[发明专利]一种高线性度的射频低噪声放大器

说明书

 

技术领域

    本发明属于无线射频通信集成电路技术领域，涉及具有低噪声、高线性度的低噪声放大器，尤其涉及一种高线性度的射频低噪声放大器，应用于无线通信接收机系统射频前端芯片中。

背景技术

在无线通信射频接收芯片中，低噪声放大器位于最前端，是整个射频前端的关键模块，其噪声系数直接决定了整个接收机的噪声系数的下限值，影响系统的接收灵敏度。低噪声放大器应在尽可能低地产生噪声的前提下，对射频信号进行放大，以降低后面各级模块产生的噪声对信号的影响。低噪声放大器还应提供良好的输入阻抗匹配，以避免或降低信号在传输过程中的功率损耗。为了避免非线性对信号质量的影响，还要求低噪声放大器具有较高的线性度。SiGe BiCMOS工艺具有高频特性好、噪声极低的特点，并且能够提供较高的功率增益和线性度，因此适合低噪声放大器。

随着无线通信技术的快速发展，在某些通信技术的应用场合，例如便携电话、移动电视等，接收机容易受到强信号的干扰，严重影响信号的质量，因此要求前端的低噪声放大器具有足够高的线性度。为获取高隔离度，通常的低噪声放大器都会采用cascode结构，在SiGe BiCMOS工艺中为共射共基HBT--HBT结构。但是，由于HBT管自身的限制，线性度通常难以满足要求更高的需求。如已有技术为了提高低噪声放大器的线性度，采用增加电流的方法，在提高线性度的同时，会造成噪声性能恶化。

对于HBT管构成的放大器，其1dB压缩点性能与HBT管的偏置电路有关。目前实用的偏置方式主要有电感馈电偏置、电阻馈电偏置两种。电感馈电偏置能够达到低噪声和高线性度，但是使用片内电感，给电路实现带来增加损耗和加大芯片面积的缺陷，若用片外电感会增加外围元件和引入寄生的缺陷。电阻馈电偏置通过电阻连接到输入放大管的基极，实现简单，且易于片内集成，但电阻馈电偏置存在恶化噪声性能和线性度较差的缺陷。

目前已发表的文献[1]Pingxi Ma, et al., “A novel bipolar-MOSFET low-noise amplifier (BiFET LNA), circuit configuration, design methodology, and chip implementation,” IEEE  Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol.51, pp. 2175-2180, 2003)，如图1所示。低噪声放大器包括输入级、输出级、负载输出匹配网络和电阻馈电偏置电路。电阻馈电偏置电路由恒流源IB01，HBT管Q03、Q04，电阻Rb01、Rb02构成，输入级Q01管集电极，输出级Q02与Q01管极电极相连，恒流源IB01由电源VDD灌入Q03管基极与Q04管集电极的连接点，Q04管基极与Q03发射极之间跨接电阻Rb01，Q03管发射极接地，Q03集电极接电源VDD，电阻Rb02的一端连接到Q03发射极，Rb02的另一端与输入放大管Q01基极相连，为Q01管提供基极电压。Q01管与Q02管构成镜像电流源，恒流源IB1灌入Q02使得Q02产生基极-发射极电压，Q03使得流入Q02的电流更精确地接近恒流源IB1的大小，Rb02用于隔离偏置电路和射频输入信号，由于基极电流的存在，Rb02上会产生压降，使得Q01、Q02的基极电压不相等，因此Rb01用来平衡Rb02上的压降，使得Q01、Q02具有相同的基极电压。对于该偏置电路结构，当射频输入信号很大时，需要偏置电路提供额外的基极电流，流过电阻Rb02的电流增加造成电阻Rb02上的压降增加，导致输入管Q01的基极电压V_B减小，会导致严重恶化低噪声放大器的线性度。另外，为了减小偏置电路对主放大器噪声性能的恶化，电阻Rb02通常取得比较大。但是大阻值的Rb02会严重限制低噪声放大器的线性度。由此可见，已有技术文献中低噪声放大器大多采用传统电阻馈电偏置存在提高线性度必然会导致噪声性能变差的缺陷。

发明内容

    本发明的目的是为了克服现有技术采用电阻馈电偏置电路结构的低噪声放大器难以同时实现低噪声和高线性度的缺陷，本发明提供一种能同时实现低噪声的高线性度的射频低噪声放大器，在获取低噪声性能的同时又显著提高线性度。

本发明目的是通过如下的技术方案来实现：

一种高线性度的射频低噪声放大器，包括输入共射级、输出共栅级、负载输出匹配网络和偏置电路，其在于所述偏置电路为高线性偏置电路；