1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种限幅器电路。
背景技术：2.低噪声放大器作为射频收发系统接收链路第一级关键模块，通常容易受到高功率的阻塞干扰信号或发射链路的高功率泄露信号影响而损坏或烧毁，一般需要增加限幅器保护设计，限制进入低噪声放大器信号为安全接收的功率。低噪声放大器限幅器的设计既要足够强的功率限制保护能力，又不能有大的阻抗失配、插损及噪声贡献以免影响低噪声放大器的小信号接收的阻抗匹配与噪声及增益、线性度等本征射频性能。
3.请参阅图1，片外限幅器架构，一般具有很强的功率保护能力，但是通常需要引入额外的系统阻抗匹配网络，其寄生效应会影响限幅器带宽及退化插损而贡献噪声。
4.请参阅图2和图3，片上集成限幅器架构将寄生效应纳入片上低噪声放大器输入阻抗匹配网络利用传输线宽带分布效应减弱寄生电容对阻抗匹配及带宽与插损影响，能够一定程度改善插损与阻抗匹配，提高带宽，但是分布传输线的阻抗效应的会带来电压分布效应使得限幅器不同支路的电流不均衡分布问题，限制了集成限幅器的阻抗匹配及带宽、功率保护能力及插损的提高。
5.为此，需要一种新型的片上集成限幅器与电路设计，以改善了带宽与阻抗匹配及插损，提高限幅器的功率保护能力。
技术实现要素：6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种限幅器电路，用于解决现有技术中片外限幅器架构，通常需要引入额外的系统阻抗匹配网络，其寄生效应会影响限幅器带宽及退化插损而贡献噪声；片上集成限幅器架构将寄生效应纳入片上低噪声放大器输入阻抗匹配网络利用传输线宽带分布效应减弱寄生电容对阻抗匹配及带宽与插损影响，但是分布传输线的阻抗效应的会带来电压分布效应使得限幅器不同支路的电流不均衡，限制了集成限幅器的阻抗匹配及带宽、功率保护能力及插损的提高的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种限幅器电路，包括：
8.多个依次串接的传输线，一端的所述传输线作为射频信号的输入端，另一端的所述传输线连接有放大器的输入端，所述放大器的输出端作为射频信号的输出端；
9.依次连接于相邻所述传输线及所述放大器间的限幅器支路，每个所述限幅器支路的寄生电容均相等；
10.与每个所述限幅器支路电性连接的限幅器偏置电路，用于使得每个限幅器支路的开启功率电压均相等。
11.优选地，所述传输线为第一至第三传输线。
12.优选地，所述限幅器支路包括n型二极管、p型二极管、电容以及电阻。
13.优选地，从所述输入端至所述输出端的方向，每相邻两个所述限幅器支路中p型及
n型二极管的串联层叠级数比与尺寸比相同。
14.优选地，所述p型二级管的数量和所述n型二极管的数量相等。
15.优选地，所述限幅器偏置电路包括：第一至四三端可调电阻器、第一、二两端可变电阻器、第一、二nmos、第一、二pmos、第十五p型二级管和第十六n型二级管；其中，所述第一三端可调电阻器的的第一固定端接电源电压vdd，其第二固定端与所述第一nmos的漏极连接，其活动端与所述第一nmos的栅极连接，所述第一nmos的源极与所述第十六n型二级管的正极连接，所述第十六n型二级管的负极与第三三端可调电阻器的第一固定端连接，所述第十六n型二级管的第二固定端与所述第二nmos的漏极连接，所述第十六n型二级管的活动端与所述第二nmos的栅极连接，所述第二nmos的源极与所述第一两端可变电阻器的一端固定连接，所述第一两端可变电阻器的另一端接地；所述第一pmos的源极接电源电压vcc，所述第一pmos的漏极与所述第二三端可调电阻器的第一固定端连接，所述第二三端可调电阻器的第二固定端与所述第十五p型二极管的负极连接，所述第二三端可调电阻器的活动端与所述第一pmos的栅极连接，所述第十五p型二极管的正极与所述第二pmos的源极连接，所述第二pmos的漏极与所述第四三端可调电阻器的第一固定端连接，所述第四三端可调电阻器的活动端与所述第二pmos栅极连接，所述第四三端可调电阻器的第二固定端与所述第二两端可变电阻器的第一端连接，所述第二两端可变电阻器的另一端接地。
16.优选地，所述限幅器支路包括第一至三限幅器支路。
17.优选地，所述第一限幅器支路包括第一、三、五、七p型二极管、第一、二电容、第二、四、六、八n型二极管和第一、二电阻；其中，所述第一、三、五、七p型二极管依次串接，所述第二、四、六、八n型二极管依次串接，所述第一p型二极管的正极与所述第二n型二极管的负极连接，且连接于所述第一传输线与所述第二传输线间，所述第七p型二极管的负极与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第一电阻的一端与所述第七p型二级管的负极、所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一pmos的栅极以及所述第二三端可调电阻器的活动端连接，所述第八n型二极管的正极与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地，所述第二电阻的一端与所述第八n型二级管的正极、所述第二电容的第一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一nmos的栅极以及所述第一三端可调电阻器的活动端连接。
18.优选地，所述第二限幅器支路包括第九、十一p型二极管、第三、四电容、第十、十二n型二极管和第三、四电阻；其中，所述第九、十一p型二极管串接，所述第十、十二n型二极管串接，所述第九p型二极管的正极与所述第十n型二极管的负极连接，且连接于所述第二传输线与所述第三传输线间，所述第十一p型二极管的负极与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第三电阻的一端与所述第十一p型二级管的负极、所述第三电容的第一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第三pmos的源极以及所述第十五p型二极管的正极连接，所述第十二n型二极管的正极与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地，所述第四电阻的一端与所述第十二n型二级管的正极、所述第四电容的第一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第十六n型二极管的负极以及所述第三三端可调电阻器的第一端连接。
19.优选地，所述第三限幅器支路包括第十三p型二级管、第十四n型二级管、第五、六电阻和第五、六电容；其中，所述第十三p型二极管的正极与所述第十四n型二极管的负极连
接，且连接于所述第三传输线与所述放大器间，所述第十三p型二极管的负极与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端接地，所述第五电阻的一端与所述第十三p型二级管的负极、所述第五电容的第一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第四三端可调电阻器的第二端以及所述第二两端可变电阻器的非接地端连接；所述第六电阻的一端与所述第十四n型二级管的正极、所述第六电容的第一端连接，所述第六电容的第二端接地，所述第六电阻的另一端与所述第二nmos的源极以及所述第一两端可变电阻器的非接地端连接。
20.如上所述，本发明的限幅器电路，具有以下有益效果：
21.本发明根据电流不均衡分布调整每一限幅器支路的尺寸，使得每一支路限幅器电流密度均衡。每一支路的正反向设计分布采用n和p型二极管限幅器结构设计改善噪声及线性度性能；根据限幅器支路的不同调整尺寸，调整相应支路级数，使得每一个支路的寄生电容大小相同并较为均匀分布，改善阻抗匹配及带宽影响问题，提高插损；增加限幅器偏置电路调整限幅器支路偏置改善不均衡电流及级数尺寸下寄生电阻对电流分布及开启电压的寄生影响进一步改善电流密度能力及均衡分布，实现不同支路开启功率电压相同，改善功率限制保护能力；在实现电流密度均衡改善功率保护能力前提下能够有效改善插损与阻抗匹配，提高带宽。
附图说明
22.图1显示为现有技术中一种片外限幅器架构示意图；
23.图2显示为本现有技术的片上集成限幅器架构示意图；
24.图3显示为现有技术的片上集成限幅器架构支路电流分布示意图；
25.图4显示为本发明的片上集成限幅器架构示意图；
26.图5显示为本发明的片上集成限幅器偏置电路示意图；
27.图6显示为本发明实施例的插损及阻抗仿真分析示意图。
具体实施方式
28.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
29.请参阅图4，本发明提供一种限幅器电路，包括：
30.多个依次串接的传输线，一端的传输线作为射频信号的输入端，另一端的传输线连接有放大器lma的输入端，放大器lma的输出端作为射频信号的输出端；
31.在本发明的实施例中，传输线为第一至第三传输线tl3。
32.依次连接于相邻传输线及放大器lma间的限幅器支路，每个限幅器支路的寄生电容均相等，即根据限幅器支路的不同调整尺寸，调整相应支路级数，使得每一个支路的寄生电容大小相同并较为均匀分布，改善阻抗匹配及带宽影响问题，提高插损；
33.在本发明的实施例中，限幅器支路包括n型二极管、p型二极管、电容以及电阻。
34.在本发明的实施例中，从输入端至输出端的方向，每相邻两个限幅器支路中p型及n型二极管的串联层叠级数比与尺寸比相同，具体地，串联层叠级数比为每个限幅器支路中
二极管的数量比，每个二极管的尺寸大小相同，使得每相邻两个限幅器支路中，相串联的p型二极管以及相串联的n型二极管的总尺寸比也相同，即根据电流不均衡分布调整每一限幅器支路的尺寸，使得每一支路限幅器电流密度均衡。每一支路的正反向设计分布采用n和p型二极管限幅器结构设计改善噪声及线性度性能。
35.在本发明的实施例中，p型二级管的数量和n型二极管的数量相等。
36.在本发明的实施例中，限幅器支路包括第一至三限幅器支路，根据具体不同限幅器支路电压及电流分布效应调整尺寸及级数比均为m:n:1，即m:n与n:1的比值相等。
37.应当理解的是，本实施例限幅器支路包括第一至三限幅器支路，在实际设计中，会存在更多分布支路比例设计，及寄生效应区调整相应的限幅器偏置输出，以实现不同支路电流密度均衡，开启电压同步，寄生电容一致改善插损及阻抗匹配。
38.与每个限幅器支路电性连接的限幅器偏置电路，用于使得每个限幅器支路的开启功率电压均相等，增加限幅器偏置电路调整限幅器支路偏置改善不均衡电流及级数尺寸下寄生电阻对电流分布及开启电压的寄生影响进一步改善电流密度能力及均衡分布，实现不同支路开启功率电压相同，改善功率限制保护能力。
39.在本发明的实施例中，请参阅图5，在限幅器支路包括第一至三限幅器支路的情况下，限幅器偏置电路包括：第一至四三端可调电阻器、第一、二两端可变电阻器、第一、二nmos、第一、二pmos、第十五p型二级管pd1和第十六n型二级管nd1；其中，第一三端可调电阻器rt1的的第一固定端接电源电压vdd，其第二固定端与第一nmos mn1的漏极连接，其活动端与第一nmos mn1的栅极连接，第一nmos mn1的源极与第十六n型二级管nd1的正极连接，第十六n型二级管nd1的负极与第三三端可调电阻器rt3的第一固定端连接，第十六n型二级管nd1的第二固定端与第二nmos mn2的漏极连接，第十六n型二级管nd1的活动端与第二nmos mn2的栅极连接，第二nmos mn2的源极与第一两端可变电阻器rs1的一端固定连接，第一两端可变电阻器rs1的另一端接地；第一pmos mp1的源极接电源电压vcc，第一pmos mp1的漏极与第二三端可调电阻器rt2的第一固定端连接，第二三端可调电阻器rt2的第二固定端与第十五p型二极管pd1的负极连接，第二三端可调电阻器rt2的活动端与第一pmos mp1的栅极连接，第十五p型二极管pd1的正极与第二pmos mp3的源极连接，第二pmos mp3的漏极与第四三端可调电阻器rt4的第一固定端连接，第四三端可调电阻器rt4的活动端与第二pmos mp3栅极连接，第四三端可调电阻器rt4的第二固定端与第二两端可变电阻器rs2的第一端连接，第二两端可变电阻器rs2的另一端接地。
40.在本发明的实施例中，第一限幅器支路包括第一、三、五、七p型二极管、第一、二电容、第二、四、六、八n型二极管和第一、二电阻；其中，第一、三、五、七p型二极管依次串接，即第一p型二极管pdio1的负极与第三p型二极管pdio3的正极连接，第三p型二极管pdio3的负极与第五p型二极管pdio5的正极连接，第五p型二极管pdio5的负极与第七p型二极管pdio7的正极连接，第二、四、六、八n型二极管依次串接，即第二n型二极管ndio2的正极与第四n型二极管ndio4的负极连接，第四n型二极管ndio4的正极与第六n型二极管ndio6的负极连接，第六n型二极管ndio6的正极与第八n型二极管ndio8的负极连接，第一p型二极管pdio1的正极与第二n型二极管ndio2的负极连接，且连接于第一传输线tl1与第二传输线tl2间，第七p型二极管pdio7的负极与第一电容c1的第一端连接，第一电容c1的第二端接地，第一电阻r1的一端与第七p型二级管pdio7的负极、第一电容c1的第一端连接，第一电阻r1的另一端与
第一pmos mp1的栅极以及第二三端可调电阻器rt2的活动端连接，第八n型二极管ndio8的正极与第二电容c2的第一端连接，第二电容c2的第二端接地，第二电阻r2的一端与第八n型二级管ndio8的正极、第二电容c2的第一端连接，第二电阻r2的另一端与第一nmos mn1的栅极以及第一三端可调电阻器rt1的活动端连接。
41.在本发明的实施例中，第二限幅器支路包括第九、十一p型二极管、第三、四电容、第十、十二n型二极管和第三、四电阻；其中，第九、十一p型二极管串接，第十、十二n型二极管串接，第九p型二极管pdio9的正极与第十n型二极管ndio10的负极连接，且连接于第二传输线tl2与第三传输线tl3间，第十一p型二极管pdio11的负极与第三电容c3的第一端连接，第三电容c3的第二端接地，第三电阻r3的一端与第十一p型二级管pdio11的负极、第三电容c3的第一端连接，第三电阻r3的另一端与第三pmos mp3的源极以及第十五p型二极管pd1的正极连接，第十二n型二极管ndio12的正极与第四电容c4的第一端连接，第四电容c4的第二端接地，第四电阻r4的一端与第十二n型二级管ndio12的正极、第四电容c4的第一端连接，第四电阻r4的另一端与第十六n型二极管nd1的负极以及第三三端可调电阻器rt3的第一端连接。
42.在本发明的实施例中，第三限幅器支路包括第十三p型二级管、第十四n型二级管、第五、六电阻和第五、六电容；其中，第十三p型二极管pdio13的正极与第十四n型二极管ndio14的负极连接，且连接于第三传输线tl3与放大器lma间，第十三p型二极管pdio13的负极与第五电容c5的第一端连接，第五电容c5的第二端接地，第五电阻r5的一端与第十三p型二级管pdio13的负极、第五电容c5的第一端连接，第五电阻r5的另一端与第四三端可调电阻器rt4的第二端以及第二两端可变电阻器rs2的非接地端连接；第六电阻r6的一端与第十四n型二级管pdio14的正极、第六电容c6的第一端连接，第六电容c6的第二端接地，第六电阻r6的另一端与第二nmos mn2的源极以及第一两端可变电阻器rs1的非接地端连接。
43.在本发明的实施例中，请参阅图6，由仿真可知：本发明的实施例在实现电流密度均衡改善功率保护能力前提下能够有效改善插损与阻抗匹配，提高带宽。
44.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
45.综上所述，本发明根据电流不均衡分布调整每一限幅器支路的尺寸，使得每一支路限幅器电流密度均衡。每一支路的正反向设计分布采用n和p型二极管限幅器结构设计改善噪声及线性度性能；根据限幅器支路的不同调整尺寸，调整相应支路级数，使得每一个支路的寄生电容大小相同并较为均匀分布，改善阻抗匹配及带宽影响问题，提高插损；增加限幅器偏置电路调整限幅器支路偏置改善不均衡电流及级数尺寸下寄生电阻对电流分布及开启电压的寄生影响进一步改善电流密度能力及均衡分布，实现不同支路开启功率电压相同，改善功率限制保护能力；在实现电流密度均衡改善功率保护能力前提下能够有效改善插损与阻抗匹配，提高带宽。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
46.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因
此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
技术特征：1.一种限幅器电路，其特征在于，包括：多个依次串接的传输线，一端的所述传输线作为射频信号的输入端，另一端的所述传输线连接有放大器的输入端，所述放大器的输出端作为射频信号的输出端；依次连接于相邻所述传输线及所述放大器间的限幅器支路，每个所述限幅器支路的寄生电容均相等；与每个所述限幅器支路电性连接的限幅器偏置电路，用于使得每个限幅器支路的开启功率电压均相等。2.根据权利要求1所述的限幅器电路，其特征在于：所述传输线为第一至第三传输线。3.根据权利要求1所述的限幅器电路，其特征在于：所述限幅器支路包括n型二极管、p型二极管、电容以及电阻。4.根据权利要求3所述的限幅器电路，其特征在于：从所述输入端至所述输出端的方向，每相邻两个所述限幅器支路中p型及n型二极管的串联层叠级数比与尺寸比相同。5.根据权利要求4所述的限幅器电路，其特征在于：所述p型二级管的数量和所述n型二极管的数量相等。6.根据权利要求5所述的限幅器电路，其特征在于：所述限幅器偏置电路包括：第一至四三端可调电阻器、第一、二两端可变电阻器、第一、二nmos、第一、二pmos、第十五p型二级管和第十六n型二级管；其中，所述第一三端可调电阻器的的第一固定端接电源电压vdd，其第二固定端与所述第一nmos的漏极连接，其活动端与所述第一nmos的栅极连接，所述第一nmos的源极与所述第十六n型二级管的正极连接，所述第十六n型二级管的负极与第三三端可调电阻器的第一固定端连接，所述第十六n型二级管的第二固定端与所述第二nmos的漏极连接，所述第十六n型二级管的活动端与所述第二nmos的栅极连接，所述第二nmos的源极与所述第一两端可变电阻器的一端固定连接，所述第一两端可变电阻器的另一端接地；所述第一pmos的源极接电源电压vcc，所述第一pmos的漏极与所述第二三端可调电阻器的第一固定端连接，所述第二三端可调电阻器的第二固定端与所述第十五p型二极管的负极连接，所述第二三端可调电阻器的活动端与所述第一pmos的栅极连接，所述第十五p型二极管的正极与所述第二pmos的源极连接，所述第二pmos的漏极与所述第四三端可调电阻器的第一固定端连接，所述第四三端可调电阻器的活动端与所述第二pmos栅极连接，所述第四三端可调电阻器的第二固定端与所述第二两端可变电阻器的第一端连接，所述第二两端可变电阻器的另一端接地。7.根据权利要求6所述的限幅器电路，其特征在于：所述限幅器支路包括第一至三限幅器支路。8.根据权利要求7所述的限幅器电路，其特征在于：所述第一限幅器支路包括第一、三、五、七p型二极管、第一、二电容、第二、四、六、八n型二极管和第一、二电阻；其中，所述第一、三、五、七p型二极管依次串接，所述第二、四、六、八n型二极管依次串接，所述第一p型二极管的正极与所述第二n型二极管的负极连接，且连接于所述第一传输线与所述第二传输线间，所述第七p型二极管的负极与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端接地，所述第一电阻的一端与所述第七p型二级管的负极、所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第一pmos的栅极以及所述第二三端可调电阻器的活动端连接，所述第八n型二极管的正极与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端接地，所述
第二电阻的一端与所述第八n型二级管的正极、所述第二电容的第一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一nmos的栅极以及所述第一三端可调电阻器的活动端连接。9.根据权利要求7所述的限幅器电路，其特征在于：所述第二限幅器支路包括第九、十一p型二极管、第三、四电容、第十、十二n型二极管和第三、四电阻；其中，所述第九、十一p型二极管串接，所述第十、十二n型二极管串接，所述第九p型二极管的正极与所述第十n型二极管的负极连接，且连接于所述第二传输线与所述第三传输线间，所述第十一p型二极管的负极与所述第三电容的第一端连接，所述第三电容的第二端接地，所述第三电阻的一端与所述第十一p型二级管的负极、所述第三电容的第一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第三pmos的源极以及所述第十五p型二极管的正极连接，所述第十二n型二极管的正极与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地，所述第四电阻的一端与所述第十二n型二级管的正极、所述第四电容的第一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第十六n型二极管的负极以及所述第三三端可调电阻器的第一端连接。10.根据权利要求7所述的限幅器电路，其特征在于：所述第三限幅器支路包括第十三p型二级管、第十四n型二级管、第五、六电阻和第五、六电容；其中，所述第十三p型二极管的正极与所述第十四n型二极管的负极连接，且连接于所述第三传输线与所述放大器间，所述第十三p型二极管的负极与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端接地，所述第五电阻的一端与所述第十三p型二级管的负极、所述第五电容的第一端连接，所述第五电阻的另一端与所述第四三端可调电阻器的第二端以及所述第二两端可变电阻器的非接地端连接；所述第六电阻的一端与所述第十四n型二级管的正极、所述第六电容的第一端连接，所述第六电容的第二端接地，所述第六电阻的另一端与所述第二nmos的源极以及所述第一两端可变电阻器的非接地端连接。
技术总结本发明提供一种限幅器电路，包括多个依次串接的传输线，一端的传输线作为射频信号的输入端，另一端的传输线连接有放大器的输入端，放大器的输出端作为射频信号的输出端；依次连接于相邻传输线及放大器间的限幅器支路，每个限幅器支路的寄生电容均相等；与每个限幅器支路电性连接的限幅器偏置电路，用于使得每个限幅器支路的开启功率电压均相等。本发明根据电流不均衡分布调整每一限幅器支路的尺寸，使得每一支路限幅器电流密度均衡，在实现电流密度均衡改善功率保护能力前提下能够有效改善插损与阻抗匹配，提高带宽。提高带宽。提高带宽。
技术研发人员：戴若凡
受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司
技术研发日：2022.07.08
技术公布日：2022/11/1
