[實用新型]一種超寬帶低噪聲放大器

有效

• 申請號: 201120400667.2
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN203313125U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 施金偉
• 申請（專利權）人: 蘇州微體電子科技有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03G3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于射頻集成電路設計技術領域，特別是應用于超寬帶通信系統的一種超寬帶低噪聲放大器。?

背景技術

目前，超寬帶通信主要有兩種方式，一種是基帶窄脈沖形式，通過PPM等方式攜帶信息；另一種是帶通調制載波形式，通過MB-OFDM，DS-UWB等調制方式攜帶信息。在這兩種方案的通信系統中，接收機都使用了寬帶低噪聲放大器(LNA)模塊。?

傳統的CMOS寬帶LNA的實現方式通常采用分布式和電阻并聯負反饋結構。?

下面分析這兩種結構的特點。?

(1)分布式放大器：此種放大器能提供很好的輸入匹配，提供寬頻范圍內比較平坦的增益，以及較高的三階交調點IIP₃。但因為需要高Q值的傳輸線，這就使得芯片面積加大，不利于降低成本；另外，由于CMOS晶體管的增益特性，分布式放大器不能達到很高的增益，其平均增益大約8dB左右。這在某些應用場合對接收UWB信號是不夠的。而且分布式放大器也消耗過多的直流功耗，也不符合低功耗UWB系統的要求。?

(2)電阻并聯負反饋放大器：此種放大器能提供寬帶輸入匹配，通過反饋來降低噪聲系數。但是由于CMOS晶體管的低跨導，導致要消耗大的功耗去達到較高的單級環路增益，也無法適應低功耗UWB系統的要求。而如采用多級放大來提高增益，則可能會引起穩定性問題。?

在現有的UWB?LNA技術，主要分為兩種拓撲結構。?

一種是采用一級放大結構，有兩種方式。第一種方式是單端共源共柵并利用聯峰化技術擴展帶寬和提高增益，其電路的優點是在超寬帶頻段的低頻段3.1GHz-5.2GHz增益能達到10dB左右，噪聲系數在4dB左右，同時功耗也比較小，芯片面積較小，缺點是在高頻段，該拓撲結構很難實現高增益與低噪聲系數的相互折中；第二種方式是差分共源共柵?結構，利用負反饋技術來展寬帶寬提高增益，其電路的優點是在超寬帶頻段的低頻段3.1GHz-5.2GHz增益平坦度小于1dB，最小噪聲系數在3.5dB，功耗14.4mW；缺點增益小于10dB且在高頻段，該拓撲結構很難實現高增益。?

另一種采用兩級結構，兩極結構有兩種方式。第一種方式是第一級用共柵結構來擴展帶寬，第二級用共源共柵結構來提高增益其電路拓撲結構簡單，增益也高于10dB，輸入輸出匹配較好，增益平坦度也較低，缺點是噪聲系數相對比較大；第二種方式是兩級都用共源共柵結構，利用負反饋技術來展寬帶寬提高增益其優點是增益能達到很高，增益平坦度很低，噪聲系數也較小，缺點是功耗很大。?

所以如何設計一種寬帶低噪聲放大器，使噪聲系數、增益、輸入輸出匹配的技術指標都有一定程度的提高，成為一個重要的開發課題。?

在2006年9月13日公開的實用新型專利申請CN1832335A披露了一種CMOS超寬帶低噪聲放大器，其放大電路采用差分共源共柵放大結構由兩個PMOS管和四個NMOS組成，在超寬帶頻段的低頻段3.1GHz-5.2GHz有著較高的增益和較低的噪聲系數，但使用了兩個PMOS管分流，必然使系統功耗增加，對于UWB系統來說，這無法滿足系統低功耗的要求；同時其工作頻段為低頻段3.1GHz-5.2GHz，在高頻段無法達到系統高增益和低噪聲系數的要求。?

實用新型內容

技術問題：本實用新型的目的在于：針對以上現有技術存在的缺點，設計一種在UWB的全頻段內(3.1-10.6GHz)具有較好增益，噪聲系數，輸入輸出匹配，功耗性能指標的超寬帶低噪聲放大器集成電路。?

技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：?

一種超寬帶低噪聲放大器，由匹配級、放大級、負載級依次連接組成，所述放大級由四個MOS管和兩個反饋電路組成，放大級為四端口網絡，兩個輸入端，兩個輸出端；其中，第一輸入端連接第一管的柵極，第一輸出端接第二MOS管的漏極，第一MOS管的柵極與第二MOS管的漏極之間連接第一反饋電路；第二輸入端接第三MOS管的柵極，第二輸出端接第四MOS管的漏極，第三MOS管的柵極與第四MOS管的漏極之間連接第二反饋電路；兩個共源MOS管即第一MOS管、第三?MOS管的漏端分別接兩個共柵MOS管即第二MOS管、第四MOS管的源端。?

所述第一反饋電路由第一反饋電阻、第一反饋電容、第一反饋電感串聯組成；第二反饋電路由第二反饋電阻、第二反饋電容、第二反饋電感串聯組成。?