[發明專利]一種應用于Sub-GHz頻段的新型低噪聲放大器

有效

• 申請號: 202010283521.8
• 申請日: 2020-04-13
• 公開（公告）號: CN111478671B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 牟首先;胡晨惲;胡建全
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F3/189
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

本發明的目的在于提供一種應用于Sub?GHz頻段的新型低噪聲放大器，屬于集成電路技術領域。該低噪聲放大電路以共柵拓撲結構為核心，引入另一路共柵放大器，使得兩路共柵放大器相互消除共柵管內部的溝道噪聲；同時結合電容交叉耦合結構，使得兩路共柵放大器均可獲得相應等效跨導的提升；并且引入差分輸入輸出結構，擺脫了傳統單端共柵噪聲消除結構所帶來的抗干擾能力弱的缺點，使得整體電路在無電感的背景下同時具有低噪聲系數、高增益、低功耗等優點。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，具體涉及一種應用于Sub-GHz頻段的新型低噪聲放大電路。

背景技術

無線通信的傳輸距離與頻率成反比關系，應用于Sub-GHz頻段的射頻電路具有較長的通信距離，較低的功耗以及不錯的穿墻能力，因此Sub-GHz頻段在物聯網通信協議中有著重要的應用價值。

低噪聲放大電路是接收機的核心電路模塊，作為接收鏈路的第一級放大電路，根據噪聲級聯公式，低噪聲放大器的噪聲基本決定接收鏈路的整體噪聲；此外，低噪聲放大器還有增益、輸入輸出匹配、功耗以及線性度的相應指標要求。根據“射頻設計的六邊形法則”，射頻電路需要在噪聲、功耗、頻率、增益、供電電壓以及線性度這六種電路性能進行折中調節，低噪聲放大器電路設計需要根據應用要求規劃相應的指標。

寬帶低噪聲放大器輸入匹配基本有三種形式：一為源簡并結構，通過在共源管柵極與漏極增加電感，輸入匹配與噪聲匹配可以通過柵源電感進行優化；一為電阻負反饋結構，在共源管漏柵之間加入大電阻，拓展低頻帶寬；一為共柵結構，共柵結構具有穩定的輸入阻抗，調節共柵管的寬長比可以實現寬帶輸入匹配。面向Sub-GHz頻段設計的寬帶低噪聲放大器，因低頻段電路設計的片上電感所造成的版圖面積過大，對電路成本的不利以及電阻負反饋結構中采用的反饋大電阻帶來的噪聲影響，共柵結構成為低頻寬帶低噪聲放大器設計的拓撲選擇，但共柵結構具有共柵管溝道熱噪聲本征缺陷。

如何降低低噪聲放大器的噪聲是研究領域一直研究的重點方向，為了提升基于共柵結構的低噪聲放大器的噪聲性能，噪聲消除技術(F.Bruccoleri,E.A.M.Klumperink?andB.Nauta,Noise?cancelling?in?wideband?CMOS?LNAs,2002?IEEE?InternationalSolid-State?Circuits?Conference.Digest?of?Technical?Papers(Cat.No.02CH37315),San?Francisco,CA,USA,2002,pp.406-407vol.1.)通過消除共柵管溝道熱噪聲成為近年來的熱點關注對象。這種噪聲消除技術通過引入輔助通路的形式，消除共柵管內部的溝道噪聲，但也引入新的噪聲源。除噪聲消除技術可以提升共柵結構的噪聲性能之外，跨導增強技術(X.Li,S.Shekhar,and?D.J.Allstot,“-boosted?common-gate?LNA?and?differentialcolpitts?VCO/QVCO?in?0.18-m?CMOS,”IEEE?J.Solid-State?Circuits,vol.40,no.12,pp.2609–2619,Dec.2005.)也被廣泛應用于共柵結構，其通過對共柵管等效跨導的提升，使得低噪聲放大器的增益以及噪聲性能均可得到

發明內容

針對背景技術所存在的問題，本發明的目的在于提供一種應用于Sub-GHz頻段的新型低噪聲放大電路。該低噪聲放大電路以共柵拓撲結構為核心，引入另一路共柵放大器，使得兩路共柵放大器相互消除共柵管內部的溝道噪聲；同時結合電容交叉耦合結構，使得兩路共柵放大器均可獲得相應等效跨導的提升；并且引入差分輸入輸出結構，擺脫了傳統單端共柵噪聲消除結構所帶來的抗干擾能力弱的缺點，使得整體電路在無電感的背景下同時具有低噪聲系數、高增益、低功耗等優點。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：