[發明專利]低噪聲放大器

在審

• 申請號: 201410169443.3
• 申請日: 2006-11-28
• 公開（公告）號: CN103956977A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 奧利維爾·克朗
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及低噪聲放大器，本發明尤其涉及用于硅調諧器和要

求低噪聲系數的傳輸鏈中的低噪聲放大器。

背景技術

低噪聲放大器(LNA)包括電子放大器，它通常用于對天線所接收到的弱信號進行放大。LNA通常但不限于位于天線處，并且被放置在接收器系統的射頻(RF)部分的前端。已知的是，接收器前端的整個噪聲系數是由接收器的前幾級支配的。噪聲系數是器件的輸出噪聲功率與其中由于標準噪聲溫度(通常為290K)下的輸入終端的熱噪聲而產生的噪聲部分之間的比值。在系統中，例如在這些包含分立元件的系統中，附加至系統的每個元件都會引入噪聲，這會導致熱噪聲或約翰遜(Johnson)噪聲、散粒噪聲或閃爍噪聲。此外，輸入信號中所包含的噪聲信號也會增加噪聲。但是，噪聲系數通常是由于LNA的輸入端的Rc熱噪聲而被引入的，它可被描述為4kTB/Rc，它與Rc成反比。

利用LNA，接收器的后面的級的噪聲可由LNA的增益引入，并且LNA的噪聲被直接注入所接收的信號。因此，LNA必須提高所希望的信號功率并同時加入盡量少的噪聲和失真，以便能在系統后面的級中重獲該信號。

LNA通常被設計成在對接收到的信號進行放大的同時將最少量的熱噪聲引入接收到的信號。

LNA可被用于系統級封裝(SiP)裝置。SiP使多個元件集成至單個封裝中。通常，這種裝置使得諸如CPU、邏輯功能、模擬功能和存儲器功能進行混合，從而降低了整個系統尺寸。利用SiP能夠降低系統板空間，而這終將導致降低的器件尺寸。

但是，已知的LNA，尤其是利用SiP裝置實現的LNA會呈現有限的噪聲降低系數。到目前為止，通常，用于TV調諧器的傳統LNA所實現的最佳噪聲系數大約為4dB。

本發明旨在提供低噪聲放大器，其具有好于已知的這種放大器的優勢。

發明內容

根據本發明，提供了一種低噪聲放大器，其包括變壓器、第一放大器和電阻性元件，變壓器包括初級和次級，其中次級與第一放大器的輸入端連接，并且通過反饋連接的方式利用電阻性元件將第一放大器的輸出端連接至所述變壓器的初級。

于是，在保持恒定的增益因子的同時，相比較于現有技術裝置而言，根據本發明的低噪聲放大器提供了降低的噪聲系數。噪聲系數的降低使得極小或極弱的輸入信號能夠被檢測到，否則這些信號將淹沒在噪聲之中。

優選地，低噪聲放大器進一步包括第二放大器，該第二放大器與變壓器的次級以及第一放大器串聯連接。變壓器的次級的中點接地。隨后，低噪聲放大器的輸出端可被布置在所述第一和第二放大器的輸出端之間。

此外，低噪聲放大器可在系統級封裝上實現。所以，本發明的低噪聲放大器可在降低的系統板空間上實現，這終將導致降低的裝置大小。

附圖說明

參考附圖，下文將僅以示例的方式對本發明進行進一步描述，

其中：

圖1示出了用于根據現有技術的低噪聲放大器的電路圖；

圖2示出了用于圖1的低噪聲放大器的噪聲系數計算的等效電路圖；

圖3圖示說明了根據本發明第一實施例的對稱低噪聲放大器的電路圖；

圖4a和4b圖示說明了用于圖3的根據本發明實施例的低噪聲放大器的輸入阻抗計算的等效電路圖；

圖5a、5b和5c進一步圖示說明了用于圖3的根據本發明實施例的低噪聲放大器的噪聲系數計算的等效電路圖；以及

圖6圖示說明了圖3的根據本發明實施例的對稱低噪聲放大器的實施的電路圖；以及

圖7示出了根據本發明其它實施例的非對稱LNA裝置。

具體實施方式

圖1中示出了一種已知的裝置，其包括具有變壓器組合101的LNA，并且例如可進一步包括被布置成電壓跟隨器的晶體管102。變壓器包括圈數比為1∶n的初級和次級繞組，其中n對應于次級繞組數，并且n大于1。

假設變壓器作為理想變壓器，那么它提供電壓增益而不提供任何功率增益。功率P由下式給出：

P＝V.I????????????等式1

已知功率恒定

P_in＝P_out???????????????等式2

使用等式1，那么：

V_in.I_inV_out.I_out???????????????等式3

或者以阻抗表示：