一种毫米波宽带全差分收发电路

本发明涉及射频集成电路设计，特别涉及一种毫米波宽带全差分收发电路。

背景技术：

1、毫米波收发电路在通信系统中有着十分重要的作用，其主要实现了信号的接收与发射。毫米波收发电路一般主要包括低噪声放大器、功率放大器、单刀双掷开关等，在相控阵系统中还有移相器和可变增益放大器等幅相控制电路、其他偏置电路以及控制电路。

2、移动通信技术突飞猛进，第五代移动通信(5g)已是各领域发展的重要技术。根据3gpp 38.101协议的规定，5g nr主要使用两段频率：fr1频段和fr2频段。fr1频段的频率范围是450mhz-6ghz，又叫sub 6ghz频段；fr2频段的频率范围是24.25ghz-52.6ghz，通常被称为毫米波。由于中低频段的频谱资源不充足、对大带宽高速率的需求以及毫米波通信的诸多优点，宽带的5g毫米波通信系统的设计具有广阔的前景。

3、在以往近似频段的前端收发芯片中，相对带宽多数低于60％，且接收通道低噪声系数和高oip3难以同时兼顾，导致接收通道性能一般；发射通道受限于单刀双掷开关的功率处理能力，使得发射饱和输出功率较低。同时，使用复杂的集成元件设计匹配电路致使芯片面积较大，损耗升高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种毫米波宽带全差分收发电路，以解决现有技术中使用复杂的集成元件设计匹配电路致使芯片面积较大，损耗升高的问题。

2、本发明具体提供如下技术方案：一种毫米波宽带全差分收发电路，包括：

3、差分单刀双掷开关，第一端为收发系统输入/输出端，用于在收发系统处于不同状态时，开启或关断不同的通路；

4、差分低噪声放大器，输出端使用t-coil结构，输入端与差分单刀双掷开关的第二端连接；

5、差分功率放大器，输入端使用t-coil结构，输出端与差分单刀双掷开关的第三端连接；

6、在收发系统处于接收状态时，差分单刀双掷开关开启差分低噪声放大器通路，关断差分功率放大器通路，射频信号从收发系统输入/输出端输入差分单刀双掷开关，由差分低噪声放大器对其进行信号放大，从差分低噪声放大器输出端输出；

7、在收发系统处于发射状态时，差分单刀双掷开关开启差分功率放大器通路，关断差分低噪声放大器通路，射频信号从差分功率放大器输入端进入，对射频信号进行功率放大，经过差分单刀双掷开关后从收发系统输入/输出端输出。

8、与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

9、本发明在设计低噪声放大器和功率放大器时利用t-coil结构用于拓展带宽以及阻抗匹配，并采用两级结构提高增益，第二级输出端或驱动级输入端使用t-coil结构拓展带宽，最终设计结果频段覆盖18-40ghz，实现了超过75％的相对带宽，用较小的面积实现了毫米波宽带全差分收发电路，此外，还具有低噪声系数、接收通道高oip3和发射通道高输出功率等优点；同时采用串-并联结构的差分单刀双掷开关，实现对低噪声放大器和功率放大器的开启或关断，显著提高射频开关的隔离度的同时又不大幅恶化插入损耗。

技术特征：

1.一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述差分单刀双掷开关(100)采用串-并联结构，包括：

3.如权利要求2所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述接收通路包括：

4.如权利要求3所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述发射通路包括：

5.如权利要求1所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述差分低噪声放大器(200)包括：

6.如权利要求5所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述第一级差分放大器包括：

7.如权利要求6所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述第二级差分放大器包括：

8.如权利要求1所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述差分功率放大器(300)包括：

9.如权利要求8所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述第一级驱动级放大器包括：

10.如权利要求9所述的一种毫米波宽带全差分收发电路，其特征在于，所述第二级功率级放大器包括：

技术总结
本发明公开了一种毫米波宽带全差分收发电路，涉及射频集成电路设计技术领域，包括差分单刀双掷开关、差分低噪声放大器和差分功率放大器。所述的差分单刀双掷开关采用不对称串‑并联结构提高输出通道功率处理能力；所述的差分低噪声放大器同样采用两级结构提高增益，第二级输出端使用T‑coil结构拓展带宽；所述的差分功率放大器由驱动级和功率级组成，驱动级输入端使用T‑coil结构完成输入匹配和带宽的拓展，级间和输出使用变压器进行匹配。本发明设计的毫米波宽带全差分收发电路具有宽带宽、低噪声、高线性度以及面积小等特点。

技术研发人员：许进,段宇文,蒲嘉阳,苏佳豪
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9