[發明專利]射頻低噪聲放大器

無效

• 申請號: 201310029868.X
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103095223A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 魯華祥;景一歐;邊昳
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/189
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 曹玲柱

技術領域

本發明涉及集成電路設計及信號處理領域，尤其涉及一種射頻低噪聲放大器。

背景技術

近年來，隨著射頻集成電路技術的進一步發展，無線通信產品已經從使用2.4/5.2-GHz藍牙、局域網，無繩電話等向使用315/433/868/915MHz的物聯網相關方面的應用延伸。例如，自動抄表、樓宇自動化、傳感器網絡、物流運輸監控等。這些應用由于具有低成本，電池供電的特點，所以要求其核心射頻芯片的設計必須將低成本和低功耗放在首位。而在射頻接收機中，射頻低噪聲放大器(Radio?Frequency?Low?Noise?Amplifier，簡稱LNA)是整個系統的重要組成部分。它的作用是將通過天線接收到的微弱信號進行放大，同時盡可能少的將自身的噪聲添加在放大后的信號上，以便后繼模塊的處理。由于LNA是除了天線最先處理射頻信號的模塊之一，其性能對接收機具有重大的影響，同時，為了達到較高的性能，LNA通常會消耗射頻前端電路中相當一部分功耗。所以如何在低功耗條件下盡可能的保持LNA的性能對于物聯網相關應用的低成本，低功耗射頻前端的設計有重要意義。

圖1為現有技術射頻低噪聲放大器的結構示意圖。圖1所示的交叉耦合-共柵LNA是近年來較為流行并廣泛采用的結構。這種電路可以減輕設計在噪聲系數和輸入匹配之間的折衷，從而簡化整個LNA電路的設計。但是，這種電路往往需要若干毫安級別的電流來達到輸入匹配到50ohm，這在需要依靠電池工作6-10年的物聯網應用的無線設備中是不可接受的。此外，這種電路需要在輸入端接入兩個對地的電感，用以減小信號電流向地流動，但是，在315/433/868/915MHz這樣的頻段，能夠產生高阻抗的電感往往需要很大的感值，如果將大的電感集成在芯片上會耗費相當多的芯片面積，而且效果也不好，如果將電感放在片外以貼片電感的形式存在同樣也會增加較多的成本。

在實現本發明的過程中，申請人發現現有技術中的射頻低噪聲放大器存在靜態功耗大，需要大面積的片上電感，增加芯片面積等缺陷。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的一個或多個問題，本發明提供了一種射頻低噪聲放大器。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種射頻低噪聲放大器。該射頻低噪聲放大器包括：差分共柵電路和差分交叉耦合共柵電路，其中：差分共柵電路為主放大器，包括：第一MOS管和第二MOS管，其中：第一MOS管為NMOS管，其源端連接射頻信號輸入正端；其漏端連接至射頻信號輸出正端，并通過第一電阻連接至電壓源正端；其柵端通過第五電阻連接至偏置電壓第1端；第二MOS管為NMOS管，其源端連接射頻信號輸入負端；其漏端連接至射頻信號輸出負端，并通過第二電阻連接至電壓源正端；其柵端通過第六電阻連接至偏置電壓第1端；差分交叉耦合共柵電路，為增加主放大器跨導的輔助放大器，包括：第三MOS管、第四MOS管、第一電容和第二電容，其中：第三MOS管為PMOS管，其源端連接至射頻信號輸入正端，其漏端通過第三電阻連接至電壓源負端，其柵端通過第七電阻連接至偏置電壓第2端，并通過第一電容連接至第四MOS管的源端；第四MOS管是PMOS管，其源端連接至射頻信號輸入負端，其漏端通過第四電阻連接至電壓源負端，其柵端通過第八電阻連接至偏置電壓第2端，并通過第二電容連接至第三MOS管的源端。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明射頻低噪聲放大器具有以下有益效果：

(1)采用了電流復用的技術，使兩組分別由NMOS和PMOS組成的差分對共享靜態偏置電流，從而在維持晶體管同樣的電壓-電流轉換能力的基礎上節約了靜態偏置電流，從而減小了功耗；

(2)由于電路的結構是采用兩組分別由NMOS和PMOS組成的差分對源級相連作為輸入的形式，所以輸入端不需要增加片內對地的交流隔離電感，節約了可觀的芯片面積。

附圖說明

圖1為現有技術射頻低噪聲放大器的結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例射頻低噪聲放大器的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。