CN116032219A - 一种高线性度的低噪声放大器、芯片及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高线性度的低噪声放大器、芯片及电子设备。该低噪声放大器包括主级放大单元、至少一个副级放大单元、驱动单元、可配置负载单元、输入阻抗匹配单元和输出阻抗匹配单元，还包括一个开关电容支路；其中，至少一个副级放大单元的输入端通过开关电容支路与主级放大单元的输入端连接，并且，该副级放大单元的输入端设有单独的偏置电压；在低增益工作模式下，开关电容支路闭合，同时，与开关电容支路连接的副级放大单元通路打开。本发明通过采用电容分压及非线性分量相消的技术方案，在低噪声放大器采用有源放大结构的情况下，使低噪声放大器在低增益工作模式下具有较高的线性度性能。

Description

一种高线性度的低噪声放大器、芯片及电子设备
技术领域
本发明涉及一种高线性度的低噪声放大器，同时也涉及包括该低噪声放大器的芯片及相应的电子设备，属于射频集成电路技术领域。
背景技术
随着通信技术的发展，智能手机等便携式电子设备给人们的生活带来了极大的便利。同时，多种应用场景也对射频收发系统的动态范围提出了更高的要求。低噪声放大器(low noise amplifier，简称为LNA)作为射频收发系统中的第一级放大单元，其增益覆盖范围和对应增益档位的线性度等性能等指标就显得尤为重要。
传统的低噪声放大器为了提高低增益档位的线性度，一般会采用无源结构信号通路的解决方案，但由于这种无源结构会改变信号的相位，并且低噪声放大器在不同频率点上，各增益档位之间的增益间距也不均匀，这些特点在某些实际应用中是不被允许的。另一方面，在低增益档位采用有源结构信号通路的低噪声放大器，通过提高放大管偏置电压的方法，也能够一定程度上改善其线性度。但这种方法会增加额外的功耗，并且，由于增益和噪声等指标的限制，这种方法一般收效甚微，也不能满足系统的需求。
在申请公布号为CN110149096A的中国专利申请中，公开了一种高线性度的低噪声放大器。该电路包括主放大器电路、辅助放大器电路以及cascode电路。其中，主放大器电路包括第一NMOS晶体管、第一电容、第一电阻、第一电感、第一偏置电压和第一接地点；辅助放大器电路包括PMOS晶体管、第三电容、第四电容、第三电感、第四电感和第二接地点；cascode电路包括第二NMOS晶体管、第二电容、第五电容、第二电阻、第三电阻、第二电感、第二偏置电压、第三偏置电压、第三接地点、电源电压。cascode电路通过导线连接主放大器电路和辅助放大器电路，主放大器电路通过导线连接辅助放大器电路。该电路利用低偏置下PMOS与NMOS晶体管偏离静态工作点时跨导变化相反的特点，将放大电路在静态工作点附近一定范围内的跨导补偿为一个相对恒定值，提高了线性度。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种高线性度的低噪声放大器。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该低噪声放大器的集成电路芯片。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种包括该低噪声放大器的电子设备。
为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种高线性度的低噪声放大器，包括主级放大单元、至少一个副级放大单元、驱动单元、可配置负载单元、输入阻抗匹配单元和输出阻抗匹配单元，还包括一个开关电容支路；其中，
低噪声放大器的输入端通过输入阻抗匹配单元与主级放大单元的输入端连接，主级放大单元的输出端与驱动单元的输入端连接，驱动单元的输出端通过输出阻抗匹配单元与低噪声放大器的输出端连接，并且，主级放大单元的输入端设有第一偏置电压。
至少一个副级放大单元的输入端通过开关电容支路与主级放大单元的输入端连接；并且，该副级放大单元的输入端设有第二偏置电压；其余副级放大单元的输入端与主级放大单元的输入端直接连接。
其中较优地，在低增益工作模式下，开关电容支路闭合，同时，与开关电容支路连接的副级放大单元通路打开。
其中较优地，所述主级放大单元和所述副级放大单元均由至少一个放大晶体管和一个开关晶体管串联构成；其中，放大晶体管的栅极为信号输入端，放大晶体管的源极通过电感耦合到地，放大晶体管的漏极与开关晶体管的源极连接，开关晶体管的漏极与所述驱动单元的输入端连接，开关晶体管的栅极设有控制电压，当主级放大单元通路或副级放大单元的通路需要打开时，对应单元中开关晶体管栅极的控制电压高于晶体管的阈值电压；当主级放大单元通路或副级放大单元的通路需要关断时，对应单元中开关晶体管栅极的控制电压为零电位。
其中较优地，所述开关电容支路由一个开关晶体管和一个电容串联构成；其中，开关电容支路的开关晶体管端连接主级放大单元的输入端，开关电容支路的电容端连接副级放大单元的输入端；开关晶体管的栅极设有控制电压，在低增益工作模式下，开关晶体管栅极的控制电压高于晶体管的阈值电压，开关电容支路打开；在高增益工作模式下，开关晶体管栅极的控制电压为零电位，开关电容支路关断。
其中较优地，所述驱动单元包括至少一个晶体管，该晶体管的漏极连接可配置负载单元的输出端和输出匹配网络单元的输入端，该晶体管的源极连接主级放大单元的输出端和副级放大单元的输出端，该晶体管的栅极设有偏置电压。
其中较优地，所述可配置负载单元由可变电感、可变电阻和可变电容相互并联构成，并联电路的一端与电源端连接，另一端作为输出端与驱动单元的输出端及输出匹配网络单元的输入端连接。
其中较优地，所述输入阻抗匹配单元由一个电感和一个耦合电容串联构成；其中，串联电路的电感端与低噪声放大器的输入端连接，串联电路的耦合电容端与主级放大单元的输入端及开关电容支路的输入端连接。
其中较优地，所述输出阻抗匹配单元由一个耦合电容和衰减器串联构成；其中，串联电路的耦合电容端与驱动单元的输出端及可配置负载单元的输出端连接，串联电路的衰减器端与低噪声放大器的输出端连接；低噪声放大器的低增益至少部分由衰减器的衰减量决定。
其中较优地，在低增益工作模式下，所述主级放大单元中的第一偏置电压低于其在高增益工作模式下的电压值。
其中较优地，在低增益工作模式下，主级放大单元的输出电流与副级放大单元的输出电流相加时三阶项交调项成分相消。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种集成电路芯片，包括上述高线性度的低噪声放大器。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括上述高线性度的低噪声放大器。
与现有技术相比较，本发明所提供的高线性度的低噪声放大器，通过采用电容分压及非线性分量相消的技术方案，在低噪声放大器采用有源放大结构的情况下，以较低的功耗实现增益的衰减，以及实现低噪声放大器在低增益工作模式下具有较高的线性度性能。因此，本发明所提供的高线性度的低噪声放大器具有设计巧妙合理、结构简单、以及电路性能优异等有益效果。
附图说明
图1为现有技术中，一个典型的低噪声放大器的电路原理图；
图2为现有技术中，另一个典型的低噪声放大器的电路原理图；
图3为本发明实施例中，高线性度的低噪声放大器的电路原理图；
图4为本发明实施例中，低噪声放大器仿真测试结果的增益曲线对比图；
图5为现有技术中，低噪声放大器仿真测试结果的线性度曲线图；
图6为本发明实施例中，低噪声放大器仿真测试结果的线性度曲线图；
图7为采用本发明实施例提供的低噪声放大器的电子设备的示例图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
为了便于理解和说明，本发明首先对现有技术中典型的低噪声放大器进行简单叙述，并在此基础上介绍本发明实施例的具体技术方案。
如图1所示，为现有技术中的一个典型的低噪声放大器，其包含主级放大单元和副级放大单元，以及驱动单元、可配置负载单元和输入匹配网络、输出匹配网络等。其中，主级放大单元和副级放大单元的输入端共同连接输入匹配网络，主级放大单元和副级放大单元的输出端共同连接驱动单元。
该低噪声放大器实现增益档位变化的方法是采用不同尺寸的晶体管(MOS管)分别设置在主级放大单元和副级放大单元中的技术方案，通常，副级放大单元中的晶体管尺寸较小。射频输入信号经过输入匹配网络直接输入至各放大单元中晶体管的栅极，主级放大单元和副级放大单元输入端的偏置电压在不同增益档位时提供不同的偏置电压值。在低增益档位时仅打开尺寸较小的晶体管(这里作为副级放大单元)通路上的开关管，同时偏置电路提供一个较小的偏置电压。这种实现低增益的方法只能依靠调节晶体管的尺寸和偏置电压，另一方面，由于其他单元通路的开关并不能完全关断，低增益档位的线性度一般较差。
如图2所示，为现有技术中的另一个典型的低噪声放大器，包含主级放大单元、副级放大单元和直通单元，以及驱动单元、可配置负载单元和输入匹配网络、输出匹配网络等。其中，主级放大单元和副级放大单元的输入端共同连接输入匹配网络，主级放大单元和副级放大单元的输出端共同连接驱动单元。与图1所示的技术方案不同之处在于，输入匹配网络与输出匹配网络之间设有一个直通单元。
该低噪声放大器实现增益档位变化的方法是：在低增益档位时关闭掉所有放大单元通路，射频输入信号经过输入匹配网络和直通单元直接输入至输出匹配网络，经过无源结构的衰减器直接到达输出端。这种实现低增益的方法是采用无源结构的直通通路，其各增益档位之间的增益间距在不同频率点上并不均匀，使得增益档位在某些情况下不能被准确识别，从而影响射频接收机的性能。
针对现有技术中存在的上述问题，本发明实施例首先提供一种高线性度的低噪声放大器，其在低增益档位能够实现高线性度的电路性能指标。具体地说，本发明实施例提供的高线性度的低噪声放大器包括主级放大单元、至少一个副级放大单元、驱动单元、可配置负载单元、输入阻抗匹配单元和输出阻抗匹配单元，还包括一个开关电容支路。其中，低噪声放大器的输入端通过输入阻抗匹配单元与主级放大单元的输入端连接，主级放大单元的输出端与驱动单元的输入端连接，驱动单元的输出端通过输出阻抗匹配单元与低噪声放大器的输出端连接，并且，主级放大单元的输入端设有偏置电压。
其中，至少一个副级放大单元的输入端通过开关电容支路与主级放大单元的输入端连接。并且，该副级放大单元的输入端设有单独的偏置电压；其余副级放大单元的输入端可以与主级放大单元的输入端直接连接。
本发明实施例提供的低噪声放大器存在至少两种工作模式：高增益工作模式和低增益工作模式；在低增益工作模式下，开关电容支路闭合，同时，与开关电容支路连接的副级放大单元通路打开，该副级放大单的输入端和主级放大单元的输入端均具有各自的偏置电压。
在本发明的一个实施例中，主级放大单元和副级放大单元均由至少一个放大晶体管和一个开关晶体管串联构成，主级放大单元中放大晶体管的尺寸和副级放大单元中放大晶体管的尺寸可以一样，也可以不一样。其中，放大晶体管的栅极为所在单元的的信号输入端，放大晶体管的源极通过电感耦合到地，放大晶体管的漏极与开关晶体管的源极连接，开关晶体管的漏极与所述驱动单元的输入端连接，开关晶体管的栅极设有控制电压，当主级放大单元通路或副级放大单元通路需要打开时，其对应单元中开关晶体管栅极的控制电压高于晶体管的阈值电压；当主级放大单元通路或副级放大单元通路需要关断时，其对应单元中开关晶体管栅极的控制电压为零电位。
在本发明的一个实施例中，开关电容支路由一个开关晶体管和一个电容串联构成，该电容也可以是可变电容；其中，开关电容支路的开关晶体管端连接主级放大单元的输入端，开关电容支路的电容端连接副级放大单元的输入端；开关晶体管的栅极设有控制电压，在低增益工作模式下，开关晶体管栅极的控制电压高于晶体管的阈值电压，开关电容支路打开；在高增益工作模式下，开关晶体管栅极的控制电压为零电位，开关电容支路关断。
在本发明的一个实施例中，驱动单元包括至少一个晶体管，该晶体管的漏极连接可配置负载单元的输出端和输出匹配网络单元的输入端，该晶体管的源极连接主级放大单元的输出端和副级放大单元的输出端，该晶体管的栅极设有偏置电压，偏置电压值的选取由低噪声放大器的工作状态和性能决定。通常，在高增益工作模式下，该偏置电压值比低增益工作模式下的偏置电压值低。
在本发明的一个实施例中，可配置负载单元由可变电感、可变电阻和可变电容相互并联构成，并联电路的一端与电源端VDD连接，另一端作为输出端与驱动单元的输出端及输出匹配网络单元的输入端连接；通过改变可变电容和可变电阻的大小，可以调节所述可配置负载单元的谐振频率和呈现不同的输出阻抗。
在本发明的一个实施例中，输入阻抗匹配单元由一个电感和一个耦合电容串联构成，电感可以是片上或片外电感；其中，串联电路的电感端与低噪声放大器的输入端连接，串联电路的耦合电容端与主级放大单元的输入端及开关电容支路的输入端连接。
在本发明的一个实施例中，输出阻抗匹配单元由一个耦合电容和衰减器串联构成，衰减器可以采用电感、电容或电阻构成的无源网络；其中，串联电路的耦合电容端与驱动单元的输出端及可配置负载单元的输出端连接，串联电路的衰减器端与低噪声放大器的输出端连接；低噪声放大器的低增益至少部分由衰减器的衰减量决定。
另外，开关电容支路中的电容取值相对于输入阻抗匹配单元中的耦合电容的取值较小。在低增益工作模式下，主级放大单元中放大晶体管栅极的偏置电压值低于其在高增益工作模式下的偏置电压值。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，高线性度的低噪声放大器包括主级放大单元1、副级放大单元2、开关电容支路3、驱动单元4、可配置负载单元5、输入阻抗匹配单元6、输出阻抗匹配单元7和接地电感。其中，低噪声放大器的输入端Rfin与输入阻抗匹配单元6的输入端连接，输入阻抗匹配单元6的输出端分别与主级放大单元1的输入端、开关电容支路3的输入端连接，开关电容支路3的输出端与副级放大单元2的输入端连接，主级放大单元1的接地端和副级放大单元2的接地端共同通过接地电感与地电位端连接。主级放大单元1的输出端和副级放大单元2的输出端共同与驱动单元4的输入端连接，驱动单元4的输出端分别与可配置负载单元5及输出阻抗匹配单元7的输入端连接，可配置负载单元5的另一端与电源端VDD连接，输出阻抗匹配单元7的输出端与低噪声放大器的输出端Rfout连接。
下面对本实施例中，低噪声放大器的各单元电路的组成结构进行详细说明。
主级放大单元1由第一放大晶体管M2、第一开关晶体管M4和第一偏置电阻R1构成。其中，第一放大晶体管M2的栅极和第一偏置电阻R1的一端共同与所在单元的输入端连接，第一偏置电阻R1的另一端与偏置电压端Vbias1连接，第一放大晶体管M2的源极与接地电感L3连接，第一放大晶体管M2的漏极与第一开关晶体管M4的源极连接，第一开关晶体管M4的栅极与控制电压端Vc2连接，第一开关晶体管M4的漏极与所在单元的输出端连接。
副级放大单元2由第二放大晶体管M3、第二开关晶体管M5和第二偏置电阻R2构成。其中，第二放大晶体管M3的栅极和第二偏置电阻R2的一端共同与所在单元的输入端连接，第二偏置电阻R2的另一端与偏置电压端Vbias2连接，第二放大晶体管M3的源极与接地电感L3连接，第二放大晶体管M3的漏极与第二开关晶体管M5的源极连接，第二开关晶体管M5的栅极与控制电压端Vc3连接，第二开关晶体管M5的漏极与所在单元的输出端连接。
开关电容支路3由第三开关晶体管M6和第一电容C2构成。其中，第三开关晶体管M6的源极与所在单元的输入端连接，第三开关晶体管M6的栅极与控制电压端Vc1连接，第三开关晶体管M6的漏极与第一电容C2连接，第一电容C2的另一端与所在单元的输出端连接。
驱动单元4由第三放大晶体管M1构成。其中，第三放大晶体管M1的栅极与偏置电压端Vb1连接，第三放大晶体管M1的源极与所在单元的输入端连接，第三放大晶体管M1的漏极与所在单元的输出端连接。
可配置负载单元5由第一可变电阻R1、第一可变电容C3和第一可变电感L2构成。其中，第一可变电阻R1、第一可变电容C3和第一可变电感L2相互并联连接，并联负载电路的一端与电源端VDD连接，并联负载电路的另一端与驱动单元4的输出端及输出阻抗匹配单元7的输入端连接。
输入阻抗匹配单元6由第一电感L1和第二电容C1构成。其中，第一电感L1与所在单元的输入端连接，第一电感L1的另一端与第二电容C1连接，第二电容C1的另一端与所在单元的输出端连接。
输出阻抗匹配单元7由第三电容C4和衰减器电路构成。其中，第三电容C4与所在单元的输入端连接，第三电容C4的另一端与衰减器电路连接，衰减器电路的另一端与所在单元的输出端连接。衰减器电路是由电感、电容或电阻组合构成的无源网络。
下面结合图3，详细说明本发明实施例提供的高线性度的低噪声放大器在实现高增益工作模式和低增益工作模式时的工作过程。
高增益工作模式下，在低噪声放大器的主级放大单元中，第一开关晶体管M4栅极的控制电压Vc2高于晶体管的阈值电压，第一开关晶体管M4导通，主级放大单元通路打开，同时，为主级放大单元输入端提供一个偏置电压Vbias1；开关电容支路中，第三开关晶体管M6栅极的控制电压Vc1为零电位，第三开关晶体管M6截止，开关电容支路断开，使得副级放大单元与射频信号输入端的通路断开；副级放大单元中，第二开关晶体管M5栅极的控制电压Vc3为零电位，第二开关晶体管M5截止，副级放大单元通路关闭；同时，为驱动单元提供一个偏置电压Vb1。此时，射频输入信号从低噪声放大器的输入端Rfin经过输入阻抗匹配单元到达主级放大单元进行放大，放大后的射频信号通过驱动单元和输出阻抗匹配单元到达低噪声放大器的输出端Rfout。在高增益工作模式下，主级放大单元中的第一放大晶体管M2栅极的偏置电压端Vbias1较大。
低增益工作模式下，在低噪声放大器的主级放大单元中，第一开关晶体管M4栅极的控制电压Vc2为较低电位，第一开关晶体管M4并没有完全截止，主级放大单元通路没有完全关断，同时，为主级放大单元输入端提供一个偏置电压Vbias1；开关电容支路中，第三开关晶体管M6栅极的控制电压Vc1高于晶体管的阈值电压，第三开关晶体管M6导通，开关电容支路闭合，使得副级放大单元与射频信号输入端的通路打开；副级放大单元中，第二开关晶体管M5栅极的控制电压Vc3高于晶体管的阈值电压，第二开关晶体管M5导通，副级放大单元通路打开，同时，为副级放大单元输入端提供一个偏置电压Vbias2；为驱动单元提供一个偏置电压Vb1。此时，射频输入信号从低噪声放大器的输入端Rfin经过输入阻抗匹配单元到达主级放大单元进行放大，同时，经过开关电容支路到达副级放大单元进行放大，两个放大单元输出的射频信号共同通过驱动单元和输出阻抗匹配单元到达低噪声放大器的输出端Rfout。在低增益工作模式下，主级放大单元中的第一放大晶体管M2栅极的偏置电压Vbias1较小，低于高增益工作模式下的偏置电压值。
与现有技术相比较，本发明所提供的高线性度的低噪声放大器，在主级放大单元和副级放大单元之间增加了由第三开关晶体管M6和第一电容C2串联构成的开关电容支路，其中，第一电容C2的取值相对于输入阻抗匹配单元中的第二电容C1较小。通过调节第三开关晶体管M6栅极控制电压Vc1的大小可以控制开关电容支路的打开与关闭，从而避免主级放大单元和副级放大单元之间寄生因素对电路性能的影响。另一方面，由于开关电容支路中的第一电容C2和输入阻抗匹配单元中的第二电容C1为串联连接，会产生分压作用。并且，频率越高第一电容C2的阻抗越大，高阶谐波会衰减的更多，可以降低输入信号的摆幅，从而提高低噪声放大器的线性度。
现有技术的低噪声放大器中，在低增益工作模式下，由于放大单元的开关晶体管并不能完全关断。因此，主级放大单元通路上的寄生因素会恶化低增益档位的线性度性能。而本发明所提供的低噪声放大器中，由于主级放大单元产生的泄露电流和副级放大单元的输出电流是相加的关系，另一方面，由于晶体管的电流各阶项交调项系数会随偏置电压和晶体管尺寸的改变而变化。因此，本发明通过偏置电路给主级放大单元提供一个合适的偏置电压，使其产生与副级放大单元三阶项交调项系数相反的电流，构建出主级放大单元的输出电流与副级放大单元的输出电流相加时三阶项交调项成分的相消，从而提高低噪声放大器的线性度。具体说明如下：
主级放大单元的输出电流I1与副级放大单元的输出电流I2可以分别表示为：
I1＝a1v+a2v2+a3v3
I2＝b1v+b2v2+b3v3
其中，a1和b1为晶体管的电流一阶项交调项系数，a2和b2为晶体管的电流二阶项交调项系数，a3和b3为晶体管的电流三阶项交调项系数，v为偏置电压。
由于上述主级放大单元和副级放大单元的连接关系是并联，因此两路电流是相加关系，总电流Itotal可以表示为：
Itotal＝I1+I2＝(a1+b1)v+(a2+b2)v2+(a3+b3)v3
由晶体管的特性可知，其输出电流的三阶项交调项系数在不同的直流偏置条件下有着从正到负的变化，因此可以通过仿真合理设置主级放大单元输入端的偏置电压v，使其产生与副级放大单元的三阶项交调项系数相反的电流，使得主级放大单元的输出电流与副级放大单元的输出电流相加时三阶项交调项成分能够最大程度上相消，即尽量使a3+b3的值最小，以提高低噪声放大器的线性度。
综上所述，本发明提供的高线性度的低噪声放大器，采用有源放大结构，能够实现其各增益档位之间的增益间距在不同频率点上均匀相等，并且，在信号相位相同的情况下实现较高的线性度性能，提高了接收机的动态范围，使其应用场景能够更加广泛。
为了验证本发明提供的高线性度的低噪声放大器的优异性能，发明人对现有技术和本发明实施例中的技术方案分别进行了增益和线性度的仿真测试，测试结果如下。
图4所示为低噪声放大器的增益仿真测试曲线对比图，横坐标为频率，纵坐标为增益。其中，曲线1为低噪声放大器在高增益工作模式下的增益曲线；曲线2为现有技术中采用无源衰减结构的低噪声放大器，在低增益工作模式下的增益曲线；曲线3为本发明所提供的低噪声放大器，在低增益工作模式下的增益曲线。由图4中可以看出，无源结构的现有技术在高、低增益工作模式下，其增益间距在不同频率点上并不均匀，而本发明所提供的低噪声放大器，其增益间距在不同频率点上是均匀相等的。
图5所示为现有技术中采用有源结构的低噪声放大器的线性度仿真曲线图。图6所示为本发明所提供的低噪声放大器的线性度仿真曲线图。图5和图6中，横坐标为输入功率，纵坐标为输出轴功率。由图5和图6对比可以看出，本发明所提供的低噪声放大器与现有技术相比，1dB压缩点和三阶交调点均有明显提高。
本发明实施例还提供一种集成电路芯片。该集成电路芯片包括上述高线性度的低噪声放大器，可用作射频前端模块的重要组成部分。对于该芯片中的基于高线性度的低噪声放大器的具体结构，在此不再赘述。
另外，本发明所提供的高线性度的低噪声放大器，还可以被用在电子设备中，作为射频组件的重要组成部分。这里所说的电子设备是指可以在移动环境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多种通信制式的通信设备，包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外，本发明实施例提供的技术方案也适用于其他模拟集成电路应用的场合，例如通信基站、智能网联汽车等。
如图7所示，该电子设备至少包括处理器和存储器，还可以根据实际需要进一步包括通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口。其中，存储器、通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口均与该处理器连接。存储器可以是静态随机存取存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、磁存储器、快闪存储器等，处理器可以是中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理(DSP)芯片等。其它通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件等均可以采用通用部件实现，在此就不具体说明了。
通过上述实施例对本发明技术方案的具体描述可以看出，与现有技术相比较，本发明所提供的高线性度的低噪声放大器，通过采用电容分压及非线性分量相消的技术方案，在低噪声放大器采用有源放大结构的情况下，以较低的功耗实现增益的衰减，以及实现低噪声放大器在低增益工作模式下具有较高的线性度性能。因此，本发明所提供的高线性度的低噪声放大器，具有设计巧妙合理、结构简单以及电路性能优异等有益效果。
以上对本发明所提供的高线性度的低噪声放大器、芯片及电子设备进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (12)

1.一种高线性度的低噪声放大器，包括主级放大单元、至少一个副级放大单元、驱动单元、可配置负载单元、输入阻抗匹配单元和输出阻抗匹配单元，其特征在于还包括开关电容支路；其中，
所述低噪声放大器的输入端通过所述输入阻抗匹配单元与所述主级放大单元的输入端连接，所述主级放大单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述驱动单元的输出端通过所述输出阻抗匹配单元与所述低噪声放大器的输出端连接；并且，所述主级放大单元的输入端设有第一偏置电压；
至少一个所述副级放大单元的输入端通过所述开关电容支路与所述主级放大单元的输入端连接；并且，该副级放大单元的输入端设有第二偏置电压，其余副级放大单元的输入端与所述主级放大单元的输入端直接连接。
2.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
所述主级放大单元和所述副级放大单元均由至少一个放大晶体管和一个开关晶体管串联构成；其中，放大晶体管的栅极为信号输入端，放大晶体管的源极通过电感耦合到地，放大晶体管的漏极与开关晶体管的源极连接，开关晶体管的漏极与所述驱动单元的输入端连接，开关晶体管的栅极设有控制电压，当所述主级放大单元通路或所述副级放大单元的通路需要打开时，对应单元中开关晶体管栅极的控制电压高于阈值电压；当所述主级放大单元通路或所述副级放大单元的通路需要关断时，对应单元中开关晶体管栅极的控制电压为零电位。
3.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
所述开关电容支路由一个开关晶体管和一个电容串联构成；其中，开关电容支路的开关晶体管端连接所述主级放大单元的输入端，开关电容支路的电容端连接所述副级放大单元的输入端；开关晶体管的栅极设有控制电压，在低增益工作模式下，开关晶体管栅极的控制电压高于阈值电压，开关电容支路打开；在高增益工作模式下，开关晶体管栅极的控制电压为零电位，开关电容支路关断。
4.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
所述驱动单元包括至少一个晶体管，该晶体管的漏极连接所述可配置负载单元的输出端和所述输出匹配网络单元的输入端，该晶体管的源极连接所述主级放大单元的输出端和所述副级放大单元的输出端，该晶体管的栅极设有偏置电压。
5.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
所述可配置负载单元由可变电感、可变电阻和可变电容并联构成，并联电路的一端与电源端连接，另一端作为输出端与所述驱动单元的输出端及所述输出匹配网络单元的输入端连接。
6.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
所述输入阻抗匹配单元由一个电感和一个耦合电容串联构成；其中，串联电路的电感端与所述低噪声放大器的输入端连接，串联电路的耦合电容端与所述主级放大单元的输入端及所述开关电容支路的输入端连接。
7.如权利要求6所述的低噪声放大器，其特征在于：
所述开关电容支路中的电容取值低于所述输入阻抗匹配单元中的耦合电容取值。
8.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
所述输出阻抗匹配单元由一个耦合电容和衰减器串联构成；其中，串联电路的耦合电容端与所述驱动单元的输出端及所述可配置负载单元的输出端连接，串联电路的衰减器端与所述低噪声放大器的输出端连接；所述低噪声放大器的低增益至少部分由衰减器的衰减量决定。
9.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
在低增益工作模式下，所述主级放大单元中的第一偏置电压低于其在高增益工作模式下的电压值。
10.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于：
在低增益工作模式下，所述主级放大单元的输出电流与所述副级放大单元的输出电流相加时三阶项交调项成分相消。
11.一种集成电路芯片，其特征在于包括权利要求1～10中任意一项所述的低噪声放大器。
12.一种电子设备，其特征在于包括权利要求1～10中任意一项所述的低噪声放大器。
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