路、有源偏置电路模块、晶体管栅极稳定电路模块和输入匹配网络，所述输入匹配网络分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，所述有源偏置电路模块分别与供电模块、晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接，所述供电模块、晶体管模块和负反馈模块连接，且通过电容C2连接射频信号输出端，所述输入匹配网络通过电容C1连接射频信号输入端。2.根据权利要求1所述的有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括电容C3和电感L1，所述电容C3的一端分别与电容C1和电感L1的一端连接，所述电容C3的另一端连接到地，所述电感L1的另一端分别与晶体管模块、有源偏置电路模块和负反馈模块连接。3.根据权利要求1所述的有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，所述晶体管模块包括晶体管Q1和晶体管Q2，所述晶体管Q1的栅极分别与输入匹配网络、有源偏置电路模块和负反馈模块连接，所述晶体管Q1的漏极与晶体管Q2的源极连接，所述晶体管Q1的源极接地，所述晶体管Q2的栅极分别与晶体管栅极稳定电路模块和有源偏置电路模块连接，所述晶体管Q2的漏极分别与负反馈模块和供电模块连接。4.根据权利要求1所述的有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，所述负反馈模块包括电阻R1和电容C4，所述电阻R1的一端分别与晶体管模块和供电模块连接，并通过电容C2连接射频信号输出端，所述电阻R1的另一端与电容C4的一端连接，所述电容C4的另一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和有源偏置电路模块连接。5.根据权利要求1所述的有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，所述供电模块包括扼流电感L2和去耦电容C5，所述扼流电感L2的一端分别与负反馈模块和晶体管模块连接，所述扼流电感L2的另一端分别与去耦电容C5的一端和有源偏置电路模块连接，且连接电源VDD，所述去耦电容C5的另一端连接到地。6.根据权利要求1所述的有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，所述有源偏置电路模块包括电阻R2～R6、晶体管Q3和晶体管Q4，所述电阻R2的一端分别与输入匹配网络、晶体管模块和负反馈模块连接，所述电阻R2的另一端分别与晶体管Q3的栅极、晶体管Q3的漏极和电阻R3的一端连接，所述晶体管Q3的源极通过电阻R4连接到地，所述电阻R3的另一端与晶体管Q4的源极连接，所述晶体管Q4的栅极和漏极均分别与电阻R5的一端和电阻R6的一端连接，所述电阻R5的另一端与供电模块连接，所述电阻R6的另一端分别与晶体管栅极稳定电路模块和晶体管模块连接。7.根据权利要求1所述的有源偏置Cascode射频放大器，其特征在于，所述晶体管栅极稳定电路模块包括电阻R7和电容C6，所述电阻R7的一端分别与有源偏置电路模块和晶体管模块连接，所述电阻R7的另一端通过电容C6连接到地。

百度查询： 周守佳 一种有源偏置Cascode射频放大器