一种基于多级增益的增益放大器的制作方法

本发明涉及增益放大器领域，具体地，涉及一种基于多级增益的增益放大器。

背景技术：

1、采用gaas hbt(gaas-砷化镓，hbt-异质结双极晶体管)工艺达令顿结构设计的放大器具有超宽带、高线性、小面积和外围匹配电路较简单等优点，同时采用hbt工艺成本也较低，目前该类型产品广泛用于射频微波系统中。

2、砷化镓hbt工艺也存在其不足，集成度不高、噪声较差、热导率也较差。gaas的空穴迁移率比电子迁移率低得多，同质gaas结构很难形成类似si(硅基)的双极形式的电路结构。同时，gaas与其本体氧化物或其它绝缘层之间的界面态密度较高，难以找到像si器件中那样具有良好粘性和绝缘层性能的介质材料。

3、异质结双极晶体管与同质结晶体管最显著的区别是在异质结双极晶体管中，发射结为异质结，发射区材料的禁带宽度更宽。宽禁带发射区可以抑制由基区向发射区的少子注入，提高发射极的注入效率，得到更高的增益。

4、尽管现有的增益放大器已经能够多信号进行较好的增益，但是为了获得更大的增益，现有技术采用如下的技术方案进行处理：

5、为了获得高增益，现有的做法是多个增益放大器合成能够获得更高的增益，但是多个增益放大器的结合导致了使用的器件数量增加，使得最终增益放大器的体积变大成本变高。

技术实现思路

1、本发明目的是在提升增益放大器增益的同时也提升增益放大器的线性度和带宽，并且有效控制增益放大器的体积和成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于多级增益的增益放大器，所述增益放大器包括：

3、输入信号处理电路，用于对输入信号进行处理；

4、第一级增益电路，用于对输入信号处理电路处理后的信号进行增益放大处理，获得第一信号；

5、第二级增益电路，用于对第一信号进行增益放大处理，获得第二信号；

6、第三级增益电路，用于对第二信号进行增益放大处理，获得第三信号；

7、输出信号处理电路，用于对第三信号处理后输出；

8、反馈电路，用于对第一级增益电路、第二级增益电路和第三级增益电路的增益放大处理效果进行调整。

9、其中，本发明的原理为：本发明利用第一级增益电路进行第一次增益放大处理，然后利用第二级增益电路对第一次增益放大后的信号进行第二次增益放大处理，然后利用第三级增益电路对第二次增益放大后的信号进行第三次增益放大处理，通过三级增益放大使得增益放大器的增益得到有效的提高，并且没有采用传统的多个增益放大器结合，只是采用了三级增益电路，使得增益放大器体积得到有效的控制，成本较低，并且采用多级合成每一级电路能提供电流，三级电路合成后能够有更高的线性度，输出1db压缩点和输出三阶交调点更高，提升增益放大器的线性度和带宽。

10、优选的，本发明中第一级增益电路、第二级增益电路和第三级增益电路均包括互相对称的两部分子电路。互相对称的两部分子电路能够使得电流分布均匀，各指标易于合成，使得增益效果更佳和稳定。

11、优选的，本发明中第一级增益电路中和第二级增益电路中均包括2个异质结双极晶体管，第三级增益电路中包括4个异质结双极晶体管。

12、优选的，本发明中，所述异质结双极晶体管均为beb管。beb管为基极-发射极-基极晶体管，在频段为6ghz下，beb管各指标性能更优。

13、优选的，本发明中，第一级增益电路中异质结双极晶体管的总长度是第二级增益电路中异质结双极晶体管总长度的3倍，第三级增益电路中异质结双极晶体管的总长度是第二级增益电路中异质结双极晶体管总长度的2倍。

14、优选的，本发明中，输入信号处理电路包括第一支路和第二支路，第一支路将输入信号处理后输出至第一级增益电路中的第一子电路中进行增益放大处理，第二支路将输入信号处理后输出至第一级增益电路中的第二子电路中进行增益放大处理；第一子电路处理后的信号输出至第二级增益电路中的第三子电路中进行增益放大处理，第二子电路处理后的信号输出至第二级增益电路中的第四子电路中进行增益放大处理；第三子电路处理后的信号输出至第三级增益电路中的第五子电路中进行增益放大处理，第四子电路处理后的信号输出至第三级增益电路中的第六子电路中进行增益放大处理；第五子电路和第六子电路处理后的信号汇聚至输出信号处理电路。

15、其中，将输入信号处理电路设计为两个支路，将第一级增益电路、第二级增益电路和第三级增益电路均设计为包括相应的子支路一方面是为了符合对称的效果，另一方面是分别利用子支路进行增益放大，提高增益放大的效果。

16、优选的，本发明中，第一级增益电路包括：电阻r2a、电阻r2b、微带线tl2a、微带线tl2b、异质结双极晶体管bjt1a和异质结双极晶体管bjt1b；第二级增益电路包括：电阻r4a、电阻r4b、微带线tl3a、微带线tl3b、异质结双极晶体管bjt2a和异质结双极晶体管bjt2b；第三级增益电路包括：电阻r6a、电阻r6b、微带线tl4a、微带线tl4b、异质结双极晶体管bjt3a、异质结双极晶体管bjt3b、异质结双极晶体管bjt3c和异质结双极晶体管bjt3d；异质结双极晶体管为电路的有源晶体管，其他电阻和微带线起匹配作用，将晶体管的阻抗点匹配到最佳阻抗点。

17、其中，输入信号处理电路包括第一支路和第二支路，第一支路一端与增益放大器的输入端连接，第一支路的另一端与反馈电路和bjt1a的基极连接，bjt1a的集电极与反馈电路连接，bjt1a的发射极与tl2a的一端和bjt2a的基极连接，tl2a的另一端与r2a的一端连接，r2a的另一端接地；bjt2a的集电极与反馈电路连接，bjt2a的发射极与tl3a的一端、bjt3a的基极和bjt3b的基极均连接，tl3a的另一端与r4a的一端连接，r4a的另一端接地；

18、bjt3a的发射极与bjt3b的发射极均与tl4a的一端连接，tl4a的另一端与r6a的一端连接，r6a的另一端接地，bjt3a的集电极、bjt3b的集电极、bjt3c的集电极和bjt3d的集电极均与反馈电路连接；

19、第二支路一端与增益放大器的输入端连接，第二支路的另一端与反馈电路和bjt1b的基极连接，bjt1b的集电极与反馈电路连接，bjt1b的发射极与tl2b的一端和bjt2b的基极连接，tl2b的另一端与r2b的一端连接，r2b的另一端接地；bjt2b的集电极与反馈电路连接，bjt2b的发射极与tl3b的一端、bjt3c的基极和bjt3d的基极均连接，tl3b的另一端与r4b的一端连接，r4b的另一端接地；bjt3c的发射极与bjt3d的发射极均与tl4b的一端连接，tl4b的另一端与r6b的一端连接，r6b的另一端接地。

20、优选的，本发明中，第一支路包括微带线tl1a，第二支路包括微带线tl1b，起电路匹配作用tl1a一端与增益放大器的输入端连接，tl1a的另一端与反馈电路和bjt1a的基极连接，tl1b一端与增益放大器的输入端连接，tl1b的另一端与反馈电路和bjt1b的基极连接。

21、优选的，本发明中，输出信号处理电路包括微带线tl5起电路匹配作用，tl5的一端与bjt3a和bjt3b的集电极、bjt3c和bjt3d的集电极和反馈电路均连接，tl5的另一端与增益放大器的输出端连接。

22、优选的，本发明中，反馈电路包括：电阻r1、电阻r3和电阻r5；起反馈作用，通过调节电阻大小，对对应电路节点的电流进行大小调节。

23、r1的一端与第一支路、第二支路、bjt1a的基极和bjt1b的基极均连接；r1的另一端与r3的一端、bjt1a的集电极和bjt1b的集电极均连接；r3的另一端与r5的一端、bjt2a的集电极和bjt2b的集电极均连接；r5的另一端与输出信号处理电路、bjt3a的集电极、bjt3b的集电极、bjt3c的集电极和bjt3d的集电极均连接。

24、本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

25、本发明中的高增益单器件可以代替传统的多个器件结合减少器件使用个数，传统的做法是使用两个或以上的器件增益合成，单器件高增益可以解决部分链路对高增益的需求，由于器件数减少，组件的面积更小，成本也会降低。

26、本发明中的增益放大器采用多级合成可以有更高的线性度，输出p1db(1db压缩点)和输出oip3(三阶交调点)更高，多级级联能完成更宽的阻抗匹配使得有更宽的带宽可以适应宽带场景的使用。