CN1667969A - 镜像抑制低噪声放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线通信系统接收机镜像抑制低噪声放大器，包括前级放大器、后级放大器和输出匹配电路，前级放大器的公共端接地，后级放大器的公共端接电源电压VDD，后级放大器的输出端与输出匹配电路输入端连接，在前级放大器的输出端和后级放大器的输入端之间连接有谐振网络，所述前级放大器的输出端A与谐振网络的输入端连接，所述后级放大器的输入端B与谐振网络的输出端连接。本发明具有通过将传统的共源共栅放大器源极与漏极连接处断开等处理，大大增强了低噪声放大器的镜像抑制能力，本发明的镜像抑制甚至可达65dB以上，所涉及的镜像抑制低噪声放大器不仅设计简单，同时具有单片集成的特点。
Description
技术领域
本发明是一种用于无线通信系统接收机对镜像抑制要求较高的射频前端芯片，尤其涉及一种镜像抑制低噪声放大器。
背景技术
当今，包括移动通信和无线局域网在内的各类无线通信系统和技术飞速发展，射频集成电路已在世界范围内成为大学、研究院所和通信相关产业研究开发的热点。低噪声放大器是射频集成电路的关键模块之一，它是接收机射频前端的第一个有源模块，它的主要功能是放大射频信号，提供适当的增益来克服后续电路的噪声。它不仅应具有很低的噪声、一定的增益和足够的线性度，同时在多次变频的超外差接收机的应用中，镜像频率的抑制能力也是低噪声放大器的一个重要指标。根据文献报道，不同无线通信系统标准要求的镜像抑制为60-90dB，在5GHz接收机的应用中，由于增益和相位的失配，镜像抑制混频器的镜像抑制能力只能达到25-35dB，与无线通信系统的镜像抑制要求相差甚远。
发明内容
本发明提供一种具有高镜像抑制能力、可单片集成的镜像抑制低噪声放大器。
本发明采用如下技术方案：
一种无线通信系统接收机镜像抑制低噪声放大器，包括前级放大器、后级放大器和输出匹配电路，前级放大器的公共端接地，后级放大器的公共端接电源电压VDD，后级放大器的输出端与输出匹配电路输入端连接，在前级放大器的输出端和后级放大器的输入端之间连接有谐振网络，所述前级放大器的输出端A与谐振网络的输入端连接，所述后级放大器的输入端B与谐振网络的输出端连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
常见的镜像抑制低噪声放大器，通过在共源共栅(或共发共基)放大器的源极与漏极(或发射极与集电极)连接处与地之间连接一个串并联谐振电路来抑制镜像信号，它的镜像抑制能力对高镜像抑制要求的射频接收机来说仍然不够。本发明通过将传统的共源共栅(或共发共基)放大器源极与漏极(或发射极与集电极)连接处断开，并在其间串联一个由多个谐振电路组成的L型或π型谐振网络，从而大大增强了低噪声放大器的镜像抑制能力，本发明的镜像抑制甚至可达65dB以上，其中采用π型谐振网络的低噪声放大器比采用L型谐振网络具有更强的镜像抑制能力。由于谐振网络中的电感电容均可用现代集成电路工艺实现，因此本发明所涉及的镜像抑制低噪声放大器不仅设计简单，同时具有单片集成的特点。
附图说明
图1是单端结构镜像抑制低噪声放大器的原理图。
图2是L型谐振网络电路图。
图3是π型谐振网络电路图。
图4是差分结构镜像抑制低噪声放大器的原理图。
以上的图中有电感1、电感2、偏置电阻3、晶体管4、谐振网络5、晶体管6、电感7、输出匹配电路8、前级放大器9、后级放大器10、电容11、电容12、电感13、电容14、电感15、串并联谐振电路16、并联谐振电路17、电容18、电容19、电感20、串并联谐振电路21、电感22、电感23、偏置电阻24、晶体管25、谐振网络26、晶体管27、电感28、输出匹配电路29、电感32、前级放大器30、后级放大器31、偏置电压VG、输入端νin、输出端νout、偏置电压VG1、输入端νin1、输出端νout1、偏置电压VG2、输入端νin2、输出端νout2、电源电压VDD。
具体实施方式
实施例1
一种无线通信系统接收机镜像抑制低噪声放大器，如图1所示，包括前级放大器9、后级放大器10和输出匹配电路8，前级放大器9的公共端接地，后级放大器10的公共端接电源电压VDD，后级放大器10的输出端与输出匹配电路8输入端连接，在前级放大器9的输出端和后级放大器10的输入端之间连接有谐振网络5，所述前级放大器9的输出端A与谐振网络5的输入端连接，所述后级放大器10的输入端B与谐振网络5的输出端连接，谐振网络5可采用L型谐振网络，如图2所示，即谐振网络5由并联谐振电路17和串并联谐振电路16组成，并联谐振电路17连接在谐振网络输入端和输出端之间，串并联谐振电路16连接在谐振网络输入端和地之间，上述并联谐振电路17由电容14和电感15组成，电容14与电感15并联连接且并联谐振在镜像频率，串并联谐振电路16采用电容12和电感13并联后再与电容11相串联连接，串并联谐振电路16串联谐振在镜像频率，而电容12和电感13构成的并联电路并联谐振在接收信号频率；谐振网络5还可以采用π型谐振网络，如图3所示，即在上述L型谐振网络基础上增加一个串并联谐振电路21来实现，具体来说，在谐振网络输出端与地之间连接有另一个串并联谐振电路21，该另一个串并联谐振电路21采用电容19和电感20并联后再与电容18串联连接，串并联谐振电路21串联谐振在镜像频率，而电容19和电感20构成的并联电路并联谐振在接收信号频率，上述前级放大器9采用共源放大器，后级放大器10采用共栅放大器，共源放大器9由电感1、电感2、偏置电阻3和晶体管4组成，输入端νin经过电感1连接到晶体管4的栅极，晶体管4的源极通过电感2接地，偏置电压VG经过偏置电阻3接到晶体管4的栅极。共栅放大器10由晶体管6和电感7组成，其中晶体管6的栅极连接电源电压VDD，晶体管6的漏极通过电感7接到电源电压VDD；上述前级放大器和后级放大器还可采用其它类型的放大器，例如：前级放大器采用共发放大器，后级放大器采用共基放大器。
实施例2
本实施例涉及一种差分结构镜像抑制低噪声放大器，如图4所示，可以说是由两个实施例1所述的镜像抑制低噪声放大器构成，具体方案如下：
一种无线通信系统接收机的差分结构镜像抑制低噪声放大器，包括前级放大器9、前级放大器30、后级放大器10、后级放大器31、输出匹配电路8和输出匹配电路29，前级放大器9的公共端和前级放大器30的公共端相连接并经电感32接地，后级放大器10的公共端和后级放大器31的公共端接电源电压VDD，后级放大器10的输出端与输出匹配电路8输入端连接，后级放大器31的输出端与输出匹配电路29输入端连接，在前级放大器9的输出端和后级放大器10的输入端之间连接有谐振网络5，所述前级放大器9的输出端A与谐振网络5的输入端连接，所述后级放大器10的输入端B与谐振网络5的输出端连接，在前级放大器30的输出端和后级放大器31的输入端之间连接有谐振网络26，所述前级放大器30的输出端C与谐振网络26的输入端连接，所述后级放大器31的输入端D与谐振网络26的输出端连接；谐振网络5和谐振网络26可以采用图2所示的L型谐振网络，即谐振网络由并联谐振电路17和串并联谐振电路16组成，并联谐振电路17连接在谐振网络输入端和输出端之间，串并联谐振电路16连接在谐振网络输入端和地之间，上述并联谐振电路17由电容14和电感15组成，电容14与电感15并联连接且并联谐振在镜像频率，串并联谐振电路16采用电容12和电感13并联后再与电容11相串联连接，串并联谐振电路16串联谐振在镜像频率，而电容12和电感13构成的并联电路并联谐振在接收信号频率；谐振网络5和谐振网络26还可以采用图3所示的π型谐振网络，即在上述L型谐振网络基础上增加一个串并联谐振电路21来实现，具体来说，在谐振网络输出端与地之间连接有另一个串并联谐振电路21，该另一个串并联谐振电路21采用电容19和电感20并联后再与电容18串联连接，串并联谐振电路21串联谐振在镜像频率，而电容19和电感20构成的并联电路并联谐振在接收信号频率；上述前级放大器9采用共源放大器，后级放大器10采用共栅放大器，共源放大器9由电感1、电感2、偏置电阻3和晶体管4组成，输入端νin1经过电感1连接到晶体管4的栅极，晶体管4的源极接电感2的一端，电感2的另一端为共源放大器9的公共端，偏置电压VG1经过偏置电阻3接到晶体管4的栅极，共栅放大器10由晶体管6和电感7组成，其中晶体管6的栅极连接电源电压VDD，晶体管6的漏极通过电感7接到电源电压VDD；上述前级放大器30采用共源放大器，后级放大器31采用共栅放大器，共源放大器30由电感22、电感23、偏置电阻24和晶体管25组成，输入端νin2经过电感22连接到晶体管25的栅极，晶体管25的源极接电感23的一端，电感23的另一端为共源放大器30的公共端，偏置电压VG2经过偏置电阻24接到晶体管25的栅极，共栅放大器31由晶体管27和电感28组成，其中晶体管27的栅极连接电源电压VDD，晶体管27的漏极通过电感28接到电源电压VDD；上述前级放大器和后级放大器也可以采用其它类型的放大器，例如：前级放大器采用共发放大器，后级放大器采用共基放大器。
Claims (6)
1.一种无线通信系统接收机镜像抑制低噪声放大器，包括前级放大器(9)、后级放大器(10)和输出匹配电路(8)，前级放大器(9)的公共端接地，后级放大器(10)的公共端接电源电压VDD，后级放大器(10)的输出端B与输出匹配电路(8)输入端连接，其特征在于在前级放大器(9)的输出端A和后级放大器(10)的输入端之间连接有谐振网络(5)，所述前级放大器(9)的输出端与谐振网络(5)的输入端连接，所述后级放大器(10)的输入端与谐振网络(5)的输出端连接。
2、根据权利要求1所述的镜像抑制低噪声放大器，其特征是谐振网络(5)由并联谐振电路(17)和串并联谐振电路(16)组成，并联谐振电路(17)连接在谐振网络输入端和输出端之间，串并联谐振电路(16)连接在谐振网络输入端和地之间，上述并联谐振电路(17)由电容(14)和电感(15)组成，电容(14)与电感(15)并联连接，串并联谐振电路(16)采用电容(12)和电感(13)并联后再与电容(11)相串联连接。
3.根据权利要求2所述的镜像抑制低噪声放大器，其特征是在谐振网络输出端与地之间连接有另一个串并联谐振电路(21)，该另一个串并联谐振电路(21)采用电容(19)和电感(20)并联后再与电容(18)串联连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的镜像抑制低噪声放大器，其特征是前级放大器(9)的公共端不再接地，而连接有另一个前级放大器(30)且与该前级放大器(30)公共端相连后经电感(32)接地，在前级放大器(30)的输出端C连接有另一个谐振网络(26)且与该谐振网络(26)的输入端连接，在谐振网络(26)的输出端上连接有另一个后级放大器(31)且与该后级放大器(31)的输入端D连接，后级放大器(31)的公共端接电源电压VDD。
5.根据权利要求1、2、3、4所述的镜像抑制低噪声放大器，其特征是前级放大器采用共源放大器，后级放大器采用共栅放大器。
6.根据权利要求1、2、3、4所述的镜像抑制低噪声放大器，其特征是前级放大器采用共发放大器，后级放大器采用共基放大器。
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| CN103208975A (zh) * | 2012-01-17 | 2013-07-17 | 立积电子股份有限公司 | 匹配电路系统 |
| CN103633946A (zh) * | 2013-12-03 | 2014-03-12 | 天津大学 | 一种实现片上输入输出50欧姆匹配的低噪声放大器 |
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- 2005-04-07 CN CN 200510038725 patent/CN1667969A/zh active Pending
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