[实用新型]低噪声放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，更具体地说，涉及一种低噪声放大器。

背景技术

低噪声放大器（LNA，Low Noise Amplifier）一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。低噪声放大器作为射频接收机前端的主要部分，影响其性能优劣的重要指标除了噪声系数、增益、阻抗匹配、功耗等之外，线性度也是衡量其性能优劣的重要指标之一。因为当在强干扰信号的情况下接收一个弱信号时，未经滤除的干扰信号会送入LNA的输入端，由于放大器本身的非线性会产生互调分量，其中的一部分将进入有用信道，对其中有用的信号产生干扰，造成接收灵敏度降低（或称为阻塞），为避免这种情况，就要求LNA在接收强信号时需保持高线性度。

在现代多模多频段的通信系统中，相互之间的干扰尤其严重。比如有线电视（Cable TV）接收机中，多达上百个信道（channel）同时传送信号，每个channel传送的信号功率都在-10dBm左右。当接收机接收某一个信道的信号时，其它信道的信号对当前接收信道都是干扰源，它们的交调频率会进入当前接收信道内，阻塞接收机中的低噪声放大器，影响接收的灵敏度。

再如现在广泛应用的多模多频段智能手机中，通常同时有GSM、DCS、WCDMA、WiFi、GPS等收发系统。GPS的接收信号强度很低，在-150dBm以下，极易受到其它信号的干扰。例如：DCS-1800与PCS-1900的发射交调频率在GPS的频段内；GSM850与WIFI的发射交调频率也会落在GPS的频段内；还有WCDMA与PCS的发射交调频率也会落在GPS频带内；如果GPS LNA的线性度不好，这些幅度相对很高的交调分量会阻塞GPS的接收LNA，导致GPS灵敏度下降。

线性度的指标有输入/输出1dB压缩点（IP1dB/OP1dB）和输入/输出三阶交调点（IIP3/OIP3)。其中IIP3能直接反映交调情况，故常用IIP3来衡量低噪声放大器的线性度。IIP3越高，对应的1dB压缩点也越高，LNA线性工作的范围越大，其抗交调干扰的能力越强。因此，为了准确阐述本实用新型对线性度的改善，可用IIP3的来表征低噪声放大器的线性度。

现有的低噪声放大器通常采用共源共栅结构（cascode），一个典型的共源共栅结构的低噪声放大器如图1所示：其中，第一NMOS管101是共源结构，第二NMOS管102是共栅结构，第一电容103是输入端的隔直电容，第二电容105连在第二NMOS管102与地之间，在102的栅极形成一个交流接地点，保证第二NMOS管102的共栅连接。第一电阻104和第二电阻106的分别接第一NMOS管101和第二NMOS管102的栅极，偏置电路分别通过Vg1和Vg2管脚为101和102提供栅压偏置。第一电感108串联在102的漏极与电源VDD之间，第三电容109串联在102的漏极与输出端RFout之间，108与109通过谐振形成一个选频网络，作为LNA的输出匹配。第一NMOS管101的源极通过第二电感107接地，源极串联的第二电感107可以提高输入阻抗的实部，起到输入阻抗匹配的作用。现有的共源共栅结构低噪声放大器具有增益高、隔离效果好等优点。

但对于现有的低噪声放大器，为了提高其线性度，一般只能是通过降低增益来实现，考虑到输出三阶交调点OIP3恒定，增益每降低1dB，IIP3即提高1dB。降低增益一般是通过减小输出阻抗值来实现的，故常采用增大图1中的第三电容109的电容值，同时减小第一电感108的电感值来实现。但是，这种靠牺牲增益的方法来达到改善IIP3的效果有限，因为低噪声放大器还必须保证足够的增益，而不能降得太多，否则不能抑制接收系统中后级的噪声。图2显示了图1所述的低噪声放大器在双音测试信号下的三阶交调分量的显示结果，其三阶交调分量值是-81dBm。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何在不影响增益的情况下提高低噪声放大器的线性度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种低噪声放大器，采用共源共栅结构，所述放大器包括一个跟随电容，所述跟随电容的两端分别连接共源结构MOS管的栅极和地。

优选地，所述跟随电容的电容值为0.3～0.5pF。

优选地，所述低噪声放大器包括：共源结构MOS管、共栅结构MOS管、隔直电容、接地电容、输出电容、跟随电容、第一电感、第二电感、第一电阻以及第二电阻。