[发明专利]应用于片外分离器件的自校准低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于片外分离器件的自校准低噪声放大器。

背景技术

图1是一个具有代表性的射频接收机系统。射频RF信号由天线1（Antenna）被接收到信号通道中，通过匹配网络2（Matching Network）输入到低噪声放大器3（LNA）里。经过其放大后，射频RF信号由输出匹配网络4（Matching Network）输入到接收机5(Receiver IC)的单芯片进行下变频并作进一步的信号处理。在无线通讯领域，整个射频接收机系统的噪声系数主要是由天线下面的低噪声放大器3（LNA）所决定的。噪声系数越小，增益越高，接收机的灵敏度就越高。在一个射频接收机系统里，片外分离器件的低噪声放大器3（LNA）是常见的，在很多情况下，并没有被集成到射频单芯片里面去。目前这种现象的原因是，片外分离器件的低噪声放大器（LNA）的性能较高。比起片内集成的低噪声放大器（LNA），这种片外专业的低噪声放大器（LNA）可以使用较昂贵和特殊的工艺制作，以达到较低的噪声系数，同时具备较高的增益。这种片外分离器件的低噪声放大器3（LNA）随工艺的变化相应地要比CMOS工艺的LNA要小，缺点就是价格较高，而且需要片外匹配网络来调节不同频率的应用。

低成本的CMOS低噪声放大器（LNA）也试图进到片外分离器件的低噪声放大器（LNA）领域和应用，但是在量产时因为工艺偏差的原因，噪声系数不能做到很低，增益也不能设计到很高。用较昂贵和特殊的工艺制作的传统片外分离器件的低噪声放大器有它致命的缺点：第一就是价格较高，不易大量地推广。或者整个系统的片外器件成本高。第二，需要片外匹配网络的元器件来调节不同频率的应用，这样片外器件成本高。如图2所示，传统的低噪声放大器（LNA）一般采用共发共基（Cascode）的结构来实现。射频RF信号经耦合电容C1进到晶体管（Q1）进行放大，转换成电流信号后，经晶体管Q2隔离和叠加，由耦合电容C2输出到片外的匹配电路。L和C3及C2形成LC共振谐振腔。一般低噪声放大器（LNA）有自偏置电路（LNABIAS）和射频信号隔值电阻R。片上电感元件L与电容元件C2，C3构成的谐振腔是用来提供高增益和选频的功能。该方法缺点如下：1.电感与电容谐振只能针对单一狭窄的频带应用，对于目前需求越来越大的多模多频接收机来说，需要可调的窄带谐振腔。所以传统的低噪声放大器（LNA）必须通过偏外的匹配电路来调节不同的应用频率。片外的匹配电路增加了成本和设计复杂度。2.传统片外分离器件的低噪声放大器也任然存在工艺的不可预知性，实际测试结果和设计结果会存在一定的偏差，且该偏差具有不一致性，给设计人员带来很大难度。3.由于工艺偏差和温度变化带来的误差会严重影响芯片的成品率或参数性能。

发明内容

本发明提供的一种应用于片外分离器件的自校准低噪声放大器，频率可自动校准，不需要片外匹配网络，低噪声，高增益，参数稳定，可靠性高，电路结构简单，成本低。

为了达到上述目的，本发明提供一种应用于片外分离器件的自校准低噪声放大器，该放大器包含电路连接的LC谐振腔、共源共栅管、负阻管、分频器和频率控制器，还包含控制开关，该放大器还包含电路连接的片内振荡器和片外电路。

由LC谐振腔和负阻管组成压控振荡器，LC谐振腔通过控制开关的切换复用交互工作，使其作为低噪声放大器的负载使用，或者作为压控振荡器的一部分使用。

所述的低噪声放大器和压控振荡器使用共同的LC谐振腔，低噪声放大器的输出调谐频率与压控振荡器的输出频率一样。

所述的LC谐振腔包含电感和若干开关电容，开关电容的若干开关与频率控制器的控制信号输出端相连。

所述的片外电路包含电阻R和电容C。

片内振荡器产生固定频率f₀，固定频率f₀的大小通过调节片外电路内的电阻和电容来实现。

本发明的频率可自动校准，不需要片外匹配网络，低噪声，高增益，参数稳定，可靠性高，电路结构简单，成本低。

附图说明

图1是背景技术中射频接收机系统的电路结构框图；

图2是背景技术中传统的低噪声放大器的电路结构图；

图3是本发明提供的一种应用于片外分离器件的自校准低噪声放大器的电路结构图。

具体实施方式

以下根据图3具体说明本发明的较佳实施例：

如图3所示，是一种应用于片外分离器件的自校准低噪声放大器1，该放大器包含电路连接的LC谐振腔2、共源共栅管3、负阻管4、分频器5和频率控制器6，还包含控制开关10，该放大器还包含电路连接的片内振荡器7和片外电路11。