[发明专利]一种可编程毫米波数字功率放大器

说明书

本发明公开一种可编程毫米波数字功率放大器，包括：NMOS放大管M0、M1，NMOS开关管M2、M3、M4、M5，偏置电阻R1、偏置电阻R2，隔直电容C1、C2，中和电容C3、C4，共模抑制电感L1，差分转单端变压器TF1。毫米波射频差分信号经隔直电容C1、C2输入，经放大管M2、M3、M4、M5放大输出。本发明通过数字控制信号D0、数字控制信号D1控制开关管M0、M1的导通与否，进而控制放大管的导通与否，从而控制放大器的输出功率，解决了传统毫米波功率放大器输出功率不可调节的缺点。本发明结构简单，集成度高，可以用于毫米波功率放大器和其他毫米波集成电路系统设计中，实现输出功率数字编程，提高功率放大器和系统的功率回退效率。

技术领域

本发明涉及一种毫米波功率放大器，特别是一种可编程毫米波数字功率放大器。

背景技术

近年来，随着互补金属-氧化物半导体（CMOS）技术的快速发展，采用CMOS技术实现毫米波集成电路成为现实。CMOS集成电路技术在数字电路设计中优势明显，利用CMOS集成电路技术的特点，可以实现各种功能的数字、模拟、射频混合电路设计。常规的毫米波功率放大器结构基本分为共源结构、共栅结构、共源共栅结构等，这些结构中放大管尺寸固定，因此单个放大器的输出功率往往固定不可调节，或者增益不可调节。然而越来越多的应用场合，要求系统的输出功率可变，在末级的输出功率放大器不可调节的情况下，要么增加输出衰减电路，要么降低输入激励功率，这两种情况，功率放大器本身的功耗和输出功率不变，因此具有功率回退效率低，系统功耗大等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程的毫米波数字功率放大器，解决常规毫米波功率放大器输出功率固定，功率回退效率低的缺点。

一种可编程毫米波数字功率放大器，包括： NMOS开关管M0、NMOS开关管M1、NMOS放大管M2、NMOS放大管M3、NMOS放大管M4和NMOS放大管M5、偏置电阻R1、偏置电阻R2、隔直电容C1、隔直电容C2、中和电容C3、中和电容C4、共模抑制电感L1和差分转单端变压器TF1；所述NMOS 是指N沟道金属氧化物半导体。

前级毫米波信号差分输入，IN+表示信号输入正端，IN-表示信号输入负端。

NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的栅极均分别与偏置电阻R1、隔直电容C1和中和电容C3连接，NMOS放大管M3、NMOS放大管M5的栅极均分别与偏置电阻R2、隔直电容C2和中和电容C4连接；偏置电阻R1、偏置电阻R2的另一端连接到偏置电压Vg。

NMOS放大管M2、NMOS放大管M3的源极与NMOS开关管M0的漏极连接，NMOS放大管M4、NMOS放大管M5的源极与NMOS开关管M1的漏极连接；NMOS开关管M0、NMOS开关管M1的源极与共模抑制电感L1连接；NMOS开关管M0、NMOS开关管M1的栅极分别与数字控制信号D0、数字控制信号D1的输入端连接；数字控制信号D0和数字控制信号D1控制NMOS开关管M0、NMOS开关管M1的导通、关断以及放大器的输出功率。

NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的漏极与中和电容C4一端连接，为信号放大输出正端，NMOS放大管M3、NMOS放大管M5的漏极与中和电容C3的一端连接，为信号放大输出负端；信号放大输出的正端和负端分别连接到变压器TF1的两个输入端口；变压器TF1的输入线圈中心抽头连接到电源电压Vd。

更优的，所述NMOS放大管M2、NMOS放大管M3尺寸一致，互为差分对称，NMOS放大管M4、NMOS放大管M5尺寸一致，互为差分对称；NMOS放大管M4、NMOS放大管M5尺寸大于NMOS放大管M2、NMOS放大管M3。

更优的，所述NMOS开关管M0、NMOS开关管M1的尺寸比例与NMOS放大管M2、NMOS放大管M4的尺寸比例相同。

更优的，所述NMOS开关管M0的尺寸大于NMOS放大管M2和M3尺寸之和，NMOS开关管M1的尺寸大于NMOS放大管M4和M5尺寸之和。