CN115296620A - 多频段可调增益的低噪声放大器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多频段可调增益的低噪声放大器，包括信号输入端、输入匹配网络、多个共源级放大单元、负增益衰减网络、源级负反馈单元、共栅极驱动放大单元、扼流电感单元、阻抗可调的输出匹配网络、输出电阻衰减网络以及信号输出端，其中通过第一控制信号可以选择性控制一个或多个共源级放大单元对信号进行放大，由此可实现增益的调节，满足大动态范围的要求；并且，通过控制扼流电感单元中的第一P型晶体管和第二P型晶体管的导通或关断，以控制第一扼流电感是否接入电路，从而可实现工作频段的调节，此外通过扼流电感单元和阻抗可调的输出匹配网络的进一步配合，可以实现更宽频段的调节，有利于减小所占用的面积。

Description

多频段可调增益的低噪声放大器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种多频段可调增益的低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器作为接收机的第一个模块，很大程度上决定了接收机在噪声、线性度和灵敏度等方面的性能。随着通信技术的发展，单个无线射频收发机兼容尽可能多的通信频带的需求大大增加，因而兼容多频段的射频接收机成为了通信领域的研究热点。为了实现多频段功能，现有的射频接收机一般是采用多个单独的低噪声放大器来实现，即多个单独的低噪声放大器并联，这些低噪声放大器分别工作在不同的频段，然后通过开关来选择所需频段的低噪声放大器。然而，上述方式中，由于需要设置多个并行的低噪声放大器，会大大增加低噪声放大器所占用的面积，不利于芯片小型化；此外，现有的传统低噪声放大器一般为固定增益模式，无法满足接收机大的动态范围的要求。

发明内容

本发明实施例提供一种多频段可调增益的低噪声放大器，能够实现低噪声放大器的多频段的同时，减小低噪声放大器所占用的面积，且能够实现增益可调，满足大的动态范围。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种多频段可调增益的低噪声放大器，包括信号输入端、输入匹配网络、多个共源级放大单元、负增益衰减网络、源级负反馈单元、共栅极驱动放大单元、扼流电感单元、阻抗可调的输出匹配网络、输出电阻衰减网络以及信号输出端；

每个所述共源级放大单元包括对应连接的第一N型晶体管和第二N型晶体管，所述共栅极驱动放大单元包括第三N型晶体管和稳压电容，所述扼流电感单元包括第一P型晶体管、第二P型晶体管、第一扼流电感和第二扼流电感，所述负增益衰减网络包括输入电阻衰减网络、第四N型晶体管和第五N型晶体管；

所述输入匹配网络的输入端连接至所述信号输入端，所有所述第一N型晶体管的栅极和所述输入电阻衰减网络的第一端均连接至所述输入匹配网络的输出端，所有所述第一N型晶体管的源极、所述输入电阻衰减网络的第二端以及所述第四N型晶体管的源极均连接至所述源极负反馈单元的第一端，所述源极负反馈单元的第二端接地或连接第一供电电压，各所述第一N型晶体管的漏极与对应的所述第二N型晶体管的源极连接，各所述第二N型晶体管的栅极分别用于输入第一控制信号，所有所述第二N型晶体管的漏极和所述第五N型晶体管的漏极均连接至所述第三N型晶体管的源极，所述第三N型晶体管的栅极通过所述稳压电容接地，所述第四N型晶体管的栅极与所述输入电阻衰减网络的第三端连接，所述第四N型晶体管的漏极与所述第五N型晶体管的源极连接，所述第五N型晶体管的栅极用于输入第二控制信号；

所述第一P型晶体管的源极和所述第二P型晶体管的源极均连接第二供电电压，所述第一P型晶体管的栅极和所述第二P型晶体管的栅极分别用于输入第三控制信号，所述第一P型晶体管的漏极与所述第一扼流电感的第一端连接，所述第一扼流电感的第二端与所述第二P型晶体管的漏极、所述第二扼流电感的第一端连接，所述第二扼流电感的第二端与所述第三N型晶体管的漏极、所述输出匹配网络的输入端连接，所述输出匹配网络的输出端与所述输出电阻衰减网络的输入端连接，所述输出电阻衰减网络的输出端与所述信号输出端连接。

进一步地，所述输出匹配网络包括第一可变电容器；

所述第一可变电容器的第一端为所述输出匹配网络的输入端，与所述第三N型晶体管的漏极连接，所述第一可变电容器的第二端为所述输出匹配网络的输出端，与所述输出电阻衰减网络的输入端连接。

进一步地，所述第一可变电容器包括第一电容组、第二电容组以及第三电容组；

所述第一电容组包括一个或并联的多个第一电容支路，每个所述第一电容支路包括相连接的第一电容和第一电容切换开关，所述第二电容组包括一个或并联的多个第二电容支路，每个所述第二电容支路包括相连接的第二电容和第二电容切换开关，所述第三电容组包括一个或并联的多个第三电容支路，每个所述第三电容支路包括相连接的第三电容和第三电容切换开关；

其中，所有所述第一电容支路的第一端与所有所述第二电容支路的第一端相连接以作为所述第一可变电容器的第一端，所有所述第一电容支路的第二端与所有所述第三电容支路的第一端相连接以作为所述第一可变电容器的第二端，所有所述第二电容支路的第二端和所有所述第三电容支路的第二端均接地。

进一步地，所述输入匹配网络包括第一电感、隔直电容以及第二可变电容器；

所述第一电感的第一端连接至所述信号输入端，所述第一电感的第二端与所述隔直电容的第一端连接，所述隔直电容的第二端与所述第二可变电容的第一端、所述第一N型晶体管的栅极、所述输入电阻衰减网络的第一端连接，所述第二可变电容器的第二端连接至所述第一N型晶体管的源极。

进一步地，所述第二可变电容器包括多个并联的第四电容支路，每个所述第四电容支路包括相连接的第四电容和第四电容切换开关；

多个所述第四电容支路并联的第一端与所述第一N型晶体管的栅极连接，多个所述第四电容支路并联的第二端与所述第一N型晶体管的源极连接。

进一步地，所述输出电阻衰减网络包括第一开关和第一可变电阻器；

所述第一开关的第一端和所述第一可变电阻器的第一端相连接以作为所述输出电阻衰减网络的输入端，与所述输出匹配网络的输出端连接，所述第一开关的第二端和所述第一可变电阻器的第二端相连接以作为所述输出电阻衰减网络的输出端，与所述信号输出端连接。

进一步地，所述第一可变电阻器包括第一电阻组、第二电阻组以及第三电阻组；

所述第一电阻组包括一个或并联的多个第一电阻支路，每个所述第一电阻支路包括相连接的第一电阻和第一电阻切换开关，所述第二电阻组包括一个或并联的多个第二电阻支路，每个所述第二电阻支路包括相连接的第二电阻和第二电阻切换开关，所述第三电阻组包括一个或并联的多个第三电阻支路，每个所述第三电阻支路包括相连接的第三电阻和第三电阻切换开关；

其中，所有所述第一电阻支路的第一端与所有所述第二电阻支路的第一端相连接以作为所述第一可变电阻器的第一端，所有所述第一电阻支路的第二端与所有所述第三电阻支路的第一端相连接以作为所述第一可变电阻器的第二端，所有所述第二电阻支路的第二端和所有所述第三电阻支路的第二端均接地。

进一步地，所述输入电阻衰减网络包括第二开关、第五电容以及第二可变电阻器；

所述第二可变电阻器包括第四电阻组和第五电阻组，所述第四电阻组包括一个或多个并联的第四电阻支路，每个所述第四电阻支路包括相连接的第四电阻和第四电阻切换开关，所述第五电阻组包括一个或多个并联的第五电阻支路，每个所述第五电阻支路包括相连接的第五电阻和第五电阻切换开关；

所述第二开关的第一端与所有所述第四电阻支路的第一端均连接至所述输入匹配网络的输出端，所述第二开关的第二端与所有所述第四电阻支路的第二端、所述第五电容的第一端均连接至所述第四N型晶体管的栅极，所述第五电容的第二端与所有所述第五电阻支路的第一端连接，所有所述第五电阻支路的第二端均连接至所述源极负反馈单元的第一端。

进一步地，所述源极负反馈单元包括第一反馈电感、第二反馈电感、第六晶体管以及第七晶体管；

所述第一反馈电感的第一端作为所述源极负反馈单元的第一端，与所有所述第一N型晶体管的源极和所述输入电阻衰减网络的第二端连接，所述第一反馈电感的第二端与所述第二反馈电感的第一端连接；

当所述第六晶体管和所述第七晶体管均为N型晶体管时，所述第六晶体管的漏极与所述第一反馈电感的第二端连接，所述第七晶体管的漏极与所述第二反馈电感的第二端连接，所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极分别用于输入第四控制信号，所述第六晶体管的源极和所述第七晶体管的源极作为所述源极负反馈单元的第二端接地；

当所述第六晶体管和所述第七晶体管均为P型晶体管时，所述第六晶体管的漏极与所述第一反馈电感的第二端连接，所述第七晶体管的漏极与所述第二反馈电感的第二端连接，所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极分别用于输入第四控制信号，所述第六晶体管的源极和所述第七晶体管的源极作为所述源极负反馈单元的第二端连接第一供电电压。

进一步地，所述第一反馈电感和所述第二反馈电感通过电感抽头的方式串联。

有益效果：本发明的多频段可调增益的低噪声放大器中，通过设置并行的多个共源级放大单元，并通过第一控制信号可以选择性控制一个或多个共源级放大单元对信号进行放大，由此可实现增益的调节，满足大动态范围的要求；并且，通过控制扼流电感单元中的第一P型晶体管和第二P型晶体管的导通或关断，以控制第一扼流电感是否接入电路，从而可实现工作频段的调节，此外通过扼流电感单元和阻抗可调的输出匹配网络的进一步配合，可以实现更宽频段的调节，与传统的通过多个低噪声放大器实现多频段功能的方式相比，本发明可以减小所占用的面积。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其有益效果显而易见。

图1是本发明实施例的多频段可调增益的低噪声放大器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的输出匹配网络的具体实现电路图；

图3是本发明实施例提供的第二可变电容器的具体实现电路图；

图4是本发明实施例提供的输出电阻衰减网络的具体实现电路图；

图5是本发明实施例提供的输入电阻衰减网络的具体实现电路图；

图6是图1所示的源极负反馈单元的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的源极负反馈单元的另一具体实现电路图；

图8是图7所示的源极负反馈单元的结构示意图。

具体实施方式

请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本发明具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。

参阅图1，本发明实施例提供的多频段可调增益的低噪声放大器100包括信号输入端RFin、输入匹配网络101、多个共源级放大单元1021~102n、负增益衰减网络103、源级负反馈单元104、共栅极驱动放大单元、扼流电感单元、阻抗可调的输出匹配网络105、输出电阻衰减网络106以及信号输出端RFout。

如图1所示，每个所述共源级放大单元102n包括对应连接的第一N型晶体管Q11和第二N型晶体管Q12，所述共栅极驱动放大单元包括第三N型晶体管Q13和稳压电容CCG，所述扼流电感单元包括第一P型晶体管M11、第二P型晶体管M12、第一扼流电感LD1和第二扼流电感LD2，所述负增益衰减网络103包括输入电阻衰减网络1031、第四N型晶体管Q14和第五N型晶体管Q15。

所述输入匹配网络101的输入端连接至所述信号输入端RFin，所有所述第一N型晶体管Q11的栅极和所述输入电阻衰减网络1031的第一端均连接至所述输入匹配网络101的输出端，所有所述第一N型晶体管Q11的源极、所述输入电阻衰减网络1031的第二端以及所述第四N型晶体管Q14的源极均连接至所述源极负反馈单元104的第一端，所述源极负反馈单元104的第二端接地或连接第一供电电压，各所述第一N型晶体管Q11的漏极与对应的所述第二N型晶体管Q12的源极连接，各所述第二N型晶体管Q12的栅极分别用于输入第一控制信号，所有所述第二N型晶体管Q12的漏极和所述第五N型晶体管Q15的漏极均连接至所述第三N型晶体管Q13的源极，所述第三N型晶体管Q13的栅极通过所述稳压电容CCG接地，所述第四N型晶体管Q14的栅极与所述输入电阻衰减网络1031的第三端连接，所述第四N型晶体管Q14的漏极与所述第五N型晶体管Q15的源极连接，所述第五N型晶体管Q15的栅极用于输入第二控制信号。

所述第一P型晶体管M11的源极和所述第二P型晶体管M12的源极均连接第二供电电压VDD2，所述第一P型晶体管M11的栅极和所述第二P型晶体管M12的栅极分别用于输入第三控制信号，所述第一P型晶体管M11的漏极与所述第一扼流电感LD1的第一端连接，所述第一扼流电感LD1的第二端与所述第二P型晶体管M12的漏极、所述第二扼流电感LD2的第一端连接，所述第二扼流电感LD2的第二端与所述第三N型晶体管Q13的漏极、所述输出匹配网络105的输入端连接，所述输出匹配网络105的输出端与所述输出电阻衰减网络106的输入端连接，所述输出电阻衰减网络106的输出端与所述信号输出端RFout连接。

其中，第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号均包括高电平和低电平，由此通过第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的作用可以分别控制相应的晶体管处于导通状态或断开状态，例如当第一控制信号为高电平信号时，可以控制第二N型晶体管Q12导通，若为低电平，则可以控制第二N型晶体管Q12关断。可以理解的是，各个第二N型晶体管Q12的栅极互不相连，可以单独控制各个第二N型晶体管Q12的栅极所输入的第一控制信号为高电平或低电平，例如可以使其中一个第二N型晶体管Q12的第一控制信号为高电平，而其他第二N型晶体管Q12的第一控制信号为低电平，或者可以使其中的两个或三个第二N型晶体管Q12的第一控制信号为高电平，而其他第二N型晶体管Q12的第一控制信号为低电平，从而可以选择性地使其中一个或多个第二N型晶体管Q12为导通状态或关断状态。同理地，可以分别单独控制第一P型晶体管M11和第二P型晶体管M12的栅极所输入的第三控制信号为高电平或低电平，例如可以使第一P型晶体管M11的栅极输入的第三控制信号为高电平，而第二P型晶体管M12的栅极输入的第三控制信号为低电平，或者可以使两个P型晶体管的栅极输入的第三控制信号均为高电平或低电平，从而可以选择性地使其中一个或两个P型晶体管为导通状态或断开状态。

本发明实施例中，通过第五N型晶体管Q15的作用可以实现正增益档位和负增益档位的切换。

更具体地，输入电阻衰减网络1031、第四N型晶体管Q14和第五N型晶体管Q15组成负增益单元103，能够为低噪声放大器100提供负增益档位。其中，当低噪声放大器100需要处于负增益档位时，通过第一控制信号控制所有的第二N型晶体管Q12关断，即所有第二N晶体管Q12的栅极输入的第一控制信号均为低电平，并通过第二控制信号控制第五N型晶体管Q15导通，即第二控制信号为高电平，此时射频信号从信号输入端RFin输入，经过输入匹配网络101后进入输入电阻衰减网络1031，经过输入电阻衰减网络1031的衰减后再被第四N型晶体管Q14放大，由此可以提高低噪声放大器100在负增益档位下的线性度。之后，经第四N型晶体管Q14放大后的信号依次经过第五N型晶体管Q15、第三N型晶体管Q13、输出匹配网络105和输出电阻衰减网络106后，从信号输出端RFout输出。当低噪声放大器100处于正增益档位时，通过第二控制信号控制第五N型晶体管Q15关断，通过第一控制信号控制部分或全部的第二N型晶体管Q12导通，从而射频信号从信号输入端RFin输入，经过输入匹配网络101后进入导通的共源级放大单元进行放大后，依次经过第三N型晶体管Q13、输出匹配网络105和输出电阻衰减网络106，然后从信号输出端RFout输出。

其中，在正增益档位时，通过多个共源级放大单元1021~102n可以为低噪声放大器100提供大部分增益，其中通过控制第二N型晶体管Q12的导通和关断，可以控制相应的第一N型晶体管Q11是否提供增益，由此实现部分增益可调。其中，当所有第二N型晶体管Q12均为导通状态，即所有第二N型晶体管Q12的栅极所输入的第一控制信号均为高电平，此时可以使得所有第一N型晶体管Q11均提供增益，从而多个共源级放大单元1021~102n对低噪声放大器100提供最大的增益；在实际使用中，可以根据所需增益选择部分或全部第二N型晶体管Q12导通，以使得部分或全部第一N型晶体管Q11提供增益，实现增益可调，从而满足大动态范围的要求。

此外，本发明实施例中，由第一扼流电感LD1、第二扼流电感LD2、第一P型晶体管M11、第二P型晶体管M12组成的可切换扼流电感为有源放大部分提供直流电压，同时其感性阻抗与阻抗可调的输出匹配网络105共同组成阻抗变换电路，将第三N型晶体管Q13的漏极处的阻抗转换成后级电路的共轭阻抗，保证由低噪声放大器产生的功率能最大限度的传输给后级电路，通过切换扼流电感LD1和/或调节输出匹配网络105的阻抗可以自由地调整谐振频点，由此实现输出满足多频段需求。更具体而言，通过第三控制信号控制第一P型晶体管M11和第二P型晶体管M12的导通或关断，以控制第一扼流电感LD1是否接入电路，从而可调节低噪声放大器100的工作频段，而配合阻抗可调的输出匹配网络105，可以使得工作频段的调节范围更宽。例如，若需要低噪声放大器100工作在较宽的工作频段，可以控制第一P型晶体管M11导通，第二P型晶体管M12断开，此时第一扼流电感LD1和第二扼流电感LD2均接入电路；当需要工作在较窄的工作频段时，可以控制第一P型晶体管M11关断，第二P型晶体管M12导通，此时只有第二扼流电感LD2接入电路；并且，通过调节输出匹配网络105的阻抗，可以进一步调节工作频段，使得低噪声放大器100能够适应更宽的工作频段。

如图1所示，低噪声放大器100进一步还可以包括第一偏置电阻R1和第二偏置电阻R2，其中第一偏置电阻R1的一端连接至第一N型晶体管Q11的栅极，第一偏置电阻R1的另一端连接第一偏置信号BIAS1；第二偏置电阻R2的一端连接至第三N型晶体管Q13的栅极，另一端连接第二偏置信号BIAS2。第一偏置电阻R1和第二偏置电阻R2提供偏置电压的同时隔绝射频信号。

本发明实施例中，所述输出匹配网络105包括第一可变电容器。所述第一可变电容器的第一端为所述输出匹配网络105的输入端，与所述第三N型晶体管Q13的漏极连接，所述第一可变电容器的第二端为所述输出匹配网络105的输出端，与所述输出电阻衰减网络106的输入端连接。通过设置容值可变的第一可变电容器，从而实现输出匹配网络105的阻抗可调。当然，在其他实施方式中，输出匹配网络105也可以采用其他结构实现，例如可调的电阻器，或者容值可调的电容和电感的组合，等等。

参阅图2，进一步地，所述第一可变电容器包括第一电容组21、第二电容组22以及第三电容组23。

所述第一电容组21包括一个或并联的多个第一电容支路，每个所述第一电容支路包括相连接的第一电容C21和第一电容切换开关S21，所述第二电容组22包括一个或并联的多个第二电容支路，每个所述第二电容支路包括相连接的第二电容C22和第二电容切换开关S22，所述第三电容组23包括一个或并联的多个第三电容支路，每个所述第三电容支路包括相连接的第三电容C23和第三电容切换开关S23。其中，所有所述第一电容支路的第一端与所有所述第二电容支路的第一端相连接以作为所述第一可变电容器的第一端，从而与所述第三N型晶体管Q13的漏极连接；所有所述第一电容支路的第二端与所有所述第三电容支路的第一端相连接以作为所述第一可变电容器的第二端，从而与所述输出电阻衰减网络106的输入端连接；所有所述第二电容支路的第二端和所有所述第三电容支路的第二端均接地。

由此，通过控制各个电容支路中的电容切换开关的导通或关断，可以使得第一可变电容器的容值产生变化，进而实现输出匹配网络105的阻抗变化。因此，可以根据所需要的工作频段调节输出匹配网络105的阻抗。

继续参阅图1，本发明实施例中，所述输入匹配网络101包括第一电感LG、隔直电容CB以及第二可变电容器CGS。所述第一电感LG的第一端连接至所述信号输入端RFin，所述第一电感LG的第二端与所述隔直电容CB的第一端连接，所述隔直电容CB的第二端与所述第二可变电容器CGS的第一端、所述第一N型晶体管Q11的栅极、所述输入电阻衰减网络1031的第一端连接，所述第二可变电容器CGS的第二端连接至所述第一N型晶体管Q11的源极。可以理解的是，第一电感LG的第一端对应为输入匹配网络101的输入端，与信号输入端RFin连接，隔直电容CB的第二端和第二可变电容器CGS的第一端的连接节点对应为输入匹配网络101的输出端，与所有所述第一N型晶体管Q11的栅极和所述输入电阻衰减网络1031的第一端连接。

第二可变电容器CGS为可切换的栅源电容，其与第一电感LG和隔直电容CB共同谐振在工作频段，由此可以实现输入阻抗匹配的可调谐。

进一步地，如图3所示，所述第二可变电容器CGS包括多个并联的第四电容支路，每个所述第四电容支路包括相连接的第四电容C24和第四电容切换开关S24。多个所述第四电容支路并联的第一端与所述第一N型晶体管Q11的栅极连接，该并联的第一端也即第二可变电容器CGS的第一端；多个所述第四电容支路并联的第二端与所述第一N型晶体管Q11的源极连接，该并联的第二端也即第二可变电容器CGS的第二端。由此，通过控制各个第四电容支路的电容切换开关S24的导通或关断，可以使得第二可变电容器CGS的容值产生变化，实现输入阻抗匹配的调谐。

参阅图4，本发明实施例中，所述输出电阻衰减网络106包括第一开关S30和第一可变电阻器。

所述第一开关S30的第一端和所述第一可变电阻器的第一端相连接以作为所述输出电阻衰减网络106的输入端，与所述输出匹配网络105的输出端连接，所述第一开关S30的第二端和所述第一可变电阻器的第二端相连接以作为所述输出电阻衰减网络106的输出端，与所述信号输出端RFout连接。通过调节第一可变电阻器的阻值，可以实现增益衰减程度的调节，从而可提供多档位的增益衰减，且对整体噪声的影响较小。此外，可以通过控制第一开关S30的导通或断开来控制对放大后的信号是否进行衰减，当第一开关S30闭合时，此时经过第三N型晶体管Q13放大后的信号在经过输出匹配网络105后，未进行衰减而是经由第一开关S30直接传输至信号输出端RFout进行输出；当第一开关S30断开时，放大后的信号在经过输出匹配网络105后，经过输出电阻衰减网络106的第一可变电阻器进一步衰减后经信号输出端RFout输出。

进一步地，所述第一可变电阻器包括第一电阻组31、第二电阻组32以及第三电阻组33。

所述第一电阻组31包括一个或并联的多个第一电阻支路，每个所述第一电阻支路包括相连接的第一电阻R31和第一电阻切换开关S31，所述第二电阻组32包括一个或并联的多个第二电阻支路，每个所述第二电阻支路包括相连接的第二电阻R32和第二电阻切换开关S32，所述第三电阻组33包括一个或并联的多个第三电阻支路，每个所述第三电阻支路包括相连接的第三电阻R33和第三电阻切换开关S33。其中，所有所述第一电阻支路的第一端与所有所述第二电阻支路的第一端相连接以作为所述第一可变电阻器的第一端，所有所述第一电阻支路的第二端与所有所述第三电阻支路的第一端相连接以作为所述第一可变电阻器的第二端，所有所述第二电阻支路的第二端和所有所述第三电阻支路的第二端均接地。由此，通过控制各个电阻支路中的电阻切换开关的导通或关断，可以使得第一可变电阻器的阻值产生变化，进而可以得到不同的插入损耗，也即衰减程度。

参阅图5，本发明实施例中，所述输入电阻衰减网络1031包括第二开关S40、第五电容C25以及第二可变电阻器。

所述第二可变电阻器包括第四电阻组41和第五电阻组42，所述第四电阻组41包括一个或多个并联的第四电阻支路，每个所述第四电阻支路包括相连接的第四电阻R41和第四电阻切换开关S41，所述第五电阻组42包括一个或多个并联的第五电阻支路，每个所述第五电阻支路包括相连接的第五电阻R42和第五电阻切换开关S42。

所述第二开关S40的第一端与所有所述第四电阻支路的第一端均连接至所述输入匹配网络101的输出端，所述第二开关S40的第二端与所有所述第四电阻支路的第二端、所述第五电容C25的第一端均连接至所述第四N型晶体管Q14的栅极，所述第五电容C25的第二端与所有所述第五电阻支路的第一端连接，所有所述第五电阻支路的第二端均连接至所述源极负反馈单元104的第一端。

其中，通过控制第二开关S40的导通或断开可以控制输入电阻衰减网络1031对信号是否进行衰减，当第二开关S40闭合时，信号未被输入电阻衰减网络1031衰减，而是经过第二开关S40直接传输至第四N型晶体管Q14的栅极，当第二开关S40断开时，信号经过第二可变电阻器时传输至第四N型晶体管Q14的栅极，此时第四N型晶体管Q14的输入信号（即第四N型晶体管的栅源电压）为第二可变电阻器分压后的信号，由此实现信号衰减。其中，可以通过控制各个第四电阻支路和各个第五电阻支路中的电阻切换开关的导通或断开，从而实现第二可变电阻器的阻值变化，进而可以实现对信号不同程度的衰减。

继续参阅图1，本发明实施例中，所述源极负反馈单元104包括第一反馈电感LS1、第二反馈电感LS2、第六晶体管Q16以及第七晶体管Q17。

所述第一反馈电感LS1的第一端作为所述源极负反馈单元104的第一端，与所有所述第一N型晶体管Q11的源极和所述输入电阻衰减网络1031的第二端连接，所述第一反馈电感LS1的第二端与所述第二反馈电感LS2的第一端连接。

本实施例中，所述第六晶体管Q16和所述第七晶体管Q17均为N型晶体管，所述第六晶体管Q16的漏极与所述第一反馈电感LS1的第二端连接，所述第七晶体管Q17的漏极与所述第二反馈电感LS2的第二端连接，所述第六晶体管Q16的栅极和所述第七晶体管Q17的栅极分别用于输入第四控制信号，所述第六晶体管Q16的源极和所述第七晶体管Q17的源极作为所述源极负反馈单元104的第二端接地。

本实施例的源极负反馈单元104可以提供两档不同的增益。具体而言，第四控制信号包括高电平和低电平，通过第四控制信号可以分别控制第六晶体管Q16和第七晶体管Q17的导通或断开，以控制第二反馈电感LS2是否接入电路，从而实现增益的调节。其中，当需要低噪声放大器100提供较大增益时，可以控制第七晶体管Q17断开，第六晶体管Q16导通，此时第二反馈电感LS2未接入电路，只有第一反馈电感LS1接入电路，从而可获得较大的增益。当需要低噪声放大器100提供较小增益时，可以控制第七晶体管Q17导通，第六晶体管Q16断开，此时第一反馈电感LS1和第二反馈电感LS2均接入电路，可得的相对较小的增益。此外，源极负反馈单元104同时与共源级放大单元的总跨导以及第二可变电容器CGS共同组成输入阻抗的实部，在调整共源级放大单元和第二可变电容器CGS时能保证输入阻抗的实部基本保持不变且不随输入匹配的谐振频率的变化而变化。

进一步地，如图6所示，其中图中的箭头A表示信号从第一反馈电感LS1的第一端输入，所述第一反馈电感LS1和所述第二反馈电感LS2通过电感抽头的方式串联，由此可以减少版图面积。

在本发明的其他实施例中，如图7所示，所述第六晶体管Q16和所述第七晶体管Q17也可以是P型晶体管，此时所述第六晶体管Q16的漏极与所述第一反馈电感LS的第二端连接，所述第七晶体管Q17的漏极与所述第二反馈电感LS2的第二端连接，所述第六晶体管Q16的栅极和所述第七晶体管Q17的栅极分别用于输入第四控制信号，所述第六晶体管Q16的源极和所述第七晶体管Q17的源极作为所述源极负反馈单元104的第二端连接第一供电电压VDD1。其中，如图8所示，所述第一反馈电感LS1和所述第二反馈电感LS2也可以通过电感抽头的方式串联。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多频段可调增益的低噪声放大器，其特征在于，包括信号输入端、输入匹配网络、多个共源级放大单元、负增益衰减网络、源级负反馈单元、共栅极驱动放大单元、扼流电感单元、阻抗可调的输出匹配网络、输出电阻衰减网络以及信号输出端；

每个所述共源级放大单元包括对应连接的第一N型晶体管和第二N型晶体管，所述共栅极驱动放大单元包括第三N型晶体管和稳压电容，所述扼流电感单元包括第一P型晶体管、第二P型晶体管、第一扼流电感和第二扼流电感，所述负增益衰减网络包括输入电阻衰减网络、第四N型晶体管和第五N型晶体管；

所述输入匹配网络的输入端连接至所述信号输入端，所有所述第一N型晶体管的栅极和所述输入电阻衰减网络的第一端均连接至所述输入匹配网络的输出端，所有所述第一N型晶体管的源极、所述输入电阻衰减网络的第二端以及所述第四N型晶体管的源极均连接至所述源极负反馈单元的第一端，所述源极负反馈单元的第二端接地或连接第一供电电压，各所述第一N型晶体管的漏极与对应的所述第二N型晶体管的源极连接，各所述第二N型晶体管的栅极分别用于输入第一控制信号，所有所述第二N型晶体管的漏极和所述第五N型晶体管的漏极均连接至所述第三N型晶体管的源极，所述第三N型晶体管的栅极通过所述稳压电容接地，所述第四N型晶体管的栅极与所述输入电阻衰减网络的第三端连接，所述第四N型晶体管的漏极与所述第五N型晶体管的源极连接，所述第五N型晶体管的栅极用于输入第二控制信号；

所述第一P型晶体管的源极和所述第二P型晶体管的源极均连接第二供电电压，所述第一P型晶体管的栅极和所述第二P型晶体管的栅极分别用于输入第三控制信号，所述第一P型晶体管的漏极与所述第一扼流电感的第一端连接，所述第一扼流电感的第二端与所述第二P型晶体管的漏极、所述第二扼流电感的第一端连接，所述第二扼流电感的第二端与所述第三N型晶体管的漏极、所述输出匹配网络的输入端连接，所述输出匹配网络的输出端与所述输出电阻衰减网络的输入端连接，所述输出电阻衰减网络的输出端与所述信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出匹配网络包括第一可变电容器；

所述第一可变电容器的第一端为所述输出匹配网络的输入端，与所述第三N型晶体管的漏极连接，所述第一可变电容器的第二端为所述输出匹配网络的输出端，与所述输出电阻衰减网络的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一可变电容器包括第一电容组、第二电容组以及第三电容组；

所述第一电容组包括一个或并联的多个第一电容支路，每个所述第一电容支路包括相连接的第一电容和第一电容切换开关，所述第二电容组包括一个或并联的多个第二电容支路，每个所述第二电容支路包括相连接的第二电容和第二电容切换开关，所述第三电容组包括一个或并联的多个第三电容支路，每个所述第三电容支路包括相连接的第三电容和第三电容切换开关；

其中，所有所述第一电容支路的第一端与所有所述第二电容支路的第一端相连接以作为所述第一可变电容器的第一端，所有所述第一电容支路的第二端与所有所述第三电容支路的第一端相连接以作为所述第一可变电容器的第二端，所有所述第二电容支路的第二端和所有所述第三电容支路的第二端均接地。

4.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括第一电感、隔直电容以及第二可变电容器；

所述第一电感的第一端连接至所述信号输入端，所述第一电感的第二端与所述隔直电容的第一端连接，所述隔直电容的第二端与所述第二可变电容的第一端、所述第一N型晶体管的栅极、所述输入电阻衰减网络的第一端连接，所述第二可变电容器的第二端连接至所述第一N型晶体管的源极。

5.根据权利要求4所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第二可变电容器包括多个并联的第四电容支路，每个所述第四电容支路包括相连接的第四电容和第四电容切换开关；

多个所述第四电容支路并联的第一端与所述第一N型晶体管的栅极连接，多个所述第四电容支路并联的第二端与所述第一N型晶体管的源极连接。

6.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出电阻衰减网络包括第一开关和第一可变电阻器；

所述第一开关的第一端和所述第一可变电阻器的第一端相连接以作为所述输出电阻衰减网络的输入端，与所述输出匹配网络的输出端连接，所述第一开关的第二端和所述第一可变电阻器的第二端相连接以作为所述输出电阻衰减网络的输出端，与所述信号输出端连接。

7.根据权利要求6所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一可变电阻器包括第一电阻组、第二电阻组以及第三电阻组；

所述第一电阻组包括一个或并联的多个第一电阻支路，每个所述第一电阻支路包括相连接的第一电阻和第一电阻切换开关，所述第二电阻组包括一个或并联的多个第二电阻支路，每个所述第二电阻支路包括相连接的第二电阻和第二电阻切换开关，所述第三电阻组包括一个或并联的多个第三电阻支路，每个所述第三电阻支路包括相连接的第三电阻和第三电阻切换开关；

其中，所有所述第一电阻支路的第一端与所有所述第二电阻支路的第一端相连接以作为所述第一可变电阻器的第一端，所有所述第一电阻支路的第二端与所有所述第三电阻支路的第一端相连接以作为所述第一可变电阻器的第二端，所有所述第二电阻支路的第二端和所有所述第三电阻支路的第二端均接地。

8.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输入电阻衰减网络包括第二开关、第五电容以及第二可变电阻器；

所述第二可变电阻器包括第四电阻组和第五电阻组，所述第四电阻组包括一个或多个并联的第四电阻支路，每个所述第四电阻支路包括相连接的第四电阻和第四电阻切换开关，所述第五电阻组包括一个或多个并联的第五电阻支路，每个所述第五电阻支路包括相连接的第五电阻和第五电阻切换开关；

所述第二开关的第一端与所有所述第四电阻支路的第一端均连接至所述输入匹配网络的输出端，所述第二开关的第二端与所有所述第四电阻支路的第二端、所述第五电容的第一端均连接至所述第四N型晶体管的栅极，所述第五电容的第二端与所有所述第五电阻支路的第一端连接，所有所述第五电阻支路的第二端均连接至所述源极负反馈单元的第一端。

9.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述源极负反馈单元包括第一反馈电感、第二反馈电感、第六晶体管以及第七晶体管；

所述第一反馈电感的第一端作为所述源极负反馈单元的第一端，与所有所述第一N型晶体管的源极和所述输入电阻衰减网络的第二端连接，所述第一反馈电感的第二端与所述第二反馈电感的第一端连接；

当所述第六晶体管和所述第七晶体管均为N型晶体管时，所述第六晶体管的漏极与所述第一反馈电感的第二端连接，所述第七晶体管的漏极与所述第二反馈电感的第二端连接，所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极分别用于输入第四控制信号，所述第六晶体管的源极和所述第七晶体管的源极作为所述源极负反馈单元的第二端接地；

当所述第六晶体管和所述第七晶体管均为P型晶体管时，所述第六型晶体管的漏极与所述第一反馈电感的第二端连接，所述第七晶体管的漏极与所述第二反馈电感的第二端连接，所述第六晶体管的栅极和所述第七晶体管的栅极分别用于输入第四控制信号，所述第六晶体管的源极和所述第七晶体管的源极作为所述源极负反馈单元的第二端连接第一供电电压。

10.根据权利要求9所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一反馈电感和所述第二反馈电感通过电感抽头的方式串联。

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