CN215420205U

CN215420205U - 低噪声放大器以及电子设备

Info

Publication number: CN215420205U
Application number: CN202120536660.7U
Authority: CN
Inventors: 罗卫军; 韦春; 蒋鑫
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-01-04
Anticipated expiration: 2031-03-15

Abstract

本申请公开了一种低噪声放大器以及电子设备，所述低噪声放大器包括：输入双频匹配网络，所述输入双频匹配网络用于基于输入的第一射频信号，输出所需工作频率的第二射频信号；第一级放大电路，所述第一级放大电路用于以最小噪声系数对输入的所述第二射频信号进行放大，输出差分射频信号；第二级放大电路，所述第二级放大电路用于以最大增益对所述第一级放大电路输出的差分射频信号进行放大。使得能够同时完成噪声系数匹配和双频阻抗匹配，获得最小噪声系数的同时能够实现功率的最大传输能力，降低功耗。

Description

低噪声放大器以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及射频集成电路技术领域，尤其是涉及一种低噪声放大器以及电子设备。

背景技术

随着科学技术的不断发展，越来越多的电子设备被广泛的应用于人们的日常生活以及工作当中，为人们的日常生活以及工作带来了巨大的便利，成为当今人们不可或缺的重要工具。

低噪声放大器为射频接收机前端第一个有源放大电路，作用为以最小噪声系数将微弱信号接收并放大，并将信号送入混频器进行处理。低噪声放大器因处于接收机的最前端，它需要提供足够高的增益以抑制后级噪声，保证信道中的信号有足够的信噪比，并且做到自身噪声系数足够小；为了功率的最大传输，输入级必须要做好阻抗匹配，以保证在与低噪声放大器前级的天线级联时能够减少功率损耗。目前，低噪声放大器的功耗及成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种低噪声放大器以及电子设备，能够同时完成噪声系数匹配和双频阻抗匹配，获得最小噪声系数的同时能够实现功率的最大传输能力，降低功耗。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种低噪声放大器，所述低噪声放大器包括：

输入双频匹配网络，所述输入双频匹配网络用于基于输入的第一射频信号，输出所需工作频率的第二射频信号；

第一级放大电路，所述第一级放大电路用于以最小噪声系数对输入的所述第二射频信号进行放大，输出差分射频信号；

第二级放大电路，所述第二级放大电路用于以最大增益对所述第一级放大电路输出的差分射频信号进行放大。

优选的，在上述的低噪声放大器中，所述输入双频匹配网络包括：

第一电容，所述第一电容的一个极板输入所述第一射频信号，另一个极板通过第一电感接地；

第二电容，所述第二电容的一个极板通过所述第一电感接地，另一个极板通过第二电感接地；

第三电容，所述第三电容的一个极板通过所述第二电感接地，另一个极板作为所述输入双频匹配网络的输出端，与所述第一级放大电路的输入端连接。

优选的，在上述的低噪声放大器中，所述第一级放大电路具有第一输出端和第二输出端，用于输出所述差分射频信号；

所述第一级放大电路包括：

第一开关管，所述第一开关管的栅极作为所述第一级放大电路的输入端，与输入双频匹配网络的输出端连接，源极和栅极之间连接有栅源电容，且源极通过负反馈电感接地；

第二开关管，所述第二开关管的栅极连接电源端，漏极通过第一电阻与所述电源端连接，源极与所述第一开关管的漏极连接；

其中，所述第二开关管的漏极作为所述第一输出端，源极作为所述第二输出端。

优选的，在上述的低噪声放大器中，所述第一级放大电路具有第一输出端和第二输出端，以输出所述差分射频信号；

所述第二级放大电路包括：

第三开关管，所述第三开关管的栅极通过第四电容与所述第一输出端连接，源极接地；

第四开关管，所述第四开关管的栅极通过第五电容与所述第一输出端连接，漏极通过第三电感与电源端连接，源极与所述第三开关管的漏极连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端输入第一偏置电压，另一端与所述第三开关管的栅极以及所述第四开关管的栅极分别连接；

第六电容，所述第六电容的一个极板连接所述第二输出端，另一个极板通过第三电阻输入所述第一偏置电压；

第五开关管，所述第五开关管的栅极通过所述第三电阻输入所述第一偏置电压，源极接地，漏极通过第四电感与所述电源端连接；

其中，所述第三开关管的漏极与所述第四开关管的漏极用于输出经过所述第二级放大电路放大后的所述差分射频信号。

优选的，在上述的低噪声放大器中，还包括：

自偏置网络，所述自偏置网络用于为所述第一级放大电路提供第二偏置电压，使得所述第一级放大电路处于稳定放大的工作状态。

优选的，在上述的低噪声放大器中，所述自偏置网络包括：

第六开关管，所述第六开关管的栅极通过第四电阻连接电源端，并通过第五电阻与所述自偏置网络的输出端连接；

其中，所述自偏置网络的输出端连接所述第一级放大电路的输入端。

优选的，在上述的低噪声放大器中，还包括：

输出匹配网络，所述输出匹配网络用于使得所述低噪声放大器与负载端阻抗匹配；

其中，所述第二级放大电路具有第三输出端和第四输出端，用于输出经过所述第二级放大电路放大后的所述差分射频信号；所述输出匹配网络具有第一支路和第二支路，所述第一支路连接在所述第三输出端与所述负载端的正输入端之间，所述第二支路连接在所述第四输出端与所述负载端的负输入端之间。

优选的，在上述的低噪声放大器中，所述第一支路包括：

第七电容，所述第七电容的一个极板连接所述第三输出端，另一个极板通过第八电容接地；

第九电容，所述第九电容的一个极板通过所述第八电容接地，另一个极板通过第五电感接地；

第十电容，所述第十电容的一个极板通过所述第五电感接地，另一个极板连接所述正输入端。

优选的，在上述的低噪声放大器中，所述第二支路包括：

第十一电容，所述第十一电容的一个极板连接所述第四输出端，另一个极板通过第十二电容接地；

第十三电容，所述第十三电容的一个极板通过所述第十二电容接地，另一个极板通过第六电感接地；

第十四电容，所述第十四电容的一个极板通过所述第六电感接地，另一个极板连接所述负输入端。

本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上述任一项所述的低噪声放大器。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的低噪声放大器以及电子设备中，输入双频匹配网络基于输入的第一射频信号，输出所需工作频率的第二射频信号，第一级放大电路以最小噪声系数对输入的第二射频信号进行放大，并输出差分射频信号，第二级放大电路以最大增益对输出的差分射频信号进行放大，使得能够同时完成噪声系数匹配和双频阻抗匹配，获得最小噪声系数的同时能够实现功率的最大传输能力，同时降低功耗。不仅设计简单，同时能实现单端输入差分输出，便于集成，可用于卫星导航系统接收机和无线通信。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例提供的一种低噪声放大器的电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器输入小信号等效电路图；

图3为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的噪声模型图；

图4为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的输入匹配仿真曲线图；

图5为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的功率增益曲线图；

图6为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的噪声系数曲线图；

图7为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的稳定性仿真曲线图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

低噪声放大器为射频接收机前端第一个有源放大电路，作用为以最小噪声系数将微弱信号接收并放大，并将信号送入混频器进行处理。低噪声放大器因处于接收机的最前端，它需要提供足够高的增益以抑制后级噪声，保证信道中的信号有足够的信噪比，并且做到自身噪声系数足够小；为了功率的最大传输，输入级必须要做好阻抗匹配，以保证在与低噪声放大器前级的天线级联时能够减少功率损耗。

目前实现双频或多频信号工作的方法可归为以下几种：

第一，宽带低噪声放大器；常见宽带低噪声放大器结构有：电阻并联负反馈式低噪声放大器；共栅低噪声放大器；分布式低噪声放大器；宽带低噪声放大器普遍的困扰为：由于带宽增益积的影响，若需要在整个频带内实现高增益，则放大器的带宽会受到限制，当两个甚至多个频点距离较大，则难以实现，包括平坦度在内的性能受到设计局限。

第二，单频低噪声放大器；每个频段拥有独立的窄带系统，建立多个窄带接收链路，通过切换不同的链路实现多个频段工作的目的。为工作频点切换的开关会恶化电路性能，同时，还会带来尺寸、功耗和成本的增加。

第三，常见的低噪声放大器为单端输入单端输出低噪声放大器、差分输入差分输出低噪声放大器，这会带来级联问题。由于低噪声放大器在射频前端中的位置，它与前端的天线直接相连之后，将微弱信号以噪声最小的原则放大，送入后级混频器进行信号下一步的处理。天线是单端输出的，一般为了抑制衬底耦合对电路性能的影响和抑制本振信号泄漏到输出端，混频器常采用双平衡混频器；而与低噪声放大器级联时，常采用单端转差分变压器如片外巴伦或者Lange等非平衡-平衡转换器，这样做会引入额外的插损和尺寸的增加，影响系统的灵敏度和提高了成本；与此同时，高性能的巴伦只适合窄带放大器，不适合多频系统的应用。

因此，为了解决上述问题，本申请提供一种低噪声放大器以及电子设备，所述低噪声放大器包括:

本申请针对现有技术中的不足，公开了一种单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器以及电子设备，可用于卫星导航接收机和无线通信等应用。主要包括了输入双频匹配网络，第一级放大电路，第二级放大电路，自偏置网络以及输出匹配网络。第一级放大电路采用共源共栅结构，可获得良好的反向隔离度；输入双频匹配网络获取双频工作点，同时实现噪声匹配和阻抗匹配，在提高电路性能的同时保证了最大功率传播；自偏置网络提供了一个稳定的自偏置电压；第二级放大电路使得低噪声放大器前后级可以实现直接级联，避免了转换器的使用；并且在第二级放大电路中使用了跨导增强技术，以满足“第一级以最小噪声系数放大，第二级以最大增益放大”的设计要求，同时降低功耗。不仅设计简单，同时能实现单端输入差分输出，便于集成。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的低噪声放大器以及电子设备中，输入双频匹配网络基于输入的第一射频信号，输出所需工作频率的第二射频信号，第一级放大电路以最小噪声系数对输入的第二射频信号进行放大，并输出差分射频信号，第二级放大电路以最大增益对输出的差分射频信号进行放大，使得能够同时完成噪声系数匹配和双频阻抗匹配，获得最小噪声系数的同时能够实现功率的最大传输能力，同时降低功耗。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种低噪声放大器的电路结构示意图。如图1所示，所述低噪声放大器包括：

输入双频匹配网络10，所述输入双频匹配网络10用于基于输入的第一射频信号RFin，输出所需工作频率的第二射频信号；

第一级放大电路20，所述第一级放大电路20用于以最小噪声系数对输入的所述第二射频信号进行放大，输出差分射频信号；

第二级放大电路30，所述第二级放大电路30用于以最大增益对所述第一级放大电路20输出的差分射频信号进行放大。

本实用新型实施例所述低噪声放大器为一种单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器，可以通过第一级放大电路20实现信号的小噪声系数放大，通过第二级放大电路30实现信号的最大增益放大。

本实用新型实施例中，所述输入双频匹配网络10能够对单独输入的第一射频信号RFin进行选频，输出所需工作频率的第二射频信号，所述输入双频匹配网络10包括：

第一电容C1，所述第一电容C1的一个极板输入所述第一射频信号RFin，另一个极板通过第一电感L1接地；

第二电容C2，所述第二电容C2的一个极板通过所述第一电感L1接地，另一个极板通过第二电感L2接地；

第三电容C3，所述第三电容C3的一个极板通过所述第二电感L2接地，另一个极板作为所述输入双频匹配网络10的输出端，与所述第一级放大电路 20的输入端连接。其中，第三电容C3可以充当到隔直的效果，可以防止偏置电压从双频匹配网络10流向地。

本实用新型实施例中，所述第一级放大电路20具有第一输出端和第二输出端，用于输出所述差分射频信号；

如图1所示，所述第一级放大电路20包括：

第一开关管M1，所述第一开关管M1的栅极作为所述第一级放大电路20 的输入端，与输入双频匹配网络10的输出端连接，源极和栅极之间连接有栅源电容Cex，且源极通过负反馈电感Ls接地；使得低噪声放大器能够同时实现噪声匹配和输入阻抗匹配。需要说明的是，所述第一开关管M1的沟道宽度可根据功耗约束下噪声优化的原则选择。

第二开关管M2，所述第二开关管M2的栅极连接电源端VDD，漏极通过第一电阻R1与所述电源端VDD连接，源极与所述第一开关管M1的漏极连接；

其中，所述第二开关管M2的漏极作为所述第一输出端，源极作为所述第二输出端。

所示结构的第一级放大电路20能够实现信号的最小噪声系数放大。

本实用新型实施例中，所述第二级放大电路30包括：

第三开关管M3，所述第三开关管M3的栅极通过第四电容C4与所述第一输出端连接，源极接地；

第四开关管M4，所述第四开关管M4的栅极通过第五电容C5与所述第一输出端连接，漏极通过第三电感L3与电源端VDD连接，源极与所述第三开关管M3的漏极连接；其中，所述第三开关管M3与所述第四开关管M4的沟道长度均相同，第三开关管M3与第四开关管M4组成跨导增强放大。

第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端输入第一偏置电压Vb，另一端与所述第三开关管M3的栅极以及所述第四开关管M4的栅极分别连接；

第六电容C6，所述第六电容C6的一个极板连接所述第二输出端，另一个极板通过第三电阻R3输入所述第一偏置电压Vb；

第五开关管M5，所述第五开关管M5的栅极通过所述第三电阻R3输入所述第一偏置电压Vb，源极接地，漏极通过第四电感L4与所述电源端连接；

其中，所述第三开关管M3的漏极与所述第四开关管M4的漏极用于输出经过所述第二级放大电路30放大后的所述差分射频信号。

所示第二级放大电路30能够实现信号的最大增益放大。

如图1所示，所述低噪声放大器中还包括：自偏置网络40，所述自偏置网络40用于为所述第一级放大电路20提供第二偏置电压，使得所述第一级放大电路20处于稳定放大的工作状态。所述自偏置网络40为有源自偏置网络，可以获得更好的稳定性和温度特性。

其中，所述自偏置网络40包括：第六开关管M6，所述第六开关管M6 的栅极通过第四电阻R4连接电源端，并通过第五电阻R5与所述自偏置网络 40的输出端连接；其中，所述自偏置网络40的输出端连接所述第一级放大电路20的输入端。

需要说明是的，所述的第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管 M3、第四开关管M4、第五开关管M5和第六开关管M6均为N型MOS管，衬底均和对应的地相连，且具有相同的沟道长度，第三开关管M3和第四开关管M4具有相同的沟道宽度。

如图1所示，低噪声放大器还包括：输出匹配网络50，所述输出匹配网络50用于使得所述低噪声放大器与负载端阻抗匹配；

其中，所述第二级放大电路30具有第三输出端和第四输出端，用于输出经过所述第二级放大电路30放大后的所述差分射频信号；所述输出匹配网络 50具有第一支路和第二支路，所述第一支路连接在所述第三输出端与所述负载端的正输入端RFout+之间，所述第二支路连接在所述第四输出端与所述负载端的负输入端RFout-之间。

其中，所述第一支路包括：第七电容C7，所述第七电容C7的一个极板连接所述第三输出端，另一个极板通过第八电容C8接地；第九电容C9，所述第九电容C9的一个极板通过所述第八电容C8接地，另一个极板通过第五电感L5接地；第十电容C10，所述第十电容C10的一个极板通过所述第五电感L5接地，另一个极板连接所述正输入端RFout+。

其中，所述第二支路包括：第十一电容C11，所述第十一电容C11的一个极板连接所述第四输出端，另一个极板通过第十二电容C12接地；第十三电容C13，所述第十三电容C13的一个极板通过所述第十二电容C12接地，另一个极板通过第六电感L6接地；第十四电容C14，所述第十四电容C14的一个极板通过所述第六电感L6接地，另一个极板连接所述负输入端RFout-。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的低噪声放大器中，输入双频匹配网络基于输入的第一射频信号，输出所需工作频率的第二射频信号，第一级放大电路以最小噪声系数对输入的第二射频信号进行放大，并输出差分射频信号，第二级放大电路以最大增益对输出的差分射频信号进行放大，使得能够同时完成噪声系数匹配和双频阻抗匹配，获得最小噪声系数的同时能够实现功率的最大传输能力，同时降低功耗。不仅设计简单，同时能实现单端输入差分输出，便于集成，可用于卫星导航系统接收机和无线通信。

基于上述实施例，本实用新型另一实施例还提供一种低噪声放大器的设计方法，所述设计方法包括：

步骤一：选定放大器两个工作频率ω1和ω2，得到中间频率

步骤二：根据选定的工作频率和截止频率f_T的关系，在工艺库中选择合适的NMOS晶体管类型，即工作频率ω1和ω2应远小于截止频率f_T。

步骤三：将选定的晶体管的沟道长度设定为工艺库中沟道最小长度，例如在130nm的工艺库中设定晶体管的沟道长度为130nm。

步骤四：根据功耗要求选择偏置电压Vb，然后根据功耗约束噪声优化的方法选择基于功耗限制条件下的晶体管的沟道宽度W，第三开关管M3和第四开关管M4的沟道宽度取为相同值；

晶体管沟道宽度的选择根据下式：

其中，

δ、γ、C均为工艺常数：δ为栅噪声系数，在短沟道器件(沟道长度小于4微米左右)中可估计为4；γ是与晶体管偏置有关的系数，约为δ的一半；C为沟道噪声和栅极噪声的相关系数。ω为工作频率，L为晶体管沟道长度，C_ox是单位面积的栅极氧化层电容，是工艺参数；R_s是源阻抗；

第一放大电路采用共源共栅结构，在获得较低噪声系数的同时，得到良好的反响隔离度，同时第二开关管M2会降低第一开关管M1的米勒电容的影响，同时增强第一开关管M1增益倍数的作用；

第一放大电路实现原理如下：信号从第一开关管M1栅极输入，从第二开关管M2漏极输出，此为第一级共源共栅信号传输方向，电压增益为

g_m1为第一开关管M1的跨导，g_m2和g_mb2分别为第二开关管M2的跨导和背栅跨导，第三开关管M3和第四开关管M4接收的为同一相位的信号，与第五开关管M5接收的输入信号是差分的，第三开关管M3和第四开关管M4组成跨导增强技术，跨导g_m3+g_m4≈g_m，即只需要一半的电流就可以得到相同的跨导，即降低了功耗的同时能够提高了增益，与此同时，其与第五开关管M5实现差分输出的功能。

步骤五：确定第一开关管M1栅源级并联的栅源电容Cex的大小，其大小可通过

其中，α、γ、δ、 C为工艺库常数，且约为1，ω为工作频率，R_S为源阻抗，C_gs为第一开关管 M1的栅源电容。

步骤六：由

可确定第一开关管M1的源极电感L_S，g_m1为第一开关管M1的跨导。

步骤七：确定输入双频匹配网络中无源器件的大小，其中包括第一电容 C1，第一电感L1，第二电容C2，第二电感L2，第三电容C3，使它们的值与源极耦合电感Ls和电容C_t＝C_ex+C_gs谐振在两个工作频率ω1和ω2上，具体的值根据下式而定：

得到L1、L2、C1、C2、C3的值。

步骤五-步骤七中的参数依据：

低噪声放大器的匹配非常重要，它对信号功率的传输、噪声和增益都拥有重要的作用。所以本次设计中低噪声放大器的匹配是关键之一。匹配主要完成噪声匹配和输入阻抗匹配，通过噪声匹配来达到最小噪声系数从而达到最好的噪声性能，而输入匹配保证最大功率传输从而提高信号的利用率；

如图2和图3所示，图2为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器输入小信号等效电路图，图3为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的噪声模型图。首先进行输入阻抗匹配，图2是输入端口的小信号等效电路(忽略第一开关管M1的背栅级)，图中G、D、S分别为第一共源晶体管M1的栅极、漏极和源极；输入电压为V_in，第一级输出电流为I_out；g_mV_gs表示压控电流源，漏电流是栅源电压的函数。

图2和图3中，G为第一开关管M1的栅极，D为第一开关管M1的漏极， S为第一开关管M1的源极，Cgs为第一开关管M1的栅源寄生电容，Vgs 为第一开关管M1的栅源电压，Iou＝g_mV_gs。Rs为输入双频匹配网络10输入端的源阻抗，V_ns为Rs的噪声电压。I_ng为第一开关管M1的噪声电流，I_nd沟道热噪声，g_do为第一开关管M1的漏源电压Vds为零时的漏源电导。

输入阻抗

要实现阻抗匹配，则输入阻抗等于源阻抗共轭，有：

得到L_s、L₁、L₂、C₁、C₂、C₃的值；

噪声系数的定义是

得最小噪声系数

并且得出该电路使噪声系数最小的优化源阻抗为：

由于现在应用较为广泛的多为深亚微米工艺(0.25微米以下称为深亚微米)，

则有

要想达到最小噪声系数则有：

满足上述两式可得到最小噪声系数；

由此可见，可得到步骤五-步骤七的取值方法：

和

步骤八：根据仿真结果对第一开关管M1的沟道宽度，第一开关管M1栅源极并联的栅极电容C_ex，源极耦合电感L_s和输入匹配网络进行调整，确定最终参数大小。

本实例中，在0.13um CMOS工艺对本申请的设计实例进行了仿真测试:

如图4所示，图4为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的输入匹配仿真曲线图，本实施例中所设计的低噪声放大器，在1.2GHz和1.57GHz的工作频率处的输入回波损耗分别为-19.41dB和 -17dB，从上述指标可以看到本申请所设计的低噪声放大器在双频段达到了良好的输入阻抗匹配。

如图5所示，图5为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的功率增益曲线图，本实施例中的低噪声放大器，在1.2GHz 和1.57GHz的工作频段处的功率增益分别为22.458dB和21.174dB。

如图6所示，图6为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的噪声系数曲线图，本实施中所设计的低噪声放大器，在 1.2GHz和1.57GHz的工作频点处的噪声系数分别为1.266dB和1.634dB；这说明本实施例达到良好的噪声匹配。

如图7所示，图7为本实用新型实施例提供的单端输入差分输出的并行双频低噪声放大器的稳定性仿真曲线图，本实施中所涉及的低噪声放大器的稳定因子(Kf)在1.2\1.57GHz分别为58.993和43.003，说明该实例在双频段内稳定性良好。

通过直流仿真，测得该实例在1.2V的电源电压下抽取11.2mA的电流，功耗约为13.56mW。

本申请方案中，输入级在双频段同时实现阻抗匹配和噪声匹配，并且可直接与天线和混频器级联，易于集成，可广泛应用于便携式设备。

相对于传统的低噪声放大器，本申请提供的低噪声放大器及其设计方法中具有如下优点：

(1)传统实现双频低噪声放大器多为单频点放大器、或单频点和开关并联成为的并行低噪放，开关的引入会恶化电路性能，而本申请在输入级引入双频段的输入匹配网络，可以在两个频段内共同工作的同时，能够降低并行低噪放系统面积和系统功耗过大的缺点。

(2)传统的低噪声放大器，多为单端输入单端输出，前后级进行级联时往往需要用到巴伦等单端转双端转换器，会引入额外的插损和面积过大的缺点；而本申请为单端输入差分输出，既满足了低噪放前级天线单端输出又能满足后级双端输入的混频器的级联需求，易于集成，同时也提高了系统的集成度和灵敏度。

(3)传统的低噪声放大器追求低噪声和单端输入差分输出时，往往增益较低，不利于抑制后级噪声；本申请引入了增益增强技术，在获取低噪声和单端输入差分输出的同时，在转差分电路级增强了电路的增益，以便抑制后级混频器的噪声。

(4)本申请可以在功耗的约束下达到最优的噪声系数，实现低功耗的设计；同时使功耗、输入回波损耗和噪声系数这三个参数可以同时得到优化。

(5)本申请便于集成，功耗较小，适合便携式可移动终端。

(6)本申请中的设计方法明确了设计流程，简化了设计步骤，易于操作。

基于上述实施例，本实用新型另一实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述实施例中描述的低噪声放大器。

所述电子设备采用上述实施例中提供的低噪声放大器，能够同时完成噪声系数匹配和双频阻抗匹配，获得最小噪声系数的同时能够实现功率的最大传输能力，降低功耗。不仅设计简单，同时能实现单端输入差分输出，便于集成，可用于卫星导航系统接收机和无线通信。

本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的电子设备而言，由于其与实施例公开的低噪声放大器相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见低噪声放大器部分说明即可。

需要说明的是，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种低噪声放大器，其特征在于，所述低噪声放大器包括：

2.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输入双频匹配网络包括：

3.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一级放大电路具有第一输出端和第二输出端，用于输出所述差分射频信号；

所述第一级放大电路包括：

4.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一级放大电路具有第一输出端和第二输出端，以输出所述差分射频信号；

所述第二级放大电路包括：

5.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的低噪声放大器，其特征在于，所述自偏置网络包括：

7.根据权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第一支路包括：

9.根据权利要求7所述的低噪声放大器，其特征在于，所述第二支路包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的低噪声放大器。