CN105141263A - 一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器 - Google Patents
一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105141263A CN105141263A CN201510628286.2A CN201510628286A CN105141263A CN 105141263 A CN105141263 A CN 105141263A CN 201510628286 A CN201510628286 A CN 201510628286A CN 105141263 A CN105141263 A CN 105141263A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transistor
- input
- electric capacity
- amplifier
- inductance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器,多频段低噪声放大器电路采用两个输入端,两个输入端分别为两个不同的频段,一个为高频段,一个为低频段,同时在每一个输入端设有电感、电容与晶体管,由电感、电容,以及晶体管的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,并在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段,同时采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽;在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
Description
技术领域
本发明涉及到一种电子元器件及其工作方法,具体涉及一种应用于多模多频段无线通信系统的低噪声放大器及其低噪声放大器法,属无线通信系统技术领域。
背景技术:
目前,移动通信发展的一个重要趋势是单个通信终端可以兼容多种通信标准,比如目前广泛应用的第三代(3G)蜂窝移动通信系统与蓝牙(Bluetooth)或无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)等无线通信系统的集成就是典型的案例。因此实现一款高性能的多频段兼容的接收模块,对于这多种通信模式集成的系统,将可以显著降低多模块组装成本,从而拓宽产品的应用范围。
在无线通信系统中,接收机都使用了低噪声放大器(LNA)。而多个通信标准和频段,则需要多个LNA模块;以双频段低噪声放大器为例,分析电路结构。双频段低噪声放大器主要有两种结构。第一种结构是设计两个单独的LNA并联;另外一种结构是通过低噪声放大器内部使能端来控制其分别工作在两个频段。这两种结构的特点是:
(1)多个单独的LNA并联结构:多个单独的LNA分别工作在多个不同的频段,然后通过开关来选择,这种结构的优点是多个频段的信号不会相互影响,而且单独的LNA的性能可以设计的比较好,然而功耗和模块面积较大;
(2)使用使能端控制的低噪声放大器:和第一种结构相比,可以节省10%~50%的面积,所以成本下降。使用内部使能端控制的低噪声放大器又可以分为两种形式:一种形式是单输入多输出低噪声放大器结构,即采用一个共同的输入端,但针对不同的工作频段,有多个输出端。另外一种更广泛应用的是多输入单输出低噪声放大器结构,即有一个共同的输出端,但针对不同的工作频段,有多个输入端。相当于里面有部分电路是公用的,有某些不同的子电路是用于不同的工作频段的。
在现有的技术中,主要采用使用内部使能端控制的低噪声放大器结构。其拓扑结构主要有两种形式;一种是采用开关切换谐振网络以调节输出匹配,从而使输出匹配网络谐振在两个不同的频段;另一种是采用开关控制输入匹配网络,使其在两个频段内切换;其中前面所采用的是开关切换输出谐振网络的双频段低噪声放大器结构,其优点是既可以通过匹配输人电路来获得最优噪声系数,还可防止两个频段信号之间的相互干扰。选频通过一个使用开关振荡器的双频LNA拓扑结构实现。缺点是晶体管开关会引入寄生电阻和电容,使电感的品质因子Q值下降,对受调节回路造成影响,一般应用于相对较窄的带宽。而后一种是采用开关控制输入匹配网络的双频段低噪声放大器,所采用的电路有两种,一种是实现了连续调节输入匹配网络,能达到相对较宽的带宽。缺点是输入匹配网络复杂,在0.13μmCMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)工艺下噪声系数是3.2–3.7dB,噪声系数大;另一种是噪声系数较低(低于2.5dB),增益高(大于等于15dB),容易实现。缺点是只能窄带应用,不能用于宽带传输系统。
所以,如何针对多模式系统,设计一种多频段低噪声放大器,在较宽的输入频率范围内,可以工作在多个频段,使其能够应用于多模式多频段通信系统,并且针对目前主流的宽带通信标准,使噪声系数、增益、输入输出匹配的技术指标都有一定程度的提高,成为一个重要的开发课题。
通过检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道,与本发明有一定关系的专利和论文主要有以下几个:
1、专利号为CN201210164669,名称为“一种多标准、多频段低噪声放大器”的发明专利,该专利公开了一种多标准、多频段的CMOS差分低噪声放大器可应用于13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz五个频率的多标准、多频段接收机前端电路中。主要由输入阻抗匹配网络,带源极电感负反馈共源共栅放大电路,输出阻抗匹配网络组成。其中输入阻抗匹配网络由开关控制的电容阵列组成;放大电路使用源极电感负反馈保证电路的高线性度和低噪声;输出阻抗匹配网络使用LC谐振网络并联电阻构成,实现了输出阻抗匹配。匹配电容使用MOS电容,电感使用有源电感,减小了芯片面积,降低了工艺的复杂度。多标准、多频段的CMOS差分低噪声放大器可实现不同频率下的阻抗匹配,对输入信号进行选择性放大。
2、专利号为CN201210577130,名称为“差分式低噪声并行多频放大器”的发明专利,该专利公开了一种差分式低噪声并行多频放大器,其包含一多频段LNA输入匹配网络,一差分放大结构,一电容交叉耦合结构和一多频段LNA输出匹配网络。电路的主结构是差分放大结构,实现电路的放大功能;多频段LNA输入输出匹配网络保证电路能够在双中心频段内具有良好的电路匹配;电容交叉耦合结构用于拓宽放大器的工作频带,使电路实现以双频为中心的多频段放大功能,并能有效抑制共源管的栅漏寄生电容。
3、专利号为CN201110457112,名称为“一种数字电视调谐器接收机系统”的发明专利,该专利公开了一种数字电视调谐器接收机系统,包括:全带天线,设置于芯片外部;可变增益低噪声放大器,连接于所述全带天线;多模混频器,连接于所述可变增益低噪声放大器;后混频放大器和射频前端增益控制模块,连接于所述多模混频器;低通滤波器和可变增益放大器,所述低通滤波器连接于所述后混频放大器,所述可变增益放大器连接于所述低通滤波器;频率综合器,连接于所述多模混频器。
4、殷吉辉,杨华中,“一种双频段CMOS低噪声放大器”,微电子学,Vol.37,No.3,Jun.2007,该论文公开了一种是采用开关切换谐振网络以调节输出匹配,从而使输出匹配网络谐振在两个不同的频段的技术方案。
5、Sang-SunYooandHyung-JounYoo,“ACompactDual-bandLNAUsingSelf-matchedCapacitor”,IEEEInternationalWorkshoponRadio-FrequencyIntegrationTechnology,Dec.9-11,2007,该论文也公开了一种是采用开关切换谐振网络以调节输出匹配,从而使输出匹配网络谐振在两个不同的频段的技术方案。
6、MohamedEl-Nozahi,StudentMember,IEEE,EdgarSánchez-Sinencio,Fellow,IEEE,andKamranEntesari,Member,IEEE,“ACMOSLow-NoiseAmplifierWithReconfigurableInputMatchingNetwork”IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.57,NO.5,MAY2009,该论文公开了一种采用开关控制输入匹配网络,使其在两个频段内切换的技术方法。
7、VojkanVidojkovic,JohanvanderTang,EricHanssen,ArjanLeeuwenburghandArthurvanRoermund,“FULLY-INTEGRATEDDECT/BLUETOOTHMULTI-BANDLNAIN0.18μmCMOS”,IEEE,该论文也公开了一种采用开关控制输入匹配网络,使其在两个频段内切换的技术方法。
上述这些专利和论文虽然都涉及到多频段低噪声放大器,也提出了一些技术性的改进,但是都没提出如何针对多模式系统,设计一种多频段低噪声放大器,在较宽的输入频率范围内,可以工作在多个频段,使其能够应用于多模式多频段通信系统,并且针对目前主流的宽带通信标准,使噪声系数、增益、输入输出匹配的技术指标都有一定程度的提高,因此仍有待进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有多频段低噪声放大器所存在的不足,提出一种新的多频段低噪声放大器及其多频段低噪声放大方法,该多频段低噪声放大器及其多频段低噪声放大方法可以有效实现一种多频段低噪声放大器,在较宽的输入频率范围内,可以工作在多个频段,使其能够应用于多模式多频段通信系统,并能使噪声系数、增益、输入输出匹配的技术指标都有一定程度的提高。
为了达到这一目的,本发明提供了一种多频段低噪声放大方法,采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽;在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段,在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
进一步地,所述的两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽是在多频段低噪声放大电路中设置两个输入端,两个输入端分别为两个不同的频段,一个为高频段,一个为低频段,同时在每一个输入端设有电感、电容与晶体管,由电感、电容,以及晶体管的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,并在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段。
进一步地,所述的两个输入端一个输入端依次串联连接电感L1,电容C1,晶体管M1栅极,电感L1两端并联电容C4,电感L1、电容C1和电容C4与晶体管M1的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,在较高频率附近匹配50Ω输入阻抗;另一个输入端依次串联连接电感L2,电容C3,晶体管M2栅极,电感L2两端并联电容C5,电感L2、电容C3和电容C5与晶体管M2的输入阻抗共同构成另一个输入串联匹配网络,在较低频率附近匹配50Ω输入阻抗;通过两个输入串联匹配网络中的无源器件的值分别使两个输入串联匹配网络分别工作在较高频率或较低频段。
一种实现上述多频段低噪声放大方法的多频段低噪声放大器,多频段低噪声放大器电路采用两个输入端,两个输入端分别为两个不同的频段,一个为高频段,一个为低频段,同时在每一个输入端设有电感、电容与晶体管,由电感、电容,以及晶体管的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,并在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段,同时采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽;在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
进一步地,所述的两个输入端一个输入端依次串联连接电感L1,电容C1,晶体管M1栅极,电感L1两端并联电容C4,电感L1、电容C1和电容C4与晶体管M1的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,在较高频率附近匹配50Ω输入阻抗;另一个输入端依次串联连接电感L2,电容C3,晶体管M2栅极,电感L2两端并联电容C5,电感L2、电容C3和电容C5与晶体管M2的输入阻抗共同构成另一个输入串联匹配网络,在较低频率附近匹配50Ω输入阻抗;通过两个输入串联匹配网络中的无源器件的值分别使两个输入串联匹配网络分别工作在较高频率或较低频段。
进一步地,所述的晶体管M1,M2是放大管,放大晶体管M1与M2的漏极相连且连接晶体管M3的源级,晶体管M3分别与M1,M2构成共源共栅结构;共源共栅结构能够提高放大器的输出阻抗;给放大管一个低阻抗负载,使得放大管的增益比较低,降低了放大管的Miller效应对放大器性能的影响;提高了反向隔离度,减弱了本振信号的泄露,同时使放大器成为一个单向化放大器,简化设计并避免了稳定性问题;同时电容Cext1,Cext2跨接两个放大管M1与M2的栅源端,用于噪声匹配,对降低低噪声放大器的噪声系数有很大的贡献。
进一步地,所述的一个输入端的放大晶体管M1栅极连接电阻R3,R3的另一端连接开关晶体管M6的源极,另一个输入端的放大晶体管M2栅极连接金属R4,R4的另一端连接开关晶体管M7的源极,可变电阻R1和R2串联连接,R1一端连接电源VDD,另一端连接R2与M6和M7的漏极,R2另一端接地;可变电阻R1,R2是分压电阻,通过外接信号改变电阻值,提供偏置电压。
进一步地,所述的晶体管M6,M7用作开关,栅极接控制信号,用于控制多频段低噪声放大器双输入端的切换工作。
进一步地,所述的两个输入端的放大晶体管M1与M2的漏极相连且连接晶体管M3的源级,晶体管M3的漏级依次连接电感LL1、LL2与电源VDD,电感LL1两端分别并联可调电容CL1与CL3,电感LL2两端分别并联可调电容CL2与CL4。
进一步地,所述的电感LL1,LL2与电容CL1,CL2,CL3,CL4构成两个并联谐振网络;电容CL1,CL2,CL3,CL4是可变电容,通过调整电容CL1,CL2,CL3,CL4改变两个谐振网络的谐振频率。相对于一个并联谐振网路而言,两个并联谐振网络有助于拓展带宽,从而在相对较宽的频段内满足增益要求。
进一步地,在电容Cext1与开关管晶体管M6串接有电阻R3;在电容Cext2与开关管晶体管M7串接有电阻R4;电阻R3,R4为大阻值电阻,作用是在开关管晶体管M6,M7处于导通状态时,减小支路电流以减小对偏置电路的影响,并减小对噪声系数的影响;输出端的晶体管M4和M5构成源级跟随器,用来驱动50Ω的负载终端。
本发明的优点在于,
本发明的多频段低噪声放大器,电路结构采用两个输入端,通过输入匹配网络的设计,两个输入端分别设计工作在较高和较低频段,利于实现较好的频段匹配,提升电路性能。通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件可使放大器工作在多个不同频段。同时采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽。在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
作为对比,两种目前已经发表的双频段LNA电路拓扑结构,即共源共栅源级负反馈结构和输入匹配连续调节结构,分别由参考文献4,6给出。同这两种结构相比,本结构的创造性主要是针对相对高低的两种频带应用,利用双输入端分别做了高频和低频的输入匹配,并采用连个并联LC谐振网络串联的形式增加带宽,同时工作频段可通过可调器件控制。通过输入匹配网络的设计,两个输入端分别设计工作在较高和较低频段,利于实现较好的频段匹配,提升电路性能。
附图说明
图1是本发明的电路拓扑图;
图2是利用仿真工具Cadence-SpectreRF,在3.4-3.6GHz频段内得到的NF的仿真结果;
图3是利用仿真工具Cadence-SpectreRF,在4.2-4.8GHz频段内得到的NF的仿真结果;
图4是利用仿真工具Cadence-SpectreRF,在3.4-3.6GHz和4.2-4.8GHz频段内得到的S11的仿真结果;
图5是利用仿真工具Cadence-SpectreRF,在3.4-3.6GHz和4.2-4.8GHz频段内得到的S21的仿真结果;
图6是利用仿真工具Cadence-SpectreRF,在3.4-3.6GHz和4.2-4.8GHz频段内得到的S22的仿真结果。
图1中:
11,21–输入端口
12–电感L1
13–电容C1
14–电容Cext1
15–电容C4
16–电容C5
22–电感L2
23–电容C3
24-电容Cext2
30–电感LS
31–晶体管M1
32–晶体管M2
33–晶体管M3
35–电感LL1
36-电容CL1
37-电容CL2
38–电感LL2
39-电容C22
40-电容CL4
41–控制端
42–晶体管M6
43–电阻R3
51–控制端
52–晶体管M7
53–电阻R4
61-电阻R1
62-电阻R2
70–电源Vdd
71–晶体管M4
72–晶体管M5。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
通过附图1可以看出,本发明涉及一种多频段低噪声放大器,多频段低噪声放大器电路采用两个输入端11和21,两个输入端11和21分别为两个不同的频段,一个为高频段,一个为低频段,同时在每一个输入端设有电感、电容与晶体管,由电感、电容,以及晶体管的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,并在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段,同时采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽;在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
进一步地,所述的两个输入端一个输入端依次串联连接电感12,电容13,晶体管31栅极,电感12两端并联电容15,电感12、电容13和电容15与晶体管31的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,在较高频率附近匹配50Ω输入阻抗;另一个输入端依次串联连接电感22,电容23,晶体管32栅极,电感22两端并联电容16,电感22、电容23和电容16与晶体管32的输入阻抗共同构成另一个输入串联匹配网络,在较低频率附近匹配50Ω输入阻抗;通过两个输入串联匹配网络中的无源器件的值分别使两个输入串联匹配网络分别工作在较高频率或较低频段。
进一步地,所述的晶体管31和32是放大管晶体管,晶体管31与32的漏极相连且连接晶体管33的源级,晶体管33分别与晶体管31和32构成共源共栅结构;共源共栅结构能够提高放大器的输出阻抗;给放大管一个低阻抗负载,使得放大管的增益比较低,降低了放大管的Miller效应对放大器性能的影响;提高了反向隔离度,减弱了本振信号的泄露,同时使放大器成为一个单向化放大器,简化设计并避免了稳定性问题;同时电容14和24跨接两个晶体管31与32的栅源端,用于噪声匹配,对降低低噪声放大器的噪声系数有很大的贡献。
进一步地,所述的一个输入端的晶体管31栅极连接电阻43,电阻43的另一端连接开关晶体管42的源极,另一个输入端的放大晶体管32栅极连接电阻53,电阻53的另一端连接开关晶体管52的源极,可变电阻61和62串联连接,可变电阻61一端连接电源70,另一端连接可变电阻62与开关晶体管42和开关晶体管52的漏极,可变电阻62另一端接地;可变电阻61和可变电阻62是分压电阻,通过外接信号改变电阻值,提供偏置电压。
进一步地,所述的晶体管42,开关晶体管52用作开关,栅极接控制信号,用于控制多频段低噪声放大器双输入端的切换工作。
进一步地,所述的两个输入端的放大晶体管31与32的漏极相连且连接晶体管33的源级,晶体管33的漏级依次连接电感35和38与电源70,电感35两端分别并联可调电容36与37,电感38两端分别并联可调电容39与40。
进一步地,所述的电感35和38与电容36、39、37和40构成两个并联谐振网络;电容36、39、37和40是可变电容,通过调整电容36、39、37和40改变两个谐振网络的谐振频率。相对于一个并联谐振网路而言,两个并联谐振网络有助于拓展带宽,从而在相对较宽的频段内满足增益要求。
进一步地,在电容14与开关管晶体管42串接有电阻43;在电容24与开关管晶体管52串接有电阻53;电阻43和53为大阻值电阻,作用是在开关管晶体管42和52处于导通状态时,减小支路电流以减小对偏置电路的影响,并减小对噪声系数的影响;输出端的晶体管71和72构成源级跟随器,用来驱动50Ω的负载终端。
图1的电路拓扑图可分为以下五部分:
第一部分包括电感30,电感12和22和电容13、23、14和24。电感12、22和电容13、23、15和16及电感30,用于输入阻抗匹配;电容14和24跨接两个放大晶体管的栅源端,用于最佳噪声匹配。
第二部分包括晶体管31、32和33,电感35和38以及电容36、37、37和40。晶体管31和32是放大管晶体管,晶体管33分别与31和32构成共源共栅结构;电感35和38与电容36、37、37和40构成两个并联谐振网络,电容36、37、37和40是两个可变电容,用外接信号控制其电容值。
第三部分包括可变电阻61和62,为偏置电路部分。
第四部分包括晶体管42和52和电阻43和53。晶体管42和52是开关管,栅极接控制信号,用于控制多频段低噪声放大器双输入端的工作;电阻43和53的作用是在开关管晶体管42和52处于导通状态时,减小支路电流以减小对偏置电路的影响,并可用于减小对噪声系数的影响。
第五部分包括晶体管71和72。晶体管71和72用来构成源级跟随器,驱动50Ω的负载终端。
上述所列实施例,只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述;显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
通过上述实施例可以看出,本发明还涉及一种多频段低噪声放大方法,采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽;在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段,在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
进一步地,所述的两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽是在多频段低噪声放大电路中设置两个输入端,两个输入端分别为两个不同的频段,一个为高频段,一个为低频段,同时在每一个输入端设有电感、电容与晶体管,由电感、电容,以及晶体管的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,并在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段。
进一步地,所述的两个输入端一个输入端依次串联连接电感12,电容13,晶体管31栅极,电感12两端并联电容15,电感L1、电容13和电容15与晶体管31的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,在较高频率附近匹配50Ω输入阻抗;另一个输入端依次串联连接电感22,电容23,晶体管32栅极,电感22两端并联电容16,电感22、电容23和电容16与晶体管32的输入阻抗共同构成另一个输入串联匹配网络,在较低频率附近匹配50Ω输入阻抗;通过两个输入串联匹配网络中的无源器件的值分别使两个输入串联匹配网络分别工作在较高频率或较低频段。
本发明的优点在于:
本发明的多频段低噪声放大器,电路结构采用两个输入端,通过输入匹配网络的设计,两个输入端分别设计工作在较高和较低频段,利于实现较好的频段匹配,提升电路性能。通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件可使放大器工作在多个不同频段。同时采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽。在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
作为对比,两种目前已经发表的双频段LNA电路拓扑结构,即共源共栅源级负反馈结构和输入匹配连续调节结构,分别由参考文献4,6给出。同这两种结构相比,本结构的创造性主要是针对相对高低的两种频带应用,利用双输入端分别做了高频和低频的输入匹配,并采用连个并联LC谐振网络串联的形式增加带宽,同时工作频段可通过可调器件控制。通过输入匹配网络的设计,两个输入端分别设计工作在较高和较低频段,利于实现较好的频段匹配,提升电路性能。
同其它现有技术的结果相比,本发明的性能列表如下。
表1与已发表LNA的性能比较
通过和参考文献比较,我们发现本发明的多频段低噪声放大器结构的性能新颖性如下:与文献4、5、7相比,本设计的设计频带较宽,与窄带应用相比增加了设计难度,并实现了较低的噪声系数,较高的增益,较好的输入输出匹配;与文献6相比,噪声系数明显降低。
Claims (10)
1.一种多频段低噪声放大方法,其特征在于:采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽;在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段,在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
2.如权利要求1所述的多频段低噪声放大方法,其特征在于:所述的两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽是在多频段低噪声放大电路中设置两个输入端,两个输入端分别为两个不同的频段,一个为高频段,一个为低频段,同时在每一个输入端设有电感、电容与晶体管,由电感、电容,以及晶体管的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,并在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段。
3.如权利要求2所述的多频段低噪声放大方法,其特征在于:所述的两个输入端一个输入端依次串联连接电感L1,电容C1,晶体管M1栅极,电感L1两端并联电容C4,电感L1、电容C1和电容C4与晶体管M1的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,在较高频率附近匹配50Ω输入阻抗;另一个输入端依次串联连接电感L2,电容C3,晶体管M2栅极,电感L2两端并联电容C5,电感L2、电容C3和电容C5与晶体管M2的输入阻抗共同构成另一个输入串联匹配网络,在较低频率附近匹配50Ω输入阻抗;通过两个输入串联匹配网络中的无源器件的值分别使两个输入串联匹配网络分别工作在较高频率或较低频段。
4.一种实现权利要求1所述多频段低噪声放大方法的多频段低噪声放大器,多频段低噪声放大器电路采用两个输入端,两个输入端分别为两个不同的频段,一个为高频段,一个为低频段,同时在每一个输入端设有电感、电容与晶体管,由电感、电容,以及晶体管的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,并在电路中设置有可变电容元件,通过调谐输入匹配网络中的可变电容元件使放大器工作在多个不同频段,同时采用两个谐振网络并联的形式来提高增益和拓展带宽;在多个频段内达到了较小的噪声系数和较高的增益,并在多个频段内都实现了输入输出50Ω阻抗匹配。
5.如权利要求4所述的多频段低噪声放大器,其特征在于:所述的两个输入端一个输入端依次串联连接电感L1,电容C1,晶体管M1栅极,电感L1两端并联电容C4,电感L1、电容C1和电容C4与晶体管M1的输入阻抗共同构成一个输入串联匹配网络,在较高频率附近匹配50Ω输入阻抗;另一个输入端依次串联连接电感L2,电容C3,晶体管M2栅极,电感L2两端并联电容C5,电感L2、电容C3和电容C5与晶体管M2的输入阻抗共同构成另一个输入串联匹配网络,在较低频率附近匹配50Ω输入阻抗;通过两个输入串联匹配网络中的无源器件的值分别使两个输入串联匹配网络分别工作在较高频率或较低频段。
6.如权利要求5所述的多频段低噪声放大器,其特征在于:所述的晶体管M1,M2是放大管,放大晶体管M1与M2的漏极相连且连接晶体管M3的源级,晶体管M3分别与M1,M2构成共源共栅结构;共源共栅结构能够提高放大器的输出阻抗;给放大管一个低阻抗负载,使得放大管的增益比较低,降低了放大管的Miller效应对放大器性能的影响;提高了反向隔离度,减弱了本振信号的泄露,同时使放大器成为一个单向化放大器,简化设计并避免了稳定性问题;同时电容Cext1,Cext2跨接两个放大管M1与M2的栅源端,用于噪声匹配,对降低低噪声放大器的噪声系数有很大的贡献。
7.如权利要求6所述的多频段低噪声放大器,其特征在于:所述的一个输入端的放大晶体管M1栅极连接电阻R3,R3的另一端连接开关晶体管M6的源极,另一个输入端的放大晶体管M2栅极连接金属R4,R4的另一端连接开关晶体管M7的源极,可变电阻R1和R2串联连接,R1一端连接电源VDD,另一端连接R2与M6和M7的漏极,R2另一端接地;可变电阻R1,R2是分压电阻,通过外接信号改变电阻值,提供偏置电压。
8.如权利要求7所述的多频段低噪声放大器,其特征在于:所述的晶体管M6,M7用作开关,栅极接控制信号,用于控制多频段低噪声放大器双输入端的切换工作;所述的两个输入端的放大晶体管M1与M2的漏极相连且连接晶体管M3的源级,晶体管M3的漏级依次连接电感LL1、LL2与电源VDD,电感LL1两端分别并联可调电容CL1与CL3,电感LL2两端分别并联可调电容CL2与CL4。
9.如权利要求8所述的多频段低噪声放大器,其特征在于:所述的电感LL1,LL2与电容CL1,CL2,CL3,CL4构成两个并联谐振网络;电容CL1,CL2,CL3,CL4是可变电容,通过调整电容CL1,CL2,CL3,CL4改变两个谐振网络的谐振频率;相对于一个并联谐振网路而言,两个并联谐振网络有助于拓展带宽,从而在相对较宽的频段内满足增益要求。
10.如权利要求9所述的多频段低噪声放大器,其特征在于:在电容Cext1与开关管晶体管M6串接有电阻R3;在电容Cext2与开关管晶体管M7串接有电阻R4;电阻R3,R4为大阻值电阻,作用是在开关管晶体管M6,M7处于导通状态时,减小支路电流以减小对偏置电路的影响,并减小对噪声系数的影响;输出端的晶体管M4和M5构成源级跟随器,用来驱动50Ω的负载终端。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510628286.2A CN105141263A (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510628286.2A CN105141263A (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105141263A true CN105141263A (zh) | 2015-12-09 |
Family
ID=54726504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510628286.2A Pending CN105141263A (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105141263A (zh) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106160673A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-23 | 唯捷创芯(天津)电子技术股份有限公司 | 谐波抑制方法及相应的低噪声放大器、通信终端 |
CN106849882A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-13 | 电子科技大学 | 一种基于人工神经网络的超宽带低噪声放大器 |
CN106953604A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-07-14 | 维沃移动通信有限公司 | 一种低噪声放大器和移动终端 |
CN107493085A (zh) * | 2016-06-10 | 2017-12-19 | 株式会社村田制作所 | 放大器 |
CN107800440A (zh) * | 2016-09-07 | 2018-03-13 | 株式会社村田制作所 | 发送模块及收发模块 |
CN108322191A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-07-24 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种多频段低噪声放大器及放大方法 |
CN108336976A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-07-27 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种多频段低噪声放大器及放大方法 |
CN108809262A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-13 | 清华大学深圳研究生院 | 一种可重构的低功耗低成本支持多频多模的接收机前端 |
CN110417370A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 三星电机株式会社 | 具有多输入多输出(mimo)结构的低噪声放大器电路 |
CN110719074A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-21 | 成都航天科工微电子系统研究院有限公司 | 一种可调谐的宽带低噪声放大器 |
CN111030079A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-04-17 | 锐石创芯(深圳)科技有限公司 | 一种可切换环路增益的供电网络、信号处理系统及应用 |
CN112003575A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-27 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种双频低噪声放大器电路 |
CN112564645A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-03-26 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种多频低噪声放大器 |
WO2024066713A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 深圳飞骧科技股份有限公司 | 多频段可调增益的低噪声放大器 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070024377A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Xuezhen Wang | Impedance matching techiques for multi-band or wideband RF amplifiers and associated amplifier designs |
US20070176686A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Chang-Tsung Fu | Ultra broad-band low noise amplifier utilizing dual feedback technique |
CN102130656A (zh) * | 2010-01-12 | 2011-07-20 | 东南大学 | 新型全集成双频段低噪声放大器集成电路结构 |
CN102684641A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 江南大学 | 一种多标准、多频段低噪声放大器 |
-
2015
- 2015-09-29 CN CN201510628286.2A patent/CN105141263A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070024377A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | Xuezhen Wang | Impedance matching techiques for multi-band or wideband RF amplifiers and associated amplifier designs |
US20070176686A1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-02 | Chang-Tsung Fu | Ultra broad-band low noise amplifier utilizing dual feedback technique |
CN102130656A (zh) * | 2010-01-12 | 2011-07-20 | 东南大学 | 新型全集成双频段低噪声放大器集成电路结构 |
CN102684641A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 江南大学 | 一种多标准、多频段低噪声放大器 |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107493085A (zh) * | 2016-06-10 | 2017-12-19 | 株式会社村田制作所 | 放大器 |
CN106160673A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-23 | 唯捷创芯(天津)电子技术股份有限公司 | 谐波抑制方法及相应的低噪声放大器、通信终端 |
CN107800440A (zh) * | 2016-09-07 | 2018-03-13 | 株式会社村田制作所 | 发送模块及收发模块 |
CN106849882A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-13 | 电子科技大学 | 一种基于人工神经网络的超宽带低噪声放大器 |
CN106953604A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-07-14 | 维沃移动通信有限公司 | 一种低噪声放大器和移动终端 |
CN108322191A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-07-24 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种多频段低噪声放大器及放大方法 |
CN108322191B (zh) * | 2018-02-06 | 2022-03-25 | 广州慧智微电子股份有限公司 | 一种多频段低噪声放大器及放大方法 |
CN108336976A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-07-27 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种多频段低噪声放大器及放大方法 |
CN110417370A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 三星电机株式会社 | 具有多输入多输出(mimo)结构的低噪声放大器电路 |
CN108809262A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-13 | 清华大学深圳研究生院 | 一种可重构的低功耗低成本支持多频多模的接收机前端 |
CN108809262B (zh) * | 2018-06-07 | 2020-09-22 | 清华大学深圳研究生院 | 一种可重构的低功耗低成本支持多频多模的接收机前端 |
CN110719074A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-21 | 成都航天科工微电子系统研究院有限公司 | 一种可调谐的宽带低噪声放大器 |
CN110719074B (zh) * | 2019-09-23 | 2023-06-20 | 航天科工微电子系统研究院有限公司 | 一种可调谐的宽带低噪声放大器 |
CN111030079A (zh) * | 2020-03-06 | 2020-04-17 | 锐石创芯(深圳)科技有限公司 | 一种可切换环路增益的供电网络、信号处理系统及应用 |
CN111030079B (zh) * | 2020-03-06 | 2020-07-10 | 锐石创芯(深圳)科技有限公司 | 一种可切换环路增益的供电网络及信号处理系统 |
WO2022042114A1 (zh) * | 2020-08-25 | 2022-03-03 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种双频低噪声放大器电路 |
CN112003575A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-27 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种双频低噪声放大器电路 |
CN112564645A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-03-26 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种多频低噪声放大器 |
CN112564645B (zh) * | 2021-02-18 | 2021-05-28 | 广州慧智微电子有限公司 | 一种多频低噪声放大器 |
WO2022174631A1 (zh) * | 2021-02-18 | 2022-08-25 | 广州慧智微电子股份有限公司 | 一种多频低噪声放大器 |
WO2024066713A1 (zh) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 深圳飞骧科技股份有限公司 | 多频段可调增益的低噪声放大器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105141263A (zh) | 一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器 | |
US7092691B2 (en) | Switchless multi-resonant, multi-band power amplifier | |
CN102340288B (zh) | 一种具有阻抗匹配的射频集成带通滤波器 | |
CN101167245B (zh) | 基于差分电感器的低噪声放大器 | |
CN101834576B (zh) | 多模可调谐cmos差分低噪声放大器 | |
CN103532493B (zh) | 一种低功耗高增益宽带混频器 | |
CN102340294B (zh) | 一种四阶有源lc射频带通滤波器 | |
US6850753B2 (en) | Tunable low noise amplifier and current-reused mixer for a low power RF application | |
CN108336976B (zh) | 一种多频段低噪声放大器及放大方法 | |
CN102130656B (zh) | 新型全集成双频段低噪声放大器集成电路结构 | |
CN110719074B (zh) | 一种可调谐的宽带低噪声放大器 | |
CN108683409B (zh) | 一种功率混频器电路 | |
CN112204890B (zh) | 用于多带毫米波5g通信的发送和接收开关和宽带功率放大器匹配网络 | |
CN110120790B (zh) | 用于多频带毫米波5g通信的宽带功率放大器和匹配网络 | |
CN100361398C (zh) | 用于多频带射频装置的阻抗匹配电路 | |
CN102868377A (zh) | 一种基于可控有源电感的全3g cmos差分低噪声放大器 | |
US20090115525A1 (en) | Frequency tunable low noise amplifier | |
CN107196611A (zh) | 宽带单端转差分低噪声放大器 | |
US20070066256A1 (en) | Apparatus and method for receiving multi band signals in a mobile communication system | |
CN113783538A (zh) | 一种cmos低噪声放大器 | |
CN113644883A (zh) | 一种宽带频率可重构功率放大器 | |
Aneja et al. | Multiband LNAs for software-defined radios: recent advances in the design of multiband reconfigurable LNAs for SDRs in CMOS, microwave integrated circuits technology | |
CN102130654A (zh) | 双频段可重构混频器集成电路芯片 | |
CN102158179B (zh) | 一种采用正反馈和负反馈结构的多模低噪声放大器 | |
CN202772848U (zh) | 一种基于可控有源电感的全3g cmos差分低噪声放大器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151209 |