[發(fā)明專利]一種多頻帶低功耗低噪聲放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810503498.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN108736835B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳建輝;胡子炎;陳超;李紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H03F1/02
• 分類號(hào): H03F1/02;H03F1/26;H03F1/48;H03F1/56;H03F3/193;H03F3/45
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明公開了一種多頻帶低功耗低噪聲放大器，覆蓋頻率范圍為1.7GHz～2.5GHz。其主體結(jié)構(gòu)為可重構(gòu)的調(diào)諧式窄帶結(jié)構(gòu)，主要包括：輸入阻抗匹配調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)、源極電感退化的共源共柵放大器、可調(diào)LC諧振負(fù)載。基本原理為通過(guò)改變負(fù)載諧振電容來(lái)調(diào)整射頻前端的中心頻率，以便覆蓋整個(gè)工作頻段，合理選擇調(diào)節(jié)步長(zhǎng)避免Q值大幅度下降。同時(shí)通過(guò)開關(guān)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入阻抗的最優(yōu)匹配。本發(fā)明采用單端輸入單端輸出的結(jié)構(gòu)，同樣的電壓下要比差分結(jié)構(gòu)的功耗低一半。同時(shí)由于不同頻帶下有著不同的匹配參數(shù)，因而在整個(gè)頻率范圍內(nèi)噪聲系數(shù)都很低。本發(fā)明能覆蓋1.7GHz～2.5GHz內(nèi)的任意頻帶，具有功耗低，噪聲小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于射頻集成電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多頻帶低功耗低噪聲放大器技術(shù)，。

背景技術(shù)

隨著無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)和通信頻帶的快速發(fā)展，消費(fèi)電子等通訊制造商致力于在單個(gè)手持設(shè)備上集成更多的模塊以實(shí)現(xiàn)更多的功能。這也使得單個(gè)無(wú)線射頻收發(fā)機(jī)兼容盡可能多的通信標(biāo)準(zhǔn)和通信頻帶的需求大大增加，因而兼容多頻段和多標(biāo)準(zhǔn)的射頻接收機(jī)成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。但是因?yàn)椴煌ㄐ拍Ｊ降妮d頻、帶寬和動(dòng)態(tài)范圍等性能指標(biāo)差別迥異，射頻前端的重構(gòu)性始終是多模多頻接收機(jī)設(shè)計(jì)中存在的一個(gè)瓶頸。多模多標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)射頻前端要對(duì)不同通信標(biāo)準(zhǔn)的射頻信號(hào)進(jìn)行放大、下變頻、濾波等處理，但是在不同時(shí)間內(nèi)接收到不同頻率的信號(hào)，其信號(hào)強(qiáng)度各不相同，如果射頻前端中低噪聲放大器的增益等性能具有一定的可重構(gòu)性，這將對(duì)于降低多模多頻接收機(jī)的功耗、提高可接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍有很大幫助。

多頻帶低噪聲放大器主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式：多個(gè)窄帶低噪聲放大器并聯(lián)和寬帶結(jié)構(gòu)。前者可實(shí)現(xiàn)較好的噪聲系數(shù)和增益，但是芯片面積和功耗較大。后者可實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)多頻帶的覆蓋，但是對(duì)帶外干擾的抑制地不好，會(huì)影響整個(gè)接收機(jī)的靈敏度。

綜上所述，針對(duì)CMOS多頻帶低噪聲放大器的設(shè)計(jì)，如何實(shí)現(xiàn)增益、功耗、面積、輸入阻抗匹配、線性度及穩(wěn)定性等性能的優(yōu)化提高，具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種不額外增加芯片面積，覆蓋1.7GHz～2.5GHz的多頻帶低功耗低噪聲放大器。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種多頻帶低功耗低噪聲放大器，包含輸入阻抗匹配調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)、源極電感退化的共源共柵放大器、可調(diào)LC諧振負(fù)載；

作為本發(fā)明多頻帶低功耗低噪聲放大器的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述輸入阻抗匹配調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)包括第一電感(L1)、第二電感(L2)、第一電容(C1)、第二電容(C2)、反相器(NV)、第三電阻(R3)、第六NMOS管(NM6)和第一NMOS管(NM1)；其中，控制信號(hào)CTRL通過(guò)反相器(NV)，經(jīng)第三電阻(R3)來(lái)控制第六NMOS管(NM6)的導(dǎo)通或關(guān)斷，從而控制第二電容(C2)的接入與否，改變第一NMOS管(NM1)柵極和源極之間并聯(lián)的電容值來(lái)實(shí)現(xiàn)不同頻帶的輸入阻抗匹配。

作為本發(fā)明多頻帶低功耗低噪聲放大器的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述源極電感退化的共源共柵放大器包括第一NMOS管(NM1)、第二NMOS管(NM2)、第一電感(L1)和第二電感(L2)，其中，輸入信號(hào)VRFIN通過(guò)第一電感(L1)從第一NMOS管(NM1)的柵極輸入，第一NMOS管(NM1)的源極經(jīng)過(guò)第二電感(L2)接地，第一NMOS管(NM1)的漏極接第二NMOS管(NM2)的源極，第二NMOS管(NM2)的漏極接可調(diào)LC諧振負(fù)載。

作為本發(fā)明多頻帶低功耗低噪聲放大器的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述的可調(diào)LC諧振負(fù)載包括負(fù)載電感(L_L)、固定負(fù)載電阻(C_C)和電容調(diào)節(jié)陣列，其中，電容調(diào)節(jié)陣列由第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)和第三NMOS管(NM3)、第四NMOS管(NM4)、第五NMOS管(NM5)組成，電容調(diào)節(jié)陣列一端接第二NMOS管(NM2)的漏極，另一端接地。