[发明专利]放大电路和接收链

说明书

技术领域

本发明涉及放大电路和接收链。

背景技术

在本发明的环境中，术语“放大电路”将指的是具有对应于输入信号乘以乘法值的输出信号的任何电路，所述乘法值适合于就绝对值而言采用任何正值且特别是在0和1之间的任何值。此乘法值将被称为“增益”。因此将使用术语“放大电路”和“增益”，即使严格地说当增益在0与1之间时，输出信号相对于输入信号而言在振幅方面被减小。

也使用缩写（LNR）（来自“低噪声放大器”）来提及的低噪声放大电路的目的是在使输入信号的损失最小化的同时将其放大。

为了将LNA的噪声量化，使用“有用信号与本底噪声之间的差”的损失的度量是已知的。LNA输出信号包含三个分量：被LNA增益放大的有用输入信号、被LNA增益放大的输入噪声和直接被注入到输出端的LNA分量的固有噪声。

LNA以在输出注入噪声的方式因此将以下列不可逾越的限制对有用信号与噪声之间的差具有影响：如果输入信号功率小于本底噪声功率，则信号在环境噪声中“丢失”，并且LNA将永远不能再从环境噪声中重新取出有用信号，并且如果由LNA在输出端处注入的固有噪声大于已放大有用信号，则LNA用其固有噪声淹没信号。

在两个极端情况之间，LNA通过略微地减小输入信号和输入噪声之间的差来将这两个量放大。LNA因此对信噪比具有影响，该信噪比被用如下定义的噪声系数F量化

NF=10log₁₀(F)＞0dB

其中，S/N_输入（或S/N_输出）是输入端（或者说输出端）处的信噪比。NF是“噪声因数”，即对数标度上的噪声F系数。

由于LNA始终具有最小噪声，所以S/N_输出始终小于S/N_输入，使得F严格地大于1且NF严格地大于0dB。

LNA是放大器，其噪声因数NF小于10dB，优选地小于7dB，并且更优选地在1和3dB之间，从而对应于根据现有技术的LNA噪声因数NF的标准值。当噪声因数NF小于1dB时，LNA的耗电量一般地变得较高（超过几十毫瓦）。

特别是在射频电路中，常常必须改变块之间的阻抗以防止引起进一步功率损耗的信号寄生反射。最常见的标准将LNA输入阻抗设置成50Ω。此值一般地被视为是低阻抗。关于LAN设计的一个问题在于确保其在低耗电量的情况下具有50Ω的阻抗。

为了使LNA适应于低阻抗，使其固有噪声、其失真最小化并使其增益最大化，无源电感器的使用是已知的。更具体地，三个电感器被放置在场效应晶体管周围，每个根据在本段开始时所描述的那些提供特定的优点。

这些电感器的主要缺点涉及其实现所需的表面面积。这涉及到相对于被在尺寸方面为纳米度量的晶体管占用的表面面积而言占用非常大的平面表面面积的部件。

电路的成本本质上与所使用的技术和电路的表面面积相关联。由于现代技术具有每mm²日益增加的高成本，所以必须尽量避免使用无源电感器。

在1998—2000年，描述了关于基于共栅极场效应晶体管的差动输入LNA的技术。被称为电容性交叉耦合技术或CCCT的此技术大略地提出了通过借助于单个耦合电容器来同时地对晶体管的源极及其栅极进行致动来控制晶体管，确保源极和栅极电压为相反相位。这种技术使得可以在不增加用来产生跨导的直流的情况下增加共栅极配置的晶体管的有效跨导。然而，由于耦合电容器的本征增益具有等于1的绝对值，所以这种技术并不适合于获得大于晶体管的自然跨导乘以2的有效跨导。

在以下出版物中描述了CCCT的示例：

—S.B.T Wang,A.M.Niknejad,R.W.Brodersen,Design of a Sub-mW960-MHz UWB CMOS LNA,IEEE JSSC,vol.41no.11.Nov.2006，

—W.Zhuo,S.Embabi,J.P.De Gyvez,E.Sanchez-Sinencio,Using Capacitive Cross-Coupling Technique in RF Low Noise Amplifiers and Down-Conversion Mixer Design,IEEE ESSCIRC,pp.77-80,May2000，以及