[发明专利]一种宽频高增益低噪声放大器

说明书

本发明公开了一种宽频高增益低噪声放大器，包含：放大级电路、缓冲级电路、输出级电路和反馈电路，所述放大级电路依序通过所述缓冲级电路、输出级电路产生输出信号；所述放大级电路采用共源共栅电阻反馈放大结构，所述共源共栅电阻反馈放大结构包括共源共栅放大器、场效应晶体管M1和反馈电阻Rf，所述场效应晶体管M1的栅极用于连接输入信号，所述场效应晶体管M1的源极接地，所述场效应晶体管M1的漏极与所述共源共栅放大器连接。本发明在实现宽频匹配的同时，能够满足高增益和低噪声系数，同时实现输入输出同时匹配，且输入输出无需匹配网络结构，应用简单，且采用无电感元件设计来降低成本与芯片面积。

技术领域

本发明涉及射频信号接收技术领域，尤指一种宽频高增益低噪声放大器。

背景技术

随着无线通信行业的不断发展，人们对无线通讯设备应用越来越广泛，如北斗导航、医疗卫生、智能家居以及工程建造等领域。为了满足不同场景下的应用与需求，移动终端逐渐趋向于多功能化、集成化与小型化。由于不同的应用中无线通信标准不同，往往需要多个频段进行收发,因此使得射频收发机的频率宽带成为讨论的焦点。

低噪声放大器处于全球导航卫星系统接收机的最前端，其性能直接影响着整个接收机的性能，其主要作用就是接收来自天线的高频信号，对其进行放大，由于接收的天线信号非常微弱，受周围环境的影响，特别容易被覆盖，因此要求低噪声放大器具有极低的噪声系数、较高的增益和良好的阻抗匹配。

目前常见的低噪声放大器拓扑结构有输入端并联电阻的共源放大结构、共栅放大结构，并-串联电阻反馈结构及源极并电感型共源放大结构四种，其中输入端并联电阻的共源放大结构可以直接提供50欧姆的输入阻抗，实现宽带，但增益只有普通的共源放大的一半，同时输入端并联电阻，引入一个与源电阻一样大小的热噪声，噪声性能差；共栅放大结构利用共栅放大器的输入阻抗来实现输入阻抗匹配，但g_m受到限制，噪声系数差,且需要电感元件。相比前两种，后两种结构在低噪声放大器中应用比较广泛。例如，马雨生等人基于0.18um CMOS 工艺提出一种应用于GNSS全频段的低噪声放大器，工作在1.1-1.7GHz,系统增益大于25dB，噪声系数小于1.75dB，该放大器采用源极电感负反馈结构的共源共栅放大器和共源放大的两级结构，实现了高增益和低噪声系数，但其需要极其复杂的输入匹配，级间匹配和输出匹配网络，电感元件极多，极大的增加芯片的面积和应用成本。2017年杨晶等人采用电阻并联反馈结构提出一种北斗地面接收机高增益宽频带CMOS低噪声放大器，该放大器在1G-2GHz内，最大增益为15dB，噪声系数最小为2.7dB，其为了实现宽频，在增益与噪声系数间进行折中，增益较高，但噪声系数大，且含有电感元件，需要额外输入匹配网络进行匹配。

发明内容

为解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种宽频高增益低噪声放大器，其在实现宽频匹配的同时，能够满足高增益和低噪声系数，且采用无电感元件设计来降低成本与芯片面积；另外，其输入输出无需匹配网络匹配，极大的简化应用，降低成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种宽频高增益低噪声放大器，包含：放大级电路、缓冲级电路、输出级电路和反馈电路，所述放大级电路用接收输入信号，所述输出级电路用于连接负载，所述放大级电路依序通过所述缓冲级电路、输出级电路产生输出信号，所述反馈电路用于将所述放大级电路的输出端反馈回所述放大级电路的输入端；

所述放大级电路采用共源共栅电阻反馈放大结构，所述共源共栅电阻反馈放大结构包括共源共栅放大器、场效应晶体管M1和反馈电阻Rf，所述场效应晶体管M1的栅极用于连接输入信号，所述场效应晶体管M1的源极接地，所述场效应晶体管M1的漏极与所述共源共栅放大器连接。