[發明專利]高線性度低噪聲放大器

在審

• 申請號: 201910013093.4
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109743027A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 李振榮;王澤淵;段藝明;劉爽;李臻;莊奕琪
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F1/56;H03F3/21;H03F3/24;H03G3/30
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;張問芬

本發明公開了一種高線性度低噪聲放大器電路，主要解決現有技術線性度較差的問題。其包括：第一級放大電路A1、第二級放大電路A2，兩級電路之間采用電容C1耦合。第一級放大電路A1主要由兩個NPN雙極型晶體管Q1、Q2構成的共射共基結構以及第一負載阻抗網絡Z1和第一偏置電阻R1組成，第二級放大電路A2主要由兩個NMOS管M1、M2構成的共源共柵結構以及第二負載阻抗網絡Z2和第二偏置電阻R2組成。本發明與傳統的雙極型晶體管級聯結構低噪聲放大器相比，由于級聯電路結構不同所產生的三階非線性項大小不同，可獲得更高的輸入三階截取點，有效改善了低噪聲放大器的線性度，可用于無線通信接收機前端芯片中。

技術領域

本發明屬于射頻集成電路技術領域，特別涉及一種高線性度低噪聲放大器，可用于無線通信接收機前端芯片中。

背景技術

低噪聲放大器作為無線通信接收機中的第一個有源模塊，在整個系統中起到重要作用。從天線接收到的微弱信號需要經過低噪聲放大器進行放大，再送到后級射頻模塊以及基帶電路進行處理。為了保證后級模塊能正確處理信號，低噪聲放大器必須引入盡可能低的噪聲，同時實現合理的增益以及線性度。由于在射頻通路中可能包含多種頻率不同的信號，這些信號之間極易發生互調和交調，這就需要低噪聲放大器不能只關注噪聲性能，更需要具有足夠高的線性度，以使其能在接收到較大干擾信號的同時線性放大有用信號。

現有的級聯結構低噪聲放大器，如圖1，其第一級和第二級都采用雙極型晶體管，在獲得高增益以及高隔離度等方面具有較大的優勢，但是由于級聯電路特性以及雙極型晶體管自身電流指數特性的限制，其線性度通常難以滿足需求。該兩級級聯低噪聲放大器的輸入三階截取點可以表示為：

其中A_IP3,1和A_IP3,2分別表示第一級和第二級的輸入三階截取點，α₁為低噪聲放大器的第一級電壓增益。可以看出，傳統級聯電路必然會導致線性度指標的惡化，而為了提高線性度，通常需要采取多柵技術、負反饋技術以及提高偏置電流等方式，但這些傳統手段同時會增加電路功耗、惡化噪聲性能。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術不足，提出一種有別于現有兩級級聯結構的高線性度低噪聲放大器，以在保證電路高增益的同時提高低噪聲放大器的線性度，弱化電路的功耗和噪聲。

為實現上述目的，本發明的高線性度低噪聲放大器，包括：第一級放大電路A1和第二級放大電路A2，兩級電路之間采用電容C1耦合，其特征在于：

所述第一級放大電路A1，包括：兩個NPN雙極型晶體管Q1、Q2、第一負載阻抗網絡Z1、第一偏置電阻R1；該第一雙極型晶體管Q1，其基極通過第一偏置電阻R1連接到偏置電壓VB1，其發射極接地GND，其集電極與第二雙極型晶體管Q2的發射極相接；該第二雙極型晶體管Q2，其基極接電源VDD，其集電極通過第一負載阻抗網絡Z1連接到電源VDD，這兩個NPN雙極型晶體管Q1、Q2構成共射共基結構，用于對來自天線的輸入信號進行放大；

所述第二級放大電路A2，包括：兩個NMOS管M1、M2、第二負載阻抗網絡Z2、第二偏置電阻R2；該第一NMOS管M1，其源極接地GND，柵極通過第二偏置電阻R2連接到偏置電壓VB2，漏極與第二NMOS管M2的源極相接；該第二NMOS管M2，其柵極接電源VDD，漏極通過第二負載阻抗網絡Z2連接到電源VDD，這兩個NMOS管M1、M2構成共源共柵結構，用于對第一級A1的輸出信號進行放大。

進一步，所述第一級放大電路A1中的兩個NPN雙極型晶體管Q1、Q2工作在正向放大區。

進一步，所述第二級放大電路A2中的兩個NMOS管M1、M2工作在飽和區。

進一步，所述第二負載阻抗網絡Z2的實部在40～60歐姆范圍通過調節確定，以滿足輸出阻抗匹配的要求。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：