[发明专利]前馈噪声抵消电阻负反馈宽带低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域。具体地涉及一种无线通信系统接收机中的宽带低噪声放大器。

背景技术

在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。对于几乎所有的射频接收机系统，都必不可少的一个模块就是低噪声放大器。低噪声放大器的最主要用途在于：1、系统接收到的射频信号幅度通常很弱，需要在接收前端先进行放大才能正确处理；2、在接收机前端采用一个放大器能够有效的缓解对后级模块的噪声性能要求，降低后级模块设计难度。低噪声放大器在不同的系统中有不同的设计要求，通常根据应用频率的不同，可以分为窄带低噪声放大器，多带低噪声放大器和宽带低噪声放大器三种类型。无论哪种类型的LNA，其主要性能指标都包括阻抗匹配、噪声系数(NF，Noise Figure)、线性度(IIP3，IIP2，1dB压缩点)、功耗等。图1说明了低噪声放大器2在无线通信接收系统中的所起的作用，它是连接带通滤波器1和下变频混频器3之间的桥梁，带通滤波器1选择合适的频带之后的信号经过低噪声放大器放大器放大之后，进入混频器下变频至中频。低噪声放大器(2)可以降低后级电路的噪声贡献，降低接收机系统的噪声系数，提高信噪比和灵敏度。

窄带低噪声放大器的噪声性能和功耗优于宽带低噪声放大器，但是只能针对特定频带的应用，对于目前需求越来越大的多模接收机来说，需要多个窄带低噪声放大器，消耗的芯片面积大。而CMOS工艺的进步使得宽带低噪声放大器的设计能够满足超宽带范围内所有信号的接收，适合于多模收发机和软件无线电的应用，但是相比于窄带低噪声放大器，传统宽带低噪声放大器的噪声性能远不如窄带低噪声放大器。本发明结合噪声抵消和电阻负反馈技术，提出了一种宽带低噪声放大器的电路结构，实现了低功耗下低噪声性能的低噪声放大器。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种新型宽带低噪声放大器的电路结构。它能降低宽带低噪声放大器的噪声系数，提高增益和线性度性能。

本发明所提出的低噪声放大器，包含了信号源(1)、信号源阻抗(3)、正向增益级G(2)、共源或者共射放大管M_N1(5)、共栅共源或者共基共集管M_N2(6)、负载电阻R_L(8)、反馈跟随器(9)、反馈电阻R_F(4)、沟道热噪声源(7)。电路的连接关系如图2所示。输入信号接在共源或者共射放大管M_N1(5)的栅极或者基极，并接在正向增益级G(2)的输入端，经过正向增益级G(2)放大之后的信号输出接在共栅共源或者共基共集管M_N2(6)的栅极，组成前馈噪声抵消通路。共栅共源或者共基共集管M_N2(6)的源极或发射极与共源或者共射放大管M_N1(5)的漏极或集极相接，共栅共源或者共基共集管M_N2(6)的漏极或集极接负载电阻R_L(8)，负载电阻R_L(8)的另一极接电源电压，输出信号经过反馈跟随器(9)跟随之后接反馈电阻R_F(4)，反馈电阻R_F(4)的另一极接输入端口，组成负反馈环路。

本方明中，采用电阻并联负反馈结构，降低噪声系数，构成输入阻抗匹配。

本方明中，采用前馈通路构成的噪声抵消技术，前馈通路中的增益级G可以由无源电路实现，也可以由有源电路实现。

本方明中，采用电阻作为负载和反馈阻抗，可以是固定电阻组成的，也可以是开关构成的可变电阻阵列，也可以是MOS管构成的压控电阻。

本方明中，共源或者共射放大管M_N1(5)可以是NMOS管，也可以是PMOS管，也可以是两者相结合一起使用的组合跨导管。

本发明将噪声抵消技术和负反馈结合在一起，降低了宽带低噪声系数的噪声系数。

附图说明

图1是一个介绍低噪声放大器在无线通信接收机中应用的示意图。

图2是本发明提出的利用前馈噪声抵消的电阻负反馈宽带低噪声放大器原理图。

图3是本发明提出的利用前馈噪声抵消的电阻负反馈宽带低噪声放大器的具体电路图。

具体实施方式

下面结合图3，详细阐述实施本发明的一个具体实例。