[發明專利]一種多頻段低噪聲放大方法及多頻段低噪聲放大器

在審

• 申請號: 201510628286.2
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105141263A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 韓琪
• 申請（專利權）人: 株洲宏達天成微波有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/45
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 吳志勇

技術領域

本發明涉及到一種電子元器件及其工作方法，具體涉及一種應用于多模多頻段無線通信系統的低噪聲放大器及其低噪聲放大器法，屬無線通信系統技術領域。

背景技術：

目前，移動通信發展的一個重要趨勢是單個通信終端可以兼容多種通信標準，比如目前廣泛應用的第三代（3G）蜂窩移動通信系統與藍牙(Bluetooth)或無線局域網（WirelessLocalAreaNetworks，WLAN）等無線通信系統的集成就是典型的案例。因此實現一款高性能的多頻段兼容的接收模塊，對于這多種通信模式集成的系統，將可以顯著降低多模塊組裝成本，從而拓寬產品的應用范圍。

在無線通信系統中，接收機都使用了低噪聲放大器（LNA）。而多個通信標準和頻段，則需要多個LNA模塊；以雙頻段低噪聲放大器為例，分析電路結構。雙頻段低噪聲放大器主要有兩種結構。第一種結構是設計兩個單獨的LNA并聯；另外一種結構是通過低噪聲放大器內部使能端來控制其分別工作在兩個頻段。這兩種結構的特點是：

（1）多個單獨的LNA并聯結構：多個單獨的LNA分別工作在多個不同的頻段，然后通過開關來選擇，這種結構的優點是多個頻段的信號不會相互影響，而且單獨的LNA的性能可以設計的比較好，然而功耗和模塊面積較大；

（2）使用使能端控制的低噪聲放大器：和第一種結構相比，可以節省10％～50％的面積，所以成本下降。使用內部使能端控制的低噪聲放大器又可以分為兩種形式：一種形式是單輸入多輸出低噪聲放大器結構，即采用一個共同的輸入端，但針對不同的工作頻段，有多個輸出端。另外一種更廣泛應用的是多輸入單輸出低噪聲放大器結構，即有一個共同的輸出端，但針對不同的工作頻段，有多個輸入端。相當于里面有部分電路是公用的，有某些不同的子電路是用于不同的工作頻段的。

在現有的技術中，主要采用使用內部使能端控制的低噪聲放大器結構。其拓撲結構主要有兩種形式；一種是采用開關切換諧振網絡以調節輸出匹配，從而使輸出匹配網絡諧振在兩個不同的頻段；另一種是采用開關控制輸入匹配網絡，使其在兩個頻段內切換；其中前面所采用的是開關切換輸出諧振網絡的雙頻段低噪聲放大器結構，其優點是既可以通過匹配輸人電路來獲得最優噪聲系數，還可防止兩個頻段信號之間的相互干擾。選頻通過一個使用開關振蕩器的雙頻LNA拓撲結構實現。缺點是晶體管開關會引入寄生電阻和電容，使電感的品質因子Q值下降，對受調節回路造成影響，一般應用于相對較窄的帶寬。而后一種是采用開關控制輸入匹配網絡的雙頻段低噪聲放大器，所采用的電路有兩種，一種是實現了連續調節輸入匹配網絡，能達到相對較寬的帶寬。缺點是輸入匹配網絡復雜，在0.13μmCMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）工藝下噪聲系數是3.2–3.7dB，噪聲系數大；另一種是噪聲系數較低（低于2.5dB），增益高（大于等于15dB），容易實現。缺點是只能窄帶應用，不能用于寬帶傳輸系統。

所以，如何針對多模式系統，設計一種多頻段低噪聲放大器，在較寬的輸入頻率范圍內，可以工作在多個頻段，使其能夠應用于多模式多頻段通信系統，并且針對目前主流的寬帶通信標準，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。

通過檢索沒發現有與本發明相同技術的專利文獻報道，與本發明有一定關系的專利和論文主要有以下幾個：

1、專利號為CN201210164669，名稱為“一種多標準、多頻段低噪聲放大器”的發明專利，該專利公開了一種多標準、多頻段的CMOS差分低噪聲放大器可應用于13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz五個頻率的多標準、多頻段接收機前端電路中。主要由輸入阻抗匹配網絡，帶源極電感負反饋共源共柵放大電路，輸出阻抗匹配網絡組成。其中輸入阻抗匹配網絡由開關控制的電容陣列組成；放大電路使用源極電感負反饋保證電路的高線性度和低噪聲；輸出阻抗匹配網絡使用LC諧振網絡并聯電阻構成，實現了輸出阻抗匹配。匹配電容使用MOS電容，電感使用有源電感，減小了芯片面積，降低了工藝的復雜度。多標準、多頻段的CMOS差分低噪聲放大器可實現不同頻率下的阻抗匹配，對輸入信號進行選擇性放大。