[發(fā)明專利]一種兩級差動低噪聲放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610044631.2
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105720928B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李振榮;莊奕琪;郝張偉;張超越
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/45;H03F3/26
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發(fā)明提出一種兩級差動低噪聲放大器，在滿足增益、匹配前提下，同時(shí)具有低噪聲系數(shù)、高線性度。第一級差動放大器中，第一CS放大器與第二CS放大器通過交叉耦合式晶體管結(jié)構(gòu)連接，第一CS放大器和第二CS放大器作為差動輸入級；第一級差動放大器中的第一CS放大器通過電容耦合到第二級差動放大器中的第三CS放大器，第一級差動放大器中的第二CS放大器通過電容耦合到第二級差動放大器中的第四CS放大器，使得信號在緩沖級前疊加，從而噪聲以及三階交調(diào)項(xiàng)在緩沖級前抵消；緩沖器與第二級差動放大器的輸出端相連接作為輸出匹配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可用于射頻接收機(jī)中的一種低噪聲放大器。

背景技術(shù)

蜂窩通信系統(tǒng)朝著增加的數(shù)據(jù)傳輸率和容積率(traffic volumes)迅速發(fā)展，與之相應(yīng)的射頻帶寬數(shù)目和支持蜂窩通信的標(biāo)準(zhǔn)也在增加。為了增加的數(shù)據(jù)傳輸率通過多輸入多輸出(MIMO)實(shí)現(xiàn)，為適應(yīng)這種通信的復(fù)雜度，多種天線技術(shù)被采用。如果使用傳統(tǒng)的窄帶接收，則需要若干個(gè)并行的接收前端一起使用，導(dǎo)致芯片面積以及芯片周圍的外部器件增加。因此傳統(tǒng)的窄帶接收會逐漸喪失其吸引力。因此，尋找其他接收機(jī)結(jié)構(gòu)提供寬頻帶工作范圍，高線性度，同時(shí)滿足其他重要指標(biāo)來減小成本和芯片尺寸很有必要。

線性度是接收機(jī)的一個(gè)很重要的指標(biāo)，隨著通信網(wǎng)絡(luò)的traffic volumes增加，其他接收發(fā)射系統(tǒng)的信號會引起更多的interference，因此線性度也會越來越重要。聲表面濾波器SAW由于其通帶和阻帶之間的陡峭變化而具有很好的頻率選擇性，所以經(jīng)常被用在蜂窩接收機(jī)中來抑制帶外干擾。這些SAW通過片外實(shí)現(xiàn)，增加了bill of material(BOM)，尤其當(dāng)頻帶增加時(shí)，每一個(gè)頻帶都需要一個(gè)SAW，成本也會顯著地增加。隨著多個(gè)頻帶的使用，很希望放寬對濾波器的要求來減小成本，這就需要接收機(jī)有較高的線性度。

通常接收機(jī)的第一級模塊電路為低噪聲放大器LNA (Low Noise Amplifier)，為保證最大的功率傳輸LNA對前端的天線和射頻濾波器都要表現(xiàn)為一個(gè)50Ω的負(fù)載特性，由于后端模塊引入的噪聲對已被第一級放大的信號來說相對較小，從而整個(gè)射頻通道的噪聲性能也主要由這第一級電路的指標(biāo)噪聲系數(shù)和增益來決定，可以說它很大程度上決定了整機(jī)的信號處理能力，這也是超寬帶低噪聲放大器性能非常關(guān)鍵的原因。作為射頻接收機(jī)電路中的重要模塊，低噪放必須能夠滿足諸如寬帶匹配、增益、低噪聲，高線性度的要求。尤其是二階與三階諧波失真會使得接收前端的靈敏度和動態(tài)范圍嚴(yán)重惡化。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上背景，本發(fā)明提出一種具有噪聲、三階交調(diào)取消的差動LNA，在滿足增益、匹配前提下，同時(shí)具有低噪聲系數(shù)、高線性度。

本發(fā)明的解決方案如下：

一種兩級差動低噪聲放大器，包括通過耦合電容級聯(lián)的第一級差動放大器和第二級差動放大器、以及用于輸出匹配的緩沖級；其中：

所述的第一級差動放大器包括使用電阻負(fù)反饋的第一CS放大器、使用電阻負(fù)反饋的第二CS放大器和交叉耦合式晶體管結(jié)構(gòu)，第一CS放大器與第二CS放大器通過所述交叉耦合式晶體管結(jié)構(gòu)連接；其中第一CS放大器和第二CS放大器作為差動輸入級；

所述的第二級差動放大器，由具有推挽式連接的第三CS放大器和具有推挽式連接的第四CS放大器構(gòu)成；所述第一級差動放大器中的第一CS放大器通過電容耦合到所述第二級差動放大器中的第三CS放大器，第一級差動放大器中的第二CS放大器通過電容耦合到第二級差動放大器中的第四CS放大器，使得信號在緩沖級前疊加，從而噪聲以及三階交調(diào)項(xiàng)在緩沖級前抵消；

所述緩沖器與第二級差動放大器的輸出端相連接作為輸出匹配。

基于以上方案，本發(fā)明還進(jìn)一步作了如下具體設(shè)計(jì)：