[发明专利]一种应用于UWB系统的单端输入差分输出的低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明属于射频无线接收机集成电路技术领域，具体涉及一种应用于UWB 3.1～10.6G标准的具有单端转双端功能的低噪声放大器(single-to-differential LNA)。可用于移动通信、无线宽带网络以及无线数据传输等技术标准的射频信号接收机芯片。

背景技术

近年来，随着各种移动通信系统和无线数据传输技术如IEEE802.11a/b/g、WLAN、UWB等的飞速发展，对高性能的射频信号接收机的需求也在加大。低噪声放大器是接收器的第一级模块，它与接收机天线直接相连，将从天线接收到的微弱信号进行放大，然后再将放大后的信号传输给后级的Mixer进行下一步的处理。一般从抑制来自电源、衬底的噪声和其他干扰源的方面考虑LNA都会采用差分结构，但这样一方面在实际的系统中LNA不能和天线直接相连，因为天线是单端输出的，另一方面在测试电路时也要在LNA前加入balun以实现将信号单端转双端的功能。然而balun的引入将会带来较大的损耗，同时引入一定的噪声，造成整机性能的下降。尤其是对于现在市场情况来说，有着较低损耗的高性能片外balun通常都是应用于窄带的，用于宽带的balun通常都有着较高的输入损耗，同时也会增加整个链路的噪声。因此，研究一个将balun和LNA的功能合二为一的电路将是一个不错的选择。

传统技术中单转双电路的实现通常采用图1所示的方式。但由于电路结构本身的限制，要想实现超宽频如UWB的频段是非常困难的。

首先是输入匹配方面，对于图1所示的传统结构，在共栅管的源端和共源管的栅端通过一个电阻接地，这样输入匹配将由电阻R_b、共栅管跨导g_m以及输入端寄生电容(包括pad电容，MOS管寄生电容，连线寄生电容等)决定。由于输入端寄生电容一般较大，因此当频段较高时，使得输入阻抗Z_in(如表达式1所示)产生了一个极点，从而难以实现超宽频的匹配。

Zin=1sCin//1gmcg//Rb=1gmcg//Rb1+sCin(1gmcg//Rb)---(1)]]>

式(1)中C_in表示输入端寄生电容，包括pad电容，MOS管寄生电容，连线寄生电容等，g_mcg表示输入共栅管的跨导。

其次是增益方面，对于图1所示的传统结构，其负载采用的是单纯的电阻负载。在高频的情况下，由于负载端寄生电容产生的极点的作用，增益会有较大的下降，从而限制增益的带宽，使之难以实现超宽频范围内的增益平坦。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明设计了一种低噪声放大器，可应用于满足UWB(3.1～10.6GHz)标准的接收机中。该发明除了能够满足一般低噪声放大器的低噪声、高增益、增益平坦等的要求外还要能够实现balun的功能，即实现一个信号单端输入、双端输出的功能。