一种电流复用的射频放大器电路

本发明涉及集成电路技术领域，具体涉及一种电流复用的射频放大器电路。

背景技术：

射频放大器作为微波毫米波收发机中的重要组成部分，不论是位于接收机第一级的低噪声放大器，还是位于发射机最后一级的功率放大器，其对于整个系统的性能而言都是至关重要的，常常在设计中需要考虑到增益、噪声、带宽、线性度和功耗等性能指标。在传统的射频放大器设计中，为了获得足够高的增益，常常需要采用多级级联结构，而多级级联的每一级常常需要独立的直流电源，这直接导致了系统整体功耗提升。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出一种电流复用的射频放大器电路，可以有效地降低放大器电路的功耗，同时具有低噪声系数、宽带宽和高增益性能。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：一种电流复用的射频放大器电路，包括偏置电压产生电路和放大器主体电路；所述的偏置电压产生电路产生晶体管栅极偏置电压，所述的放大器主体电路实现射频信号的传输和放大。

进一步地，所述偏置电压产生电路包括晶体管ma1，片上电容c1，n个片上电阻ra1、ra2、…、ran，n个片上电阻rb1、rb2、…、rbn，电压输入端vb和n个电压输出端vb1、vb2、…、vbn,所述的n≥2；片上电阻ran的一端为电压输入端vb，另一端分别与片上电阻rbn的一端、片上电阻ran-1的一端连接；片上电阻rbn的另一端为电压输出端vbn；所述片上电阻ra1的另一端、片上电阻rb1的一端、片上电容c1的一端与晶体管ma1的漏极和栅极连接；片上电阻rb1的另一端为电压输出端vb1，晶体管ma1的衬底和源极、片上电容c1的另一端接地。

进一步地，所述放大器主体电路包括n个差分放大单元，一个片上两圈耦合变压器tfn+1，射频信号输入端inp、inn，射频信号输出端outp、outn，直流电压输入端vdd；n个差分放大单元依次相连后，连接片上两圈耦合变压器tfn+1。

进一步地，所述第i差分放大单元包括一个片上四圈耦合变压器tfi，两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i＝1、2、…、n-1，所述晶体管mi,1、mi,2优选为四端口nmos管，片上电容ci,1和ci,2电容值相等；片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的栅极与所述的片上电容ci,1的一端连接，片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的栅极与所述片上电容ci,2的一端连接；片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端31与与晶体管mi,2的源极连接，片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的源极连接；片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端41与晶体管mi,1的衬底连接，片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端42与晶体管mi,2的衬底连接；晶体管mi,1的漏极、片上电容ci,2的另一端与所述片上四圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接，晶体管mi,2的漏极、片上电容ci,1的另一端与片上四圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接；所述片上四圈耦合变压器tfi,i＝1、2、…、n，的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi；所述片上四圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp，信号输入端12为射频信号输入端inn；所述第n差分放大单元包括一个片上四圈耦合变压器tfn，两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为四端口nmos管，片上电容cn,1和cn,2电容值相等；片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的栅极与所述的片上电容cn,1的一端连接，片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的栅极与所述片上电容cn,2的一端连接；片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的源极连接，片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的源极连接；片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端41与晶体管mn,1的衬底连接，片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端42与晶体管mn,2的衬底连接；晶体管mn,1的漏极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接，晶体管mn,2的漏极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接，片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd；片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

进一步地，所述第i差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfi，两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i＝1、2、…、n-1，所述晶体管mi,1、mi,2优选为三端口nmos管，片上电容ci,1和ci,2电容值相等；所述片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的栅极与所述的片上电容ci,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的栅极与所述片上电容ci,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端31与晶体管mi,2的源极、晶体管mi,2的衬底连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的源极、晶体管mi,2的衬底连接；晶体管mi,1的漏极、片上电容ci,2的另一端与所述片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接，晶体管mi,2的漏极、片上电容ci,1的另一端与片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接；所述片上三圈耦合变压器tfi,i＝1、2、…、n，的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi；所述片上三圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp，信号输入端12为射频信号输入端inn；所述第n差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfn，两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为三端口nmos管，片上电容cn,1和cn,2电容值相等；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的栅极与所述的片上电容cn,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的栅极与所述片上电容cn,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的源极、晶体管mn,2的衬底连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的源极、晶体管mn,2的衬底连接；晶体管mn,1的漏极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接，晶体管mn,2的漏极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接，片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd；片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

进一步地，所述第i差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfi，两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i＝1、2、…、n-1，所述晶体管mi,1、mi,2优选为npn型三极管，片上电容ci,1和ci,2电容值相等；所述片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的基极与所述的片上电容ci,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的基极与所述片上电容ci,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端31与晶体管mi,2的发射极连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的发射极连接；晶体管mi,1的集电极、片上电容ci,2的另一端与所述片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接，晶体管mi,2的集电极、片上电容ci,1的另一端与片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接；所述片上三圈耦合变压器tfi,i＝1、2、…、n，的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi；所述片上三圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp，信号输入端12为射频信号输入端inn；所述第n差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfn，两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为npn型三极管，片上电容cn,1和cn,2电容值相等；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的基极与所述的片上电容cn,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的基极与所述片上电容cn,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的发射极连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的发射极连接；晶体管mn,1的集电极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接，晶体管mn,2的集电极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接；片上两圈耦合变压器tfn+1初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd；所述片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

进一步地，所述片上四圈耦合变压器tf1包括片上电感la1、la2、la3、la4，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32、41、42和偏置电压输入端2；所述的片上电感la1的两端分别为所述的信号输入端11、12，片上电感la1的中心抽头悬空；所述的片上电感la2的两端分别为所述的信号输出端21、22连接，片上电感la2的中心抽头为所述的偏置电压输入端2；所述片上电感la3的两端分别为所述信号输出端31、32；所述片上电感la4的两端分别为所述的信号输出端41、42；片上电感la3的中心抽头与片上电感la4的中心抽头相连并接地；所述的片上四圈耦合变压器tf2、tf3、…、tfn(n＝2，3，…)包括片上电感lb1、lb2、lb3、lb4，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32、41、42和偏置电压输入端2；所述片上电感lb1的两端分别为所述的信号输入端11、12；所述的片上电感lb2的两端分别为所述的信号输出端21、22，片上电感lb2的中心抽头为所述偏置电压输入端2；所述的片上电感lb3的两端分别为所述的信号输出端31、32；所述的片上电感lb4的两端分别为所述的信号输出端41、42；所述片上电感lb1的中心抽头、片上电感lb3的中心抽头和片上电感lb4的中心抽头连接。

进一步地，所述片上三圈耦合变压器tf1包括片上电感lc1、lc2、lc3，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32以及偏置电压输入端2；所述的片上电感lc1的两端分别与所述的信号输入端11、12连接，片上电感lc1的中心抽头悬空；所述的片上电感lc2的两端分别为所述的信号输出端21、22，片上电感lc2的中心抽头为所述的偏置电压输入端2；所述的片上电感lc3的两端分别为所述的信号输出端31、32；片上电感lc3的中心抽头接地；所述片上三圈耦合变压器tf2、tf3、…、tfn(n＝2，3，…)包括片上电感ld1、ld2、ld3，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32以及偏置电压输入端2；所述的片上电感ld1的两端分别为所述的信号输入端11、12，片上电感ld1的中心抽头和片上电感ld3的中心抽头连接；所述的片上电感ld2的两端分别为所述的信号输出端21、22，片上电感ld2的中心抽头为所述的偏置电压输入端2；所述的片上电感ld3的两端分别为所述的信号输出端31、32与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)基于电流复用技术，本发明通过设计级间匹配变压器来实现多级级联放大单元共用一个电源，能够获得更低的功耗，降低了系统的功耗成本；

(2)本发明所述的射频放大器输入端、输出端和级间采用变压器匹配有利于获得射频放大器的超宽带性能；

(3)本发明所述的片上四圈耦合变压器和片上三圈耦合变压器采用gm-boost技术，降低了整体的噪声系数；

(4)本发明所述的射频放大器采用了交叉电容耦合技术，提高了射频放大器差分电路的稳定性和增益性能。

附图说明

图1是本发明的电流复用的射频放大器电路(晶体管为四端口nmos管)的结构示意图；

图2是本发明的偏置电压产生电路的结构示意图；

图3是本发明的电流复用的射频放大器电路的具体实施例的结构示意图；

图4是本发明的偏置电压产生电路的具体实施例的结构示意图；

图5是本发明的片上四圈耦合变压器tf1的结构示意图；

图6是本发明的片上四圈耦合变压器tf2，tf3，…，tfn的结构示意图；

图7是本发明的电流复用的射频放大器电路(晶体管为三端口nmos管)的结构示意图；

图8是本发明的电流复用的射频放大器电路(晶体管为npn型三极管)的结构示意图；

图9是本发明的片上三圈耦合变压器tf1的结构示意图；

图10是本发明的片上三圈耦合变压器tf2，tf3，…，tfn的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明的电流复用的射频放大器电路的结构示意图，该射频放大器电路包括一个偏置电压产生电路和一个放大器主体电路；偏置电压产生电路产生晶体管栅极偏置电压，放大器主体电路实现射频信号的传输和放大。

图1中的放大器主体电路包括n个差分放大单元，一个片上两圈耦合变压器tfn+1；n个差分放大单元依次相连后，连接片上两圈耦合变压器tfn+1。所述第i差分放大单元包括一个片上四圈耦合变压器tfi，两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i＝1、2、…、n-1，所述晶体管mi,1、mi,2优选为四端口nmos管，片上电容ci,1和ci,2电容值相等；片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的栅极与所述的片上电容ci,1的一端连接，片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的栅极与所述片上电容ci,2的一端连接；片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端31与与晶体管mi,2的源极连接，片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的源极连接；片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端41与晶体管mi,1的衬底连接，片上四圈耦合变压器tfi的信号输出端42与晶体管mi,2的衬底连接；晶体管mi,1的漏极、片上电容ci,2的另一端与所述片上四圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接，晶体管mi,2的漏极、片上电容ci,1的另一端与片上四圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接；所述片上四圈耦合变压器tfi,i＝1、2、…、n，的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi＝；所述片上四圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp，信号输入端12为射频信号输入端inn；所述第n差分放大单元包括一个片上四圈耦合变压器tfn，两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为四端口nmos管，片上电容cn,1和cn,2电容值相等；片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的栅极与所述的片上电容cn,1的一端连接，片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的栅极与所述片上电容cn,2的一端连接；片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的源极连接，片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的源极连接；片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端41与晶体管mn,1的衬底连接，片上四圈耦合变压器tfn的信号输出端42与晶体管mn,2的衬底连接；晶体管mn,1的漏极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接，晶体管mn,2的漏极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接，片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd；片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

如图2所示，是本发明的偏置电压产生电路的结构示意图。所述偏置电压产生电路包括晶体管ma1，片上电容c1，n个片上电阻ra1、ra2、…、ran，n个片上电阻rb1、rb2、…、rbn，电压输入端vb和n个电压输出端vb1、vb2、…、vbn,所述的n≥2；片上电阻ran的一端为电压输入端vb，另一端分别与片上电阻rbn的一端、片上电阻ran-1的一端连接；片上电阻rbn的另一端为电压输出端vbn；所述片上电阻ra1的另一端、片上电阻rb1的一端、片上电容c1的一端与晶体管ma1的漏极和栅极连接；片上电阻rb1的另一端为电压输出端vb1，晶体管ma1的衬底和源极、片上电容c1的另一端接地。

下面以n＝3为具体实施例，对该电路展开说明：

如图3所示，是本发明的电流复用的射频放大器电路的具体实施例的结构示意图。该射频放大器电路包括一个偏置电压产生电路和一个放大器主体电路。

其中，放大器主体电路包括三个片上四圈耦合变压器tf1、tf2、tf3，一个片上两圈耦合变压器tf4，晶体管m1,1、m1,2、m2,1、m2,2、m3,1、m3,2，片上电容c1,1、c1,2、c2,1、c2,2、c3,1、c3,2,射频信号输入端inp、inn，射频信号输出端outp、outn，直流电压输入端vdd，偏置电压输入端vb1、vb2、vb3。

片上四圈耦合变压器tf1的11端和12端分别为射频信号输入端inp、inn，片上四圈耦合变压器tf1的21端、晶体管m1,1的栅极与片上电容c1,1的a端连接，片上四圈耦合变压器tf1的22端、晶体管m1,2的栅极与片上电容c1,2的b端连接，片上四圈耦合变压器tf1的2端为偏置电压输入端vb1，片上四圈耦合变压器tf1的31端与晶体管m1,2的源极连接，片上四圈耦合变压器tf1的32端与晶体管m1,1的源极连接，片上四圈耦合变压器tf1的41端与晶体管m1,1的衬底连接，片上四圈耦合变压器tf1的42端与晶体管m1,2的衬底连接，晶体管m1,1的漏极、片上电容c1,2的a端与片上四圈耦合变压器tf2的11端连接，晶体管m1,2的漏极、片上电容c1,1的b端与片上四圈耦合变压器tf2的12端连接；片上四圈耦合变压器tf2的21端、晶体管m2,1的栅极与片上电容c2,1的a端连接，片上四圈耦合变压器tf2的22端、晶体管m2,2的栅极与片上电容c2,2的b端连接，片上四圈耦合变压器tf2的2端为偏置电压输入端vb2，片上四圈耦合变压器tf2的31端与晶体管m2,2的源极连接，片上四圈耦合变压器tf2的32端与晶体管m2,1的源极连接，片上四圈耦合变压器tf2的41端与晶体管m2,1的衬底连接，片上四圈耦合变压器tf2的42端与晶体管m2,2的衬底连接，晶体管m2,1的漏极、片上电容c2,2的a端与片上四圈耦合变压器tf3的11端连接，晶体管m2,2的漏极、片上电容c2,1的b端与片上四圈耦合变压器tf3的12端连接；片上四圈耦合变压器tf3的21端、晶体管m3,1的栅极与片上电容c3,1的a端连接，片上四圈耦合变压器tf3的22端、晶体管m3,2的栅极与片上电容c3,2的b端连接，片上四圈耦合变压器tf2的2端为偏置电压输入端vb3，片上四圈耦合变压器tf3的31端与晶体管m3,2的源极连接，片上四圈耦合变压器tf3的32端与晶体管m3,1的源极连接，片上四圈耦合变压器tf3的41端与晶体管m3,1的衬底连接，片上四圈耦合变压器tf3的42端与晶体管m3,2的衬底连接，晶体管m3,1的漏极、片上电容c3,2的a端与片上两圈耦合变压器tf4的初级线圈的a端连接，晶体管m3,2的漏极、片上电容c3,1的b端与片上两圈耦合变压器tf4的初级线圈的b端连接，片上两圈耦合变压器tf4的初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd，片上两圈耦合变压器tf4的次级线圈的c端和d端分别为射频信号输出端outp和outn。

如图4所示，是本发明的偏置电压产生电路的具体实施例的结构示意图。该偏置电压产生电路包括晶体管ma1，片上电容c1，片上电阻ra1、ra2、ra3,片上电阻rb1、rb2、rb3，

电压输入端vb和电压输出端vb1、vb2、vb3，片上电阻ra3的b端为电压输入端vb，片上电阻ra3的a端、片上电阻rb3的b端与片上电阻ra2的b端连接，片上电阻rb3的a端为电压输出端vb3，片上电阻ra2的a端、片上电阻rb2的b端与片上电阻ra1的b端连接，片上电阻rb2的a端为电压输出端vb2，片上电阻ra1的a端、片上电阻rb1的b端、片上电容c1的b端与晶体管ma1的漏极和栅极连接，片上电阻rb1的a端为电压输出端vb1，晶体管ma1的衬底和源极、片上电容c1的a端接地。

如图5所示，是本发明的片上四圈耦合变压器tf1的结构示意图。该片上四圈耦合变压器tf1包括片上电感la1、la2、la3、la4，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32、41、42以及偏置电压输入端2。片上电感la1的a端和b端分别为信号输入端11、12，片上电感la1的中心抽头悬空，片上电感la2的a端和b端分别为信号输出端21、22，片上电感la2的中心抽头为偏置电压输入端2，所述偏置电压输入端2即为所的偏置电压输入端vb1；片上电感la3的a端和b端分别为信号输出端31、32，片上电感la4的a端和b端分别为信号输出端41、42，片上电感la3的中心抽头、片上电感la4的中心抽头接地。

如图6所示，是本发明的片上四圈耦合变压器tf2，tf3，…，tfn的结构示意图。所述的片上四圈耦合变压器tf2、tf3、…、tfn(n＝2，3，…)包括片上电感lb1、lb2、lb3、lb4，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32、41、42和偏置电压输入端2；所述片上电感lb1的两端分别为所述的信号输入端11、12；所述的片上电感lb2的两端分别为所述的信号输出端21、22，片上电感lb2的中心抽头为所述偏置电压输入端2，所述偏置电压输入端2即为所的偏置电压输入端vbi；所述的片上电感lb3的两端分别为所述的信号输出端31、32；所述的片上电感lb4的两端分别为所述的信号输出端41、42；所述片上电感lb1的中心抽头、片上电感lb3的中心抽头和片上电感lb4的中心抽头连接。

如图7所示，是本发明的电流复用的射频放大器电路(晶体管为三端口nmos管)的结构示意图。放大器主体电路包括n个差分放大单元，一个片上两圈耦合变压器tfn+1；n个差分放大单元依次相连后，连接片上两圈耦合变压器tfn+1。所述第i差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfi，两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i＝1、2、…、n-1，所述晶体管mi,1、mi,2优选为三端口nmos管，片上电容ci,1和ci,2电容值相等；片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的栅极与所述的片上电容ci,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的栅极与所述片上电容ci,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端31与晶体管mi,2的源极、晶体管mi,2的衬底连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的源极、晶体管mi,2的衬底连接；晶体管mi,1的漏极、片上电容ci,2的另一端与所述片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接，晶体管mi,2的漏极、片上电容ci,1的另一端与片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接；所述片上三圈耦合变压器tfi,i＝1、2、…、n，的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi；所述片上三圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp，信号输入端12为射频信号输入端inn；所述第n差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfn，两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为三端口nmos管，片上电容cn,1和cn,2电容值相等；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的栅极与所述的片上电容cn,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的栅极与所述片上电容cn,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的源极、晶体管mn,2的衬底连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的源极、晶体管mn,2的衬底连接；晶体管mn,1的漏极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接，晶体管mn,2的漏极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接，片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd；片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

如图8所示，是本发明的电流复用的射频放大器电路(晶体管为npn型三极管)的结构示意图。放大器主体电路包括n个差分放大单元，一个片上两圈耦合变压器tfn+1；n个差分放大单元依次相连后，连接片上两圈耦合变压器tfn+1。所述第i差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfi，两个晶体管mi,1、mi,2和两个片上电容ci,1、ci,2。i＝1、2、…、n-1，所述晶体管mi,1、mi,2优选为npn型三极管，片上电容ci,1和ci,2电容值相等；片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端21、晶体管mi,1的基极与所述的片上电容ci,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端22、所述晶体管mi,2的基极与所述片上电容ci,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端31与晶体管mi,2的发射极连接，片上三圈耦合变压器tfi的信号输出端32与晶体管mi,1的发射极连接；晶体管mi,1的集电极、片上电容ci,2的另一端与所述片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端11连接，晶体管mi,2的集电极、片上电容ci,1的另一端与片上三圈耦合变压器tfi+1的信号输入端12连接；所述片上三圈耦合变压器tfi,i＝1、2、…、n，的第二电感的中心抽头为所述的偏置电压输入端vbi；所述片上三圈耦合变压器tf1的信号输入端11为射频信号输入端inp，信号输入端12为射频信号输入端inn；所述第n差分放大单元包括一个片上三圈耦合变压器tfn，两个晶体管mn,1、mn,2和两个片上电容cn,1、cn,2。所述晶体管mn,1、mn,2优选为npn型三极管，片上电容cn,1和cn,2电容值相等；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端21、晶体管mn,1的基极与所述的片上电容cn,1的一端连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端22、所述晶体管mn,2的基极与所述片上电容cn,2的一端连接；片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端31与晶体管mn,2的发射极连接，片上三圈耦合变压器tfn的信号输出端32与晶体管mn,1的发射极连接；晶体管mn,1的集电极、片上电容cn,2的另一端与所述片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的一端连接，晶体管mn,2的集电极、片上电容cn,1的另一端与片上两圈耦合变压器tfn+1的初级线圈的另一端连接；片上两圈耦合变压器tfn+1初级线圈的中心抽头为直流电压输入端vdd；所述片上两圈耦合变压器tfn+1的次级线圈的两端分别为射频信号输出端outp、outn。

如图9所示，是本发明的片上三圈耦合变压器tf1的结构示意图。该片上三圈耦合变压器包括片上电感lc1、lc2、lc3，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32以及偏置电压输入端2。片上电感lc1的a端和b端分别为信号输入端11、12，片上电感lc1的中心抽头悬空，片上电感lc2的a端和b端分别为信号输出端21、22，片上电感lc2的中心抽头为偏置电压输入端2，片上电感lc3的a端和b端分别为信号输出端31、32，片上电感lc3的中心抽头接地。

如图10所示，是本发明的片上三圈耦合变压器tf2，tf3，…，tfn(n＝2，3，…)的结构示意图。该片上三圈耦合变压器包括片上电感ld1、ld2、ld3，信号输入端11、12，信号输出端21、22、31、32以及偏置电压输入端2。片上电感ld1的a端和b端分别为信号输入端11、12，片上电感ld2的a端和b端分别为信号输出端21、22，片上电感ld2的中心抽头为偏置电压输入端2，片上电感ld3的a端和b端分别与信号输出端31、32连接，片上电感ld1的中心抽头和片上电感ld3的中心抽头连接。

本发明的电流复用的射频放大器电路的具体工作原理与应用技术如下：

射频信号从信号输入端进入，经过多个差分放大单元的传输和放大，最后经过一个两圈耦合变压器输出差分信号。其中在片上四圈耦合变压器和片上三圈耦合变压器的设计中，结合了电流复用技术和gm-boost技术，实现了射频放大器的低噪声和低功耗性能；晶体管差分对的设计中结合了交叉电容耦合技术，提高了射频放大器差分电路的稳定性和增益性能。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。