[發(fā)明專利]一種射頻信號放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510044328.8
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104579196B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海永;陳嵐
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H03F3/19
• 分類號: H03F3/19
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 黨麗;胡湘根

本發(fā)明公開了一種射頻信號放大器，屬于無線和移動通信技術(shù)領(lǐng)域。該射頻信號放大器包括：共源共柵級聯(lián)的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的漏極上串聯(lián)連接有第一電感和第一電阻，所述第二MOS管的源極退化電感的兩端并聯(lián)有可調(diào)LC回路；所述可調(diào)LC回路包括串聯(lián)連接的第二電感和第一電容。該射頻信號放大器，能夠有效提升增益倍數(shù)，抑制干擾信號的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線和移動通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種射頻信號放大器。

背景技術(shù)

隨著無線和移動通信的普及和發(fā)展，各類通信標準及設(shè)備也隨之蓬勃發(fā)展，同時基于互補金屬氧化物半導體(CMOS)工藝的器件及設(shè)備的成功研制也促進了無線和移動通信的進一步發(fā)展壯大。無線和移動通信中都離不開射頻信號放大器，在接收鏈路和發(fā)射鏈路中，都需要通過射頻信號放大器對微弱的射頻信號進行放大。射頻信號放大器的放大倍數(shù)稱為增益，對于射頻信號放大器而言，高增益、低噪聲是其永恒的設(shè)計目標。

由于高增益通常通過多級級聯(lián)的放大器加以實現(xiàn)，根據(jù)系統(tǒng)噪聲指數(shù)F計算公式(1)可知，前面幾個增益級的增益決定了系統(tǒng)的噪聲性能。其中，F(xiàn)₁、F₂、F₃…F_N分別為鏈路中第1、第2、第3…第N個增益級的噪聲指數(shù)，G₁、G₂、G₃…G_N分別為鏈路中第1、第2、第3…第N個增益級的增益。從公式(1)可知，為了獲得好的噪聲性能，需要使前幾級的增益足夠大，那么后面鏈路中的噪聲影響對整個系統(tǒng)的噪聲影響就會降低很多。而就某一級射頻放大器而言，在該單級結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)高增益將是一個好的選擇。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中的射頻信號放大器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。該射頻信號放大器包括：第一MOS管MM1、第二MOS管MM2、第一電感Lo、源極退化電感Ls、第一電阻Ro和第二電容Co，其中，MM1和MM2都是N型MOS管。為了說明簡潔和清楚，該放大器的偏置電路沒有畫出。具體的電路連接關(guān)系如下：第一MOS管MM1的襯底和第二MOS管MM2的襯底分別與地相連；第一MOS管MM1的源極和第二MOS管MM2的漏極相連，第一MOS管MM1的漏極經(jīng)串聯(lián)連接的第一電感Lo、第一電阻Ro與第一MOS管的柵極相連后接電源電壓VDD；第一MOS管MM1的漏極和地之間連接有第二電容Co，第一MOS管的漏極還與輸出端相連；第二MOS管MM2的柵極與輸入信號Vi相連，第二MOS管MM2的源極通過連接退化電感Ls接地。其中，源極退化電感Ls包含了芯片內(nèi)部與外部引線(bonding wire)的寄生電感。該射頻信號放大器的輸出負載由Lo、Ro和Co組成，其中，Lo和Co形成并聯(lián)諧振，從而在該諧振頻率處可以獲得較大的增益提升。

暫時不考慮圖1中的射頻信號放大器的源極退化電感Ls，則放大器的輸出阻抗r_o和信號增益A_v可分別表示為表達式(2)和表達式(3)：

r_o＝[r_o1+r_o2+g_m1r_o1r_o2]‖Z_L (2)

|A_v|∝g_m2r_o＝g_m2{[r_o1+r_o2+g_m1r_o1r_o2]‖Z_L} (3)

上述表達式(2)和表達式(3)中，g_m1和g_m2分別表示MM1和MM2的跨導，r_o1和r_o2分別為MM1和MM2的輸出電阻，Z_L為輸出端負載阻抗，具體可表示為如下表達式(4)：