CN103684275B - 基于噪声抵消结构的低噪声放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于噪声抵消结构的低噪声放大器，主要解决了现有技术中存在的低噪声放大器的噪声系数较高，不能较高的满足系统要求的问题。该基于噪声抵消结构的低噪声放大器，包括场效应管M1，连接于场效应管M1源极的变压器耦合正反馈电路U1，连接于场效应管M1漏极的变压器耦合正反馈电路U2，栅极连接于场效应管M1的源极和变压器耦合正反馈电路U1之间的场效应管M3，源极与场效应管M3的源极相连、栅极连接于场效应管M1的漏极和变压器耦合正反馈电路U2之间的场效应管M2，栅极连接于场效应管M3和场效应管M2的源极之间的场效应管M4。通过上述方案，本发明达到了有效降低噪声系数，且性价比较高的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

基于噪声抵消结构的低噪声放大器
技术领域
本发明涉及一种低噪声放大器，具体地说，是涉及一种基于噪声抵消结构的低噪声放大器。
背景技术
低噪声放大器作为无线接收机的第一级，对整个无线接收系统的性能具有绝对性的影响。传统的毫米波低噪声放大器都是采用简单的共源、共栅以及cascode等结构，虽然该种结构具有较好的增益和输入，但噪声系数较高，不能较好的满足系统要求。因此发明创造一种合理的毫米波噪声抵消低噪声放大器结构为实际所需。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于噪声抵消结构的低噪声放大器，主要解决现有技术中存在的低噪声放大器的噪声系数较高，不能较高的满足系统要求的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
基于噪声抵消结构的低噪声放大器，包括场效应管M1，连接于场效应管M1源极的变压器耦合正反馈电路U1，连接于场效应管M1漏极的变压器耦合正反馈电路U2，栅极连接于场效应管M1的源极和变压器耦合正反馈电路U1之间的场效应管M3，源极与场效应管M3的源极相连、栅极连接于场效应管M1的漏极和变压器耦合正反馈电路U2之间的场效应管M2，栅极连接于场效应管M3和场效应管M2的源极之间的场效应管M4。
进一步地，所述场效应管M2的漏极与地之间连接有变压器耦合负反馈电路U4。
更进一步地，所述场效应管M3的源极和变压器耦合正反馈电路U1连接场效应管M1源极一端相对的另一端之间连接有变压器耦合负反馈电路U3。
具体地说，所述场效应管M4的漏极接地、源极连接有变压器耦合负反馈电路U5，所述变压器耦合负反馈电路U5一端与场效应管M4的源极相连、另一端与变压器耦合正反馈电路U1连接场效应管M1源极一端相对的另一端相连。
为了提高应用的可靠性，所述场效应管M1的源极与场效应管M3的栅极之间、场效应管M1的漏极与场效应管M2的栅极之间、场效应管M2的源极与场效应管M4的栅极之间均连接有耦合电容。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的噪声抵消低噪声放大器方案在维持增益、匹配等参数合理的情况下，首次在毫米波频段利用噪声抵消技术，有效改善了低噪声放大器的噪声系数，且结构设计巧妙，所使用元器件较少，成型后体积小巧，符合实际需求。
（2）本发明通过对放大器电路的巧妙设计，将输入信号分两路，第一路由共栅结构放大，并在源极和漏级用变压器耦合正反馈实现共源级噪声减弱；第二路采用变压器反馈式的共源结构进行放大，由于两路信号的噪声电流方向相反，因此可以在连接处形成噪声抵消，实现增益的叠加，如此设计使得本发明能够在毫米波频段结合正负电压反馈实现噪声抵消，从而降低低噪声放大器，乃至整个接收机的噪声系数，降噪效果十分良好。
（3）本发明中，共源结构的输入信号在漏极和源极采用变压器耦合负反馈，变压器耦合负反馈结构的设计能够有效消除密勒电容的影响，使输入匹配不受后级电路的影响，同时对信号进行放大，有效确保了本放大器的工作性能。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
为了解决毫米波频段低噪声放大器噪声系数太大的问题，本发明公开了一种能在毫米波频段实现噪声抵消，降低放大器噪声系数的基于噪声抵消结构的低噪声放大器，其通过对多个场效应管及变压器耦合正、负反馈电路的巧妙设计，实现对噪声的抵消，它们主要构成以下部分：
输入匹配级，利用共栅结构变压器的原线圈、共栅极MOS管（场效应管）和共源结构变压器的原线圈、共源极MOS管实现输入匹配；
输入信号的第一路，用共栅结构进行放大，并在漏极和源极采用变压器耦合正反馈实现共源结构噪声减弱；
输入信号的第二路，输入信号在漏极和源极采用变压器耦合负反馈来消除密勒电容的影响，使输入匹配不受后级电路的影响，同时对信号进行放大；
第一路的输出通过一个共栅结构连接至第二路的漏级，由于两路信号的噪声电流方向相反，在连接处形成噪声抵消，因而可以实现增益的叠加和噪声的抵消；
合并后的信号经过一个共源结构的MOS管实现输出匹配。
为了更好地阐述本发明，现以毫米波噪声抵消低噪声放大器方案为例，如图1所示，该低噪声放大器包括：输入匹配级、第一路变压器耦合正反馈共栅结构（图1中的1区）、第二路变压器负反馈共源结构（图1中的2区）、信号电压及噪声电压转电流结构（图1中的3区），以及场效应管源极跟随器结构（图1中的4区），K1和K2指信号流向。
输入匹配级由图1中的1区和图1中的2区所示的共栅与共源结构共同实现，其为整个放大器输入端实现匹配；图1中的1区由场效应管晶体管和变压器构成，输入和输出实现正反馈，这种结构不仅为信号提供增益而且能够实现噪声减弱；图1中的2区采用了变压器耦合负反馈共源结构，它由一个变压器以及场效应晶体管组成，其为第二路信号提高增益，同时采用变压器结构能消除MOS管的密勒效应，使输入匹配不受后级电路的影响；图1中的3区采用的是共栅结构，该部分的功能将信号电压及噪声电压转化为电流；图1中的4区采用的是source follower 即场效应管源极跟随结构，实现输出匹配。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims (3)

1.基于噪声抵消结构的低噪声放大器，其特征在于，包括场效应管M1，连接于场效应管M1源极的变压器耦合正反馈电路U1，连接于场效应管M1漏极的变压器耦合正反馈电路U2，栅极连接于场效应管M1的源极和变压器耦合正反馈电路U1之间的场效应管M3，源极与场效应管M3的源极相连、栅极连接于场效应管M1的漏极和变压器耦合正反馈电路U2之间的场效应管M2，栅极连接于场效应管M3和场效应管M2的源极之间的场效应管M4；
所述场效应管M2的漏极与地之间连接有变压器耦合负反馈电路U4；
所述场效应管M3的源极和变压器耦合正反馈电路U1连接场效应管M1源极一端相对的另一端之间连接有变压器耦合负反馈电路U3。
2.根据权利要求1所述的基于噪声抵消结构的低噪声放大器，其特征在于，所述场效应管M4的漏极接地、源极连接有变压器耦合负反馈电路U5，所述变压器耦合负反馈电路U5一端与场效应管M4的源极相连、另一端与变压器耦合正反馈电路U1连接场效应管M1源极一端相对的另一端相连。
3.根据权利要求2所述的基于噪声抵消结构的低噪声放大器，其特征在于，所述场效应管M1的源极与场效应管M3的栅极之间、场效应管M1的漏极与场效应管M2的栅极之间、场效应管M2的源极与场效应管M4的栅极之间均连接有耦合电容。
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