[发明专利]一种射频信号接收机芯片中的低噪声放大器

说明书

为了解决传统射频信号接收机芯片中低噪声放大器无法同时兼顾低噪声、增益、带宽、功耗以及电路面积等多方面应用需求的技术问题，本发明提供了一种射频信号接收机芯片中的低噪声放大器，包括LNA、偏置电路、输入输出匹配电路；LNA采用共源共栅结构，用于对接收的微弱射频信号进行滤波和放大；偏置电路用于为LNA提供电压或电流；偏置电路采用与绝对温度成正比的CMOS电流源，通过两位二进制位控制，输出四种不同的偏置电流；输入输出匹配电路，用于对输入输出端口进行50Ω匹配。本发明具有噪声系数小、增益适中、功耗小、电路面积小的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于射频信号接收机芯片中的低噪声放大器，特别适用于全球定位系统接收机中应用的单片集成射频芯片。

背景技术

射频信号接收机芯片的主要作用是将从天线接收的射频信号先进行放大，然后下变频到中频范围，再将其采样为数字信号。低噪声放大器是射频芯片中比较重要的一个功能模块，它是一个两端口网络：输入是射频信号，来自接收天线，经过预放大、带通滤波和匹配电路后导入芯片；输出也是射频信号，进入混频器的射频输入端。

传统射频信号接收机芯片中低噪声放大器因其结构特点，无法同时满足低噪声、增益适中以及功耗小的应用需求。例如，采用电阻反馈型结构LNA的低噪声放大器，虽然能实现平坦的增益和较好的带宽，但是噪声性能很差；采用共栅结构的LNA的低噪声放大器，虽然可以实现输入匹配满足宽带匹配，但是噪声性能随器件沟道长度变得很差；采用输入端并联电阻结构的LNA的低噪声放大器，当频率不高时能提供良好的输入匹配，由于引入电阻噪声，性能随频率的变化而恶化；采用源简并电感的共源LNA的低噪声放大器，虽然能够得到较好的输入匹配和噪声性能，但其带宽较小，且需要多通道才能实现L1和B1频点，结构复杂，功耗较大。

发明内容

为了解决传统射频信号接收机芯片中低噪声放大器无法同时兼顾低噪声、增益、带宽、功耗等多方面应用需求的技术问题，本发明提供了一种射频信号接收机芯片中的低噪声放大器，具有噪声系数小、增益适中、结构简单、功耗小的优点。

本发明的技术方案是：

一种射频信号接收机芯片中的低噪声放大器，其特殊之处在于，包括：

LNA，采用共源共栅结构，用于对接收的微弱射频信号进行滤波和放大；

偏置电路，用于为LNA提供电压或电流；偏置电路采用与绝对温度成正比的CMOS电流源，通过两位二进制位控制，输出四种不同的偏置电流，防止流片时产生偏差；

输入输出匹配电路，用于对输入输出端口进行50Ω匹配，以使得有用信号反射最小。

进一步地，偏置电路包括运放OP，PMOS管M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、M12、M13、M14、M15，NMOS管M3、M2、M1，PNP三极管Q0、Q1，电阻R1、R2、R3、R4，两个与门and，一个或门or以及三个反相器inv；

第一个与门and的输入端接使能信号EN和模式选择信号MODE，第一个与门and的输出端接第一个反相器inv的输入端和PMOS管M5的栅极，第一个反相器inv的输出端接PMOS管M4的栅极和运放OP的使能信号EN端；PMOS管M4的漏极接NMOS管M3的漏极和栅极，NMOS管M3的源极接NMOS管M2的漏极和栅极，NMOS管M2管的源极接NMOS管M1的漏极和栅极；NMOS管M1的源极同时还接运放OP的VIN1端、电阻R1的一端和PMOS管M6的栅极；

电阻R1的另一端接PNP三极管Q0的发射极；PMOS管M6的栅极分别接PMOS管M5的漏极、运放OP的VOUT端和PMOS管M7～M12的栅极；运放OP的VDD端分别接PMOS管M4～M11的源极、M12的源漏极和电源电压BIAS_VDD；