CN109921747B - 宽带低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽带低噪声放大器，包括三个以上奇数个级联增益单元，所述级联增益单元包括级联的第一级增益单元、中间级增益单元和末级增益单元，所述第一级增益单元的输入端与所述末级增益单元的输入端之间连接有噪声消除电路，所述第一级增益单元的输入端连接射频信号输入端，所述末级增益单元的输出端连接射频信号输出端。本发明能够提高射频信号带宽及增益、消除噪声信号。

Description

宽带低噪声放大器

技术领域

本发明涉及射频技术领域，特别涉及一种宽带低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)作为射频前端集成电路设计的关键模块，是无线通信系统中接收机的基本部件。低噪声放大器根据带宽的覆盖范围分为窄带低噪声放大器和宽带低噪声放大器。随着多模多频及载波聚合通信技术发展，射频前端架构日益复杂，要求射频前端频带整合以节省芯片面积，降低成本，其缺陷是导致宽带低噪声放大器的噪声增大。图1中现有技术的宽带低噪声放大器。请参考图1，该宽带低噪声放大器100包括级联的三级增益单元。其中：

第一级增益单元110包括N型的晶体管M1和N型的晶体管M2，晶体管M1的栅极通过偏置电阻Rg1连接偏置电压Vb1，晶体管M1的源极通过电感Ls接地，晶体管M1的漏极与晶体管M2的源极连接，晶体管M2的栅极通过偏置电阻Rb1连接电源Vdd，晶体管M2的漏极通过由电感Ld1和电容Cd并联构成的负载网络接电源Vdd。其中晶体管M1的源极为第一级增益单元110的输入端，晶体管M2的漏极为第一级增益单元110的输出端。

第二级增益单元120包括N型的晶体管M3和N型的晶体管M4，晶体管M3的栅极通过偏置电阻Rg2连接偏置电压Vb2，晶体管M3的源极接地，晶体管M3的漏极与晶体管M4的源极连接，晶体管M4的栅极通过偏置电阻Rb2连接电源Vdd，晶体管M4的漏极通过电感Ld2接电源Vdd。其中晶体管M3的栅极为第二级增益单元120的输入端，晶体管M4的漏极为第二级增益单元120的输出端。

第三级增益单元130包括N型的晶体管M5和N型的晶体管M6，晶体管M5的源极接地，晶体管M5的漏极与晶体管M6的源极连接，晶体管M6的源极通过反馈电阻Rf与晶体管M5的栅极连接，晶体管M6的漏极通过电感Ld3接电源Vdd。其中晶体管M5的栅极为第三级增益单元130的输入端，晶体管M6的漏极为第三级增益单元130的输出端。其中反馈电阻Rf构成晶体管M5的自偏置电阻。

射频信号输入端RFin通过电容Cin耦合连接到第一级增益单元110的输入端，第一级增益单元110的输出端通过电容Co1耦合连接到第二级增益单元120的输入端，第二级增益单元120的输出端通过电容Co2耦合连接到第三级增益单元130的输入端，第三级增益单元130的输出端通过电容Co3耦合连接射频信号输出端RFout。

为描述该宽带低噪声放大器的工作原理，将射频信号采用S表示，将噪声信号采用N表示，射频信号、噪声信号为正时采用+表示，射频信号、噪声信号为负时采用-表示。下面以射频信号和噪声信号均为正时进行详细说明。对于晶体管M1来说，晶体管M1的漏极电压由晶体管M2处于导通状态时提供，晶体管M1的栅极电压由偏置电压Vb1通过电阻Rg1提供，在晶体管M1导通时，噪声信号N+通过晶体管M1的栅极加载，则噪声信号N+经晶体管M1反相放大后，在晶体管M1的漏极的噪声信号为N-。由于偏置电压Vb1、偏置电阻Rg1、晶体管M1栅极和源极、电感Ls和地GND构成导通回路，噪声信号N+经过晶体管M1的栅极和源极导通并且通过电感Ls接地，则在晶体管M1与电感Ls的公共交点的噪声信号仍然为N+，即第一级增益单元110的输入端的噪声信号为N+。射频信号输入端RFin将射频信号S+通过电容Cin耦合加载到第一级增益单元110的输入端，由于射频信号S+加载到晶体管M1的源极，则对于射频信号S+来说，晶体管M1的漏极的射频信号也为S+。也就是说，第一级增益单元110的输入端的射频信号为S+、噪声信号为N+，晶体管M1的漏极与晶体管M2的源极的公共交点的射频信号为S+、噪声信号为N-。对于晶体管M2来说，由于射频信号S+和噪声信号N-均在晶体管M2的源极输入，则对于射频信号S+和噪声信号N-来说，晶体管M2构成共栅极，则晶体管M2的漏极的输出的射频信号仍为S+、噪声信号仍然为N-。经过第二级增益单元120反相放大后射频信号为S-、噪声信号为N+，经过第三级增益单元130再次反相放大后，射频信号为S+、噪声信号为N-，通过电容Co3输出到射频信号输出端RFout的射频信号为S+、噪声信号为N-，此时噪声信号为N-与第一级增益单元110输入端的噪声信号N+的相位相反，但没有被消除或者降低，从而对射频信号S+造成了噪声干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带低噪声放大器，以提高射频信号增益、消除或者降低噪声信号。

为解决上述技术问题，本发明提供一种宽带低噪声放大器，包括三个以上奇数个级联增益单元，所述级联增益单元包括级联的第一级增益单元、中间级增益单元和末级增益单元，所述第一级增益单元的输入端与所述末级增益单元的输入端之间连接有宽带噪声消除电路，所述第一级增益单元的输入端连接射频信号输入端，所述末级增益单元的输出端连接射频信号输出端；所述射频信号输入端将射频信号加载到所述第一级增益单元的输入端，在所述第一级增益单元的输入端，所述第一级增益单元产生的噪声信号与所述射频信号的相位相同，所述第一级增益单元的输出端输出相位相反的射频信号和噪声信号；所述中间级增益单元的输入端将所述第一级增益单元输出的相位相反的射频信号和噪声信号经所述中间级增益单元反相放大后从所述中间级增益单元的输出端输出相位相反的射频信号和噪声信号；所述末级增益单元的输入端接收所述中间级增益单元的输出端输出相位相反的射频信号、噪声信号和所述噪声消除电路输出的相位相同的射频信号、噪声信号，使所述末级增益单元的输入端的射频信号增益增强、噪声信号消除；所述末级增益单元将增益增强的射频信号反相放大后通过所述末级增益单元的输出端输出与所述射频信号输入端的射频信号的相位相同的增益增强的射频信号并经所述射频信号输出端输出。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述第一级增益单元包括N型的第一晶体管和N型的第二晶体管，第一晶体管的栅极连接有第一偏置电路，第一晶体管的源极与地之间连接有隔离电路，第一晶体管的漏极与第二晶体管的源极连接，第二晶体管的栅极与电源之间连接有第一偏置元件，第二晶体管的漏极与电源之间连接有第一负载网络，所述第一晶体管的源极为第一级增益单元的输入端，所述第二晶体管的漏极为第一级增益单元的输出端。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述第一偏置电路包括第一偏置电压以及连接在所述第一偏置电压和所述第一晶体管的栅极之间的第一栅极电阻，所述隔离电路为源极电感或者由源极电感与源极电容构成的并联电路，所述第一偏置元件为第一偏置电阻，所述第一负载网络包括并联的第一漏极电感和漏极电容。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述中间级增益单元为一个以上的奇数个，每个所述中间级增益单元包括N型的第三晶体管和N型的第四晶体管，第三晶体管的栅极连接有第二偏置电路，第三晶体管的源极与地连接，第三晶体管的漏极与第四晶体管的源极连接，第四晶体管的栅极与电源之间连接有第二偏置元件，第四晶体管的漏极与电源之间连接有第二负载网络，所述第三晶体管的栅极为每个所述中间级增益单元的输入端，所述第四晶体管的漏极为每个所述中间级增益单元的输出端。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述第二偏置电路包括第二偏置电压以及连接在所述第二偏置电压和所述第三晶体管的栅极之间的第二栅极电阻，所述第二偏置元件为第二偏置电阻，所述第二负载网络为第二漏极电感。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述末级增益单元包括N型的第五晶体管和N型的第六晶体管，第五晶体管的栅极连接有第三偏置电路，第五晶体管的源极与地连接，第五晶体管的漏极与第六晶体管的源极连接，第六晶体管的栅极与电源之间连接有第三偏置元件，第六晶体管的漏极与电源之间连接有第三负载网络，所述第五晶体管的栅极为所述末级增益单元的输入端，所述第六晶体管的漏极为所述末级增益单元的输出端。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述第三偏置电路包括第三偏置电压以及连接在所述第三偏置电压和所述第五晶体管的栅极之间的第三栅极电阻，所述第三偏置元件为第三偏置电阻，所述第三负载网络为第三漏极电感。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述第五晶体管与第六晶体管公共交点与第五晶体管的栅极之间连接有由反馈电容和反馈电阻串联构成的RC反馈网络。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述射频信号输入端通过输入电容耦合连接到第一级增益单元的输入端，所述第一级增益单元的输出端通过第一输出电容耦合连接到所述中间级增益单元的输入端，所述中间级增益单元的输出端通过第二输出电容耦合连接到所述末级增益单元的输入端，所述末级增益单元的输出端通过第三输出电容耦合连接到所述射频信号输出端。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述宽带噪声消除电路为反相放大器。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述反相放大器由P型晶体管和N型晶体管构成。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述反相放大器包括N型的第七晶体管和N型的第八晶体管，所述第七晶体管的栅极连接有第四偏置电路，所述第七晶体管的栅极还通过一电容耦合连接到所述射频信号输入端，所述第七晶体管的源极与地连接，所述第七晶体管的漏极与第八晶体管的源极连接，所述第八晶体管的栅极与电源之间连接有第四偏置元件，所述第八晶体管的漏极与电源之间连接有第四负载网络，所述第七晶体管的栅极为所述反相放大器的输入端，所述第八晶体管的漏极为所述反相放大器的输出端，所述反相放大器的输出端通过第四输出电容耦合连接到所述末级增益单元的输入端。

进一步的，本发明提供的宽带低噪声放大器，所述反相放大器包括N型的第九晶体管，所述第九晶体管的栅极连接有第五偏置电路，所述第九晶体管的栅极还通过一电容耦合连接到所述射频信号输入端，所述第九晶体管的源极与地连接，所述第九晶体管的漏极与电源之间连接有第五偏置元件，所述第九晶体管的栅极为所述反相放大器的输入端，所述第九晶体管的漏极为所述反相放大器的输出端，所述反相放大器的输出端通过第五输出电容耦合连接到所述末级增益单元的输入端。

本发明提供的宽带低噪声放大器，当射频信号输入端将射频信号通过三个以上奇数个级联的第一级增益单元、中间级增益单元和末级增益单元进行多级放大后，从而使射频信号输出端仅输出与射频信号输入端相位相同的射频信号并通过噪声消除电路将噪声信号消除，从而实现射频信号增益增强、噪声信号被消除的目的。当射频信号的相位为正、噪声信号的相位为正时，在各个节点的相位关系如下：第一级增益单元的输入端的射频信号的相位为正、噪声信号的相位为正，第一级增益单元的输出端的射频信号的相位为正、噪声信号的相位为负；中间级增益单元的输入端的射频信号和噪声信号与第一级增益单元的输出端的相位相同，中间级增益单元的输出端的射频信号的相位为负、噪声信号为正；反相放大器的输入端的射频信号和噪声信号的相位与第一级增益单元的输入端的相位相同，反相放大器的输出端的射频信号的相位为负、噪声信号的相位为负；末级增益单元的输入端的射频信号由中间级增益单元的输出端相位为负的射频信号和反相放大器的输出端相位为负的射频信号叠加后，经过末级增益单元的反相放大后，在末级增益单元的输出端输出增益增强的射频信号。由于末级增益单元的输入端的噪声信号由中间级增益单元的输出端的相位为正的噪声信号和反相放大器的输出端的相位为负的噪声信号叠加后，在末级增益单元的输入端的噪声信号被消除，经过末级增益单元反相放大后，在末级增益单元的输出端输出相位为正的增益增强的射频信号，此时在末级增益单元的输出端的噪声信号被消除，则在射频信号输出端输出与射频信号输入端相位相同增益增强后的射频信号。与现有技术相比，本发明能够消除或者降低宽带低噪声放大器的噪声信号，提高宽带低噪声放大器的增益。

附图说明

图1是现有技术的宽带低噪声放大器的电路原理图；

图2是本发明实施例一的宽带低噪声放大器的电路原理图；

图3是本发明实施例二的宽带低噪声放大器的电路原理图；

图4是本发明实施例三的宽带低噪声放大器的电路原理图；

图5是宽带低噪声放大器经噪声消除电路去噪前后的射频增益和噪声系数的宽带效果对比图。

图中所示：

100、宽带低噪声放大器，110、第一级增益单元，111、第一偏置电路，112、第一偏置元件，113、第一负载网络，114、隔离电路，120、中间级增益单元，121、第二偏置电路，122、第二偏置元件，123、第二负载网络，130、末级增益单元，131、第三偏置电路，132、第三偏置元件，133、第三负载网络，140、反相放大器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图2，本发明实施例提供一种宽带低噪声放大器100，包括三个以上奇数个级联增益单元，所述级联增益单元包括级联的第一级增益单元110、中间级增益单元120和末级增益单元130，所述第一级增益单元110的输入端与所述末级增益单元130的输入端之间连接有宽带噪声消除电路140，所述第一级增益单元110的输入端连接射频信号输入端RFin，所述末级增益单元130的输出端连接射频信号输出端RFout；所述射频信号输入端RFin将射频信号加载到所述第一级增益单元110的输入端，在所述第一级增益单元110的输入端，所述第一级增益单元110产生的噪声信号与所述射频信号的相位相同，所述第一级增益单元110的输出端输出相位相反的射频信号和噪声信号；所述中间级增益单元120的输入端将所述第一级增益单元110输出的相位相反的射频信号和噪声信号经所述中间级增益单元120反相放大后从所述中间级增益单元120的输出端输出相位相反的射频信号和噪声信号；所述末级增益单元130的输入端接收所述中间级增益单元120的输出端输出相位相反的射频信号、噪声信号和所述宽带噪声消除电路140输出的相位相同的射频信号、噪声信号，使所述末级增益单元130的输入端的射频信号增益增强、噪声信号消除；所述末级增益单元130将增益增强的射频信号反相放大后通过所述末级增益单元130的输出端输出与所述射频信号输入端RFin的射频信号的相位相同的增益增强的射频信号并经所述射频信号输出端RFout输出。所述第一级增益单元为输入级，其输入匹配为宽带输入阻抗匹配，所述末级增益单元为输出级，其输出匹配为宽带输出阻抗匹配。

本发明实施例提供的宽带低噪声放大器，当射频信号输入端RFin将射频信号通过三个以上奇数个级联的第一级增益单元110、中间级增益单元120和末级增益单元130进行多级放大后，从而使射频信号输出端RFout仅输出与射频信号输入端RFin相位相同的射频信号并通过宽带噪声消除电路140将噪声信号消除，从而实现射频信号增益增强、噪声信号被消除的目的。

实施例一

请参考图2，本发明实施例一提供的宽带低噪声放大器100，所述第一级增益单元110包括N型的第一晶体管M1和N型的第二晶体管M2，第一晶体管M1的栅极连接有第一偏置电路111，第一晶体管M1的源极与地GND之间连接有隔离电路114，第一晶体管M1的漏极与第二晶体管M2的源极连接，第二晶体管M2的栅极与电源Vdd之间连接有第一偏置元件112，第二晶体管M2的漏极与电源之间连接有第一负载网络113，所述第一晶体管M1的源极为第一级增益单元110的输入端，所述第二晶体管M2的漏极为第一级增益单元110的输出端。

其中所述第一偏置电路111包括第一偏置电压Vb1以及连接在所述第一偏置电压Vb1和所述第一晶体管M1的栅极之间的第一栅极电阻Rg1。所述隔离电路114可以为源极电感Ls，也可以为由源极电感Ls与源极电容Cs构成的并联电路。其中隔离电路114对射频信号输入端RFin输入的射频信号起到隔离作用，防止射频信号直接通过地GND泄放。第一偏置元件112包括但不限于第一偏置电阻Rb1。其中第一负载网络113包括并联的第一漏极电感Ld1和漏极电容Cd，第一负载网络113用于接收机的频率的选频。

请参考图2，本发明实施例一提供的宽带低噪声放大器100，所述中间级增益单元120为一个以上的奇数个，每个所述中间级增益单元120包括N型的第三晶体管M3和N型的第四晶体管M4，第三晶体管M3的栅极连接有第二偏置电路121，第三晶体管M3的源极与地GND连接，第三晶体管M3的漏极与第四晶体管M4的源极连接，第四晶体管M4的栅极与电源Vdd之间连接有第二偏置元件122，第四晶体管M4的漏极与电源之间连接有第二负载网络123，所述第三晶体管M3的栅极为每个所述中间级增益单元120的输入端，所述第四晶体管M4的漏极为每个所述中间级增益单元120的输出端。

其中所述第二偏置电路121包括第二偏置电压Vb2以及连接在所述第二偏置电压Vb2和所述第三晶体管M3的栅极之间的第二栅极电阻Rg2。所述第二偏置元件122为第二偏置电阻Rb2。所述第二负载网络123为第二漏极电感Ld2。第二漏极电感Ld2具有通直流阻交流的特性，具有滤除噪声的作用。

请参考图2，本发明提供的宽带低噪声放大器100，所述末级增益单元130包括N型的第五晶体管M5和N型的第六晶体管M6，第五晶体管M5的栅极连接有第三偏置电路131，第五晶体管M5的源极与地GND连接，第五晶体管M5的漏极与第六晶体管M6的源极连接，第六晶体管M6的栅极与电源Vdd之间连接有第三偏置元件132，第六晶体管M6的漏极与电源Vdd之间连接有第三负载网络133，所述第五晶体管M5的栅极为所述末级增益单元130的输入端，所述第六晶体管M6的漏极为所述末级增益单元130的输出端。

其中，所述第三偏置电路131包括第三偏置电压Vb3以及连接在所述第三偏置电压Vb3和所述第五晶体管M5的栅极之间的第三栅极电阻Rg3，所述第三偏置元件132为第三偏置电阻Rb3，所述第三负载网络133为第三漏极电感Ld3。第三漏极电感Ld3具有通直流阻交流的特性，具有滤除噪声的作用。

请参考图2，本发明实施例一提供的宽带低噪声放大器100，所述第五晶体管M5与第六晶体管M6公共交点与第五晶体管M5的栅极之间连接有由反馈电容Cf和反馈电阻Rf串联构成的RC反馈网络，该RC反馈网络能够实现输出宽带匹配，改善宽带频率特性。由于RC反馈网络中的反馈电容Cf具有通交流、阻直流的特性，因此引入了第三偏置电路131，用于对第五晶体管M5提供偏置信号。

请参考图2，本发明实施例一提供的宽带低噪声放大器100，所述射频信号输入端RFin通过输入电容Cin耦合连接到第一级增益单元110的输入端，所述第一级增益单元110的输出端通过第一输出电容Co1耦合连接到所述中间级增益单元120的输入端，所述中间级增益单元120的输出端通过第二输出电容Co2耦合连接到所述末级增益单元130的输入端，所述末级增益单元130的输出端通过第三输出电容Co3耦合连接到所述射频信号输出端RFout。其中第一负载网络113与第一输出电容Co1构成中间级增益单元120的输入阻抗匹配，第二负载网络123与第二输出电容Co2构成末级增益单元130的输入阻抗匹配，第三负载网络133与第三输出电容Co3构成射频信号输出端RFout的输入阻抗匹配。

请参考图2，本发明实施例一提供的宽带低噪声放大器100，所述宽带噪声消除电路140为反相放大器。其中反相放大器可以为由P型晶体管和N型晶体管构成常规反相放大器Av。

请参考图2，当射频信号的相位为正、噪声信号的相位为正时，在各个节点的相位关系如下：第一级增益单元110的输入端的射频信号的相位为正(即为S+)、噪声信号的相位为正(即为N+)，第一级增益单元110的输出端的射频信号的相位为正(即为S+)、噪声信号的相位为负(即为S-)；中间级增益单元120的输入端的射频信号和噪声信号与第一级增益单元110的输出端的相位相同，中间级增益单元120的输出端的射频信号的相位为负(即为S-)、噪声信号为正(即为S+)；宽带噪声消除电路140的输入端的射频信号和噪声信号的相位与第一级增益单元110的输入端的相位相同，宽带噪声消除电路140的输出端的射频信号的相位为负(即为S-)、噪声信号的相位为负(即为N-)；末级增益单元130的输入端的射频信号由中间级增益单元120的输出端相位为负的射频信号(即为S-)和反相放大器的输出端相位为负的射频信号(即为S-)叠加后，经过末级增益单元130的反相放大后，在末级增益单元130的输出端输出增益增强的射频信号(即为S+)。由于末级增益单元130的输入端的噪声信号由中间级增益单元120的输出端的相位为正的噪声信号(即为N+)和宽带噪声消除电路140的输出端的相位为负的噪声信号(即为N-)叠加后，在末级增益单元130的输入端的噪声信号被消除，经过末级增益单元130反相放大后，在末级增益单元130的输出端输出相位为正的增益增强的射频信号，此时在末级增益单元130的输出端的噪声信号被消除，则在射频信号输出端RFout输出与射频信号输入端RFin相位相同增益增强后的射频信号(即为S+)。与现有技术相比，本发明能够消除或者降低宽带低噪声放大器的噪声信号，提高宽带低噪声放大器的增益。

实施例二

请参考图3，本发明实施例二是在实施例一的基础上改进而成，其区别在于，反相放大器包括N型的第七晶体管M7和N型的第八晶体管M8，所述第七晶体管M7的栅极连接有第四偏置电路141，所述第七晶体管M7的栅极还通过一电容耦合Cc连接到所述射频信号输入端RFin，所述第七晶体管M7的源极与地GND连接，所述第七晶体管M7的漏极与第八晶体管M8的源极连接，所述第八晶体管M8的栅极与电源Vdd之间连接有第四偏置元件142，所述第八晶体管M8的漏极与电源Vdd之间连接有第四负载网络143，所述第七晶体管M7的栅极为所述反相放大器的输入端，所述第八晶体管M8的漏极为所述反相放大器的输出端，所述反相放大器的输出端通过第四输出电容Co4耦合连接到所述末级增益单元130的输入端。

其中第四偏置电路141包括第四偏置电源Vb4，以及连接在第四偏置电源Vb4与第七晶体管M7的栅极之间的第四栅极电阻Rg4。第四偏置元件142为第四偏置电阻Rb4。第四负载网络143为第四漏极电感Ld4，具有通直流、阻交流的作用，能够滤除噪声信号。其中第七晶体管M7用于对射频信号输入端RFin的射频信号进行反相放大作用。第八晶体管M8及其偏置元件、负载网络构成源极跟随器，用于与第一级增益单元110、中间级增益单元120和末级增益单元130进行电路结构匹配，从而提高反相放大器的工作稳定性。第四漏极电感Ld4与第四输出电容Co4构成末级增益单元130的输入端的输入阻抗匹配。

实施例三

请参考图4，本发明实施例三是在实施一的基础上改进而成，其区别在于，反相放大器包括N型的第九晶体管M9，所述第九晶体管M9的栅极连接有第五偏置电路144，所述第九晶体管M9的栅极还通过一电容耦合Cc连接到所述射频信号输入端RFin，所述第九晶体管M9的源极与地GND连接，所述第九晶体管M9的漏极与电源Vdd之间连接有第五偏置元件145，所述第九晶体管M9的栅极为所述反相放大器的输入端，所述第九晶体管M9的漏极为所述反相放大器的输出端，所述反相放大器的输出端通过第五输出电容Co5耦合连接到所述末级增益单元130的输入端。其中第五偏置电路144包括第五偏置电压Vb5，以及连接在第五偏置电压Vb5与第九晶体管M9的栅极之间的第五栅极电阻Rg5。第五偏置元件145为第五偏置电阻Rb5。

请参考图5，横坐标为Frequency表示频率信号，单位为GHz，左侧纵坐标为Gain表示射频信号增益，单位为dB，右侧纵坐标为NF表示噪声信号，单位为dB。其中虚线方框波形表示噪音消除电路去噪前的射频信号，用Gain Typical表示，实线方框波形表示噪音消除电路去噪后的射频信号增益，用Gain Novel表示。通过对比可知，采用本发明的宽带低噪声放大器的射频信号的增益能够提高2dB以上。其中，虚线三角波形表示噪音消除电路去噪前的噪声信号，用NF Typical表示，实线三角波形表示噪音消除电路去噪后的噪声信号，用NFNovel表示。通过对比可知，采用本发明实施例的宽带低噪声放大器的噪声信号的增益能够降低0.3dB-0.8dB。请参考图5，本发明能够实现0.9GHz-3.6GHz的频率带宽的高增益低噪声的放大。

本发明实施例中的晶体管为场效应晶体管，也可以为双极型晶体管。当为双极型晶体管时，双极型晶体管与场效应晶体管各极替代关系如下：基极替代栅极，发射极替代源极，集电极替代漏极。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (12)

1.一种宽带低噪声放大器，其特征在于，包括三个以上奇数个级联增益单元，所述级联增益单元包括级联的第一级增益单元、中间级增益单元和末级增益单元，所述第一级增益单元的输入端与所述末级增益单元的输入端之间连接有宽带噪声消除电路，所述第一级增益单元的输入端连接射频信号输入端，所述末级增益单元的输出端连接射频信号输出端；

所述射频信号输入端将射频信号加载到所述第一级增益单元的输入端，在所述第一级增益单元的输入端，所述第一级增益单元产生的噪声信号与所述射频信号的相位相同，所述第一级增益单元的输出端输出相位相反的射频信号和噪声信号；

所述中间级增益单元的输入端将所述第一级增益单元输出的相位相反的射频信号和噪声信号经所述中间级增益单元反相放大后从所述中间级增益单元的输出端输出相位相反的射频信号和噪声信号；

所述末级增益单元的输入端接收所述中间级增益单元的输出端输出相位相反的射频信号、噪声信号和所述噪声消除电路输出的相位相同的射频信号、噪声信号，使所述末级增益单元的输入端的射频信号增益增强、噪声信号消除；所述末级增益单元将增益增强的射频信号反相放大后通过所述末级增益单元的输出端输出与所述射频信号输入端的射频信号的相位相同的增益增强的射频信号并经所述射频信号输出端输出；

其中，所述第一级增益单元包括N型的第一晶体管和N型的第二晶体管，第一晶体管的栅极连接有第一偏置电路，第一晶体管的源极与地之间连接有隔离电路，第一晶体管的漏极与第二晶体管的源极连接，第二晶体管的栅极与电源之间连接有第一偏置元件，第二晶体管的漏极与电源之间连接有第一负载网络，所述第一晶体管的源极为第一级增益单元的输入端，所述第二晶体管的漏极为第一级增益单元的输出端。

2.如权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第一偏置电路包括第一偏置电压以及连接在所述第一偏置电压和所述第一晶体管的栅极之间的第一栅极电阻，所述隔离电路为源极电感或者由源极电感与源极电容构成的并联电路，所述第一偏置元件为第一偏置电阻，所述第一负载网络包括并联的第一漏极电感和漏极电容。

3.如权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述中间级增益单元为一个以上的奇数个，每个所述中间级增益单元包括N型的第三晶体管和N型的第四晶体管，第三晶体管的栅极连接有第二偏置电路，第三晶体管的源极与地连接，第三晶体管的漏极与第四晶体管的源极连接，第四晶体管的栅极与电源之间连接有第二偏置元件，第四晶体管的漏极与电源之间连接有第二负载网络，所述第三晶体管的栅极为每个所述中间级增益单元的输入端，所述第四晶体管的漏极为每个所述中间级增益单元的输出端。

4.如权利要求3所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第二偏置电路包括第二偏置电压以及连接在所述第二偏置电压和所述第三晶体管的栅极之间的第二栅极电阻，所述第二偏置元件为第二偏置电阻，所述第二负载网络为第二漏极电感。

5.如权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述末级增益单元包括N型的第五晶体管和N型的第六晶体管，第五晶体管的栅极连接有第三偏置电路，第五晶体管的源极与地连接，第五晶体管的漏极与第六晶体管的源极连接，第六晶体管的栅极与电源之间连接有第三偏置元件，第六晶体管的漏极与电源之间连接有第三负载网络，所述第五晶体管的栅极为所述末级增益单元的输入端，所述第六晶体管的漏极为所述末级增益单元的输出端。

6.如权利要求5所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第三偏置电路包括第三偏置电压以及连接在所述第三偏置电压和所述第五晶体管的栅极之间的第三栅极电阻，所述第三偏置元件为第三偏置电阻，所述第三负载网络为第三漏极电感。

7.如权利要求5所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述第五晶体管与第六晶体管公共交点与第五晶体管的栅极之间连接有由反馈电容和反馈电阻串联构成的RC反馈网络。

8.如权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述射频信号输入端通过输入电容耦合连接到第一级增益单元的输入端，所述第一级增益单元的输出端通过第一输出电容耦合连接到所述中间级增益单元的输入端，所述中间级增益单元的输出端通过第二输出电容耦合连接到所述末级增益单元的输入端，所述末级增益单元的输出端通过第三输出电容耦合连接到所述射频信号输出端。

9.如权利要求1所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述宽带噪声消除电路为反相放大器。

10.如权利要求9所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述反相放大器由P型晶体管和N型晶体管构成。

11.如权利要求9所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述反相放大器包括N型的第七晶体管和N型的第八晶体管，所述第七晶体管的栅极连接有第四偏置电路，所述第七晶体管的栅极还通过一电容耦合连接到所述射频信号输入端，所述第七晶体管的源极与地连接，所述第七晶体管的漏极与第八晶体管的源极连接，所述第八晶体管的栅极与电源之间连接有第四偏置元件，所述第八晶体管的漏极与电源之间连接有第四负载网络，所述第七晶体管的栅极为所述反相放大器的输入端，所述第八晶体管的漏极为所述反相放大器的输出端，所述反相放大器的输出端通过第四输出电容耦合连接到所述末级增益单元的输入端。

12.如权利要求9所述的宽带低噪声放大器，其特征在于，所述反相放大器包括N型的第九晶体管，所述第九晶体管的栅极连接有第五偏置电路，所述第九晶体管的栅极还通过一电容耦合连接到所述射频信号输入端，所述第九晶体管的源极与地连接，所述第九晶体管的漏极与电源之间连接有第五偏置元件，所述第九晶体管的栅极为所述反相放大器的输入端，所述第九晶体管的漏极为所述反相放大器的输出端，所述反相放大器的输出端通过第五输出电容耦合连接到所述末级增益单元的输入端。

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