紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6G硅基放大器

本发明涉及毫米波太赫兹频段收发机电路，特别是涉及一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6g硅基放大器。

背景技术：

1、随着无线通信技术的不断进步，低频资源日益稀缺。无线通信系统、太赫兹成像系统和雷达系统对高数据速率传输和大数据吞吐量的需求急剧增加，引发了人们对毫米波频谱资源的深刻兴趣，适用短距通信的太赫兹频段收发机系统的开发，成为了热门关注的焦点。

2、在通信系统的接收链路中，低噪声放大器是至关重要的电路组件，其性能直接影响接收机的灵敏度以及其他关键性能。由于电路系统工作在毫米波频段，受到硅基晶体管的高频特性、无源器件的寄生效应、趋肤效应和涡流效应等多重限制，低噪声放大器存在增益低、带宽窄、面积大等问题。因此，基于硅基工艺的低噪声放大器的性能需要进一步改善。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6g硅基放大器。

2、为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6g硅基放大器，所述放大器采用差分结构，包括宽带输入匹配网络、多级放大器子网络、宽带级间匹配网络、宽带输出匹配网络和单端/差分转换marchand巴伦；

4、位于信号输入侧的第一级放大器子网络，通过输入匹配网络连接到单端-差分转换marchand巴伦与位于输入侧的gsg输入探针相连接；所述gsg输入探针，用于输入外部信号；

5、所述宽带输入匹配网络包括电感l1in、l2in和电容c1in；电感l1in接地；电感l2in连接在晶体管q1x基极，并与连接在偏置电压vb1和晶体管q1x基极之间的电阻r1并联；其中，x代表所在第x级放大器子网络；电容c1in串联在电感l1in和l2in之间；

6、所述多级放大器子网络包括晶体管q1x分别和q2x组成的cascode结构；所述晶体管q1x的发射极共地，集电极与晶体管q2x的发射极通过电感l1x相连；所述晶体管q2x的三极所连接电感l1x、l2x、l3x组成变压器；所述晶体管q2x的基极通过电感l2x连接偏置电压vb2，集电极通过电感l3x连接到电源vc；

7、所述宽带级间匹配网络包括电容cxm和电感lxm，电容cxm一端连接晶体管q2x的集电极，另一端与电感lxm串联连接到晶体管q1x+1的基极，并与连接在偏置电压vb1和晶体管q1x+1基极之间的电阻rx+1并联；其中，电感l3x和电感l1x+1之间放置耦合传输线ctl；

8、所述宽带输出匹配网络包括电容c1out、c2out和电感l1out、l2out，电容c1out一端与晶体管q2x的集电极连接，另一端与电感l1out连接并与电容c2out并联连接到地，电感l1out另一端连接到差分-单端转换marchand巴伦并与电感l2out并联连接到地；

9、位于信号输出侧的最后一级放大器子网络，通过输出匹配网络连接到差分-单端转换marchand巴伦与位于输出侧的gsg输出探针相连接；所述gsg输出探针，用于输处经过放大的信号。

10、与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

11、本发明提供了一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6g硅基放大器，其结构设计科学。在电路中加入晶体管集电极电感与基极电感之间的耦合、集电极电感与发射极电感之间的耦合、基极电感与发射极电感之间的耦合，改变电路跨导，以此提高放大器增益；在放大器子网络之间加入耦合传输线，将前一级晶体管集电极电感与后一级晶体管发射极电感耦合连接，以此提高放大器增益、拓展带宽、减小芯片面积，具有重大的实践意义。

技术特征：

1.一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6g硅基放大器，其特征在于，所述放大器采用差分结构，包括宽带输入匹配网络、多级放大器子网络、宽带级间匹配网络、宽带输出匹配网络和单端/差分转换marchand巴伦；

2.根据权利要求1所述的一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6g硅基放大器，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6g硅基放大器，其特征在于，所述marchand巴伦采用共面波导结构，利用堆叠的顶层金属和次顶层金属作为信号线，两侧的所有金属层连在一起作为共地面。

技术总结
本发明公开了一种紧缩型端口耦合前馈与级间耦合反馈的6G硅基放大器，放大器采用差分结构，包括宽带输入匹配网络、多级放大器子网络、宽带级间匹配网络、宽带输出匹配网络和单端/差分转换Marchand巴伦；本发明结构设计科学。在电路中加入晶体管集电极电感与基极电感之间的耦合、集电极电感与发射极电感之间的耦合、基极电感与发射极电感之间的耦合，改变电路跨导，以此提高放大器增益；在放大器子网络之间加入耦合传输线，将前一级晶体管集电极电感与后一级晶体管发射极电感耦合连接，以此提高放大器增益、拓展带宽、减小芯片面积，具有重大的实践意义。

技术研发人员：孟凡易,赵增龙
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27