[发明专利]一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明涉及射频集成电路技术领域，尤其涉及一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器。

背景技术

高性能接收机通常采用差分电路实现，其优点在于可以抑制电源扰动和衬底干扰，并可以抑制二次非线性项。但由于天线接收到的信号往往是单端的，因此需要一个单转差巴伦来实现接收信号的差分输出。

在现有的巴伦实现方案中，片上无源巴伦所占面积巨大，准确的模型很难获取，而且其引入的插损会恶化接收机的噪声性能和灵敏度，因此很少被采用；片外巴伦虽然具有良好的性能，但价格昂贵，增加了成本；而片上有源巴伦低噪声放大器不仅可以提供信号的转换，还可以提供增益且能节约引脚数目，因而受到越来越多的青睐。

另外，随着微电子技术的飞速发展和多功能无线通信设备的巨大市场驱动，工业界越来越倾向于通过单一接收机链路实现多种不同的无线功能(比如蓝牙、Wi-Fi、GPS等)以减小总的芯片面积、功耗和成本。而宽带低噪声放大器是实现该多带接收机的重要模块；宽带意味着许多路无线信号都可以不经滤波地同时进入接收机，它们相互成为干扰源，会恶化接收到的信号质量，因此宽带低噪声放大器需要有较高的线性度以抑制交调项。

基于以上两点阐述，高线性宽带巴伦低噪声放大器是对于宽带差分接收机的实现具有重要价值。传统的共栅共源巴伦低噪声放大器(如图1所示)虽然能实现宽带匹配、差分输出、低噪声系数，但其有三个不足之处：

1.其线性性能通过调节共源放大管的偏压实现，高线性性能只能在极窄的偏压范围内才能实现，容易受到工艺、温度、电源电压变化的影响，实现难度大；

2.其通过偏压调节往往很难同时获得良好的IIP2(二阶交调性能)和IIP3(三阶交调性能)，而IIP2和IIP3对于宽带接收机都很重要；

3.共源放大管的衬底寄生电阻在亚微米工艺中会对整个放大器贡献较大的热噪声，还有待进一步的优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器，可以同时获得在较宽的偏压范围内的高IIP2和IIP3；此外，本发明对共源级中放大管的衬底噪声进行了优化，提高了整个放大器的噪声性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高线性度宽带巴伦低噪声放大器，包括：相互连接的共栅级与共源级；

共栅级对输入的射频信号正向放大，共源级对输入的射频信号反向放大实现单端信号到差分信号的转换，并且该共源级还采用后失真技术及噪声抑制技术来实现输出信号的高线性度与低噪声。

进一步的，所述共栅级包括：共栅管M_CG、NMOS管M_cas1与电阻R_CG；

其中，所述共栅管M_CG的栅端接偏置电压Vb₁，其源端通过绑线连到片外，并通过片外电感L₁接地，电感L₁给共栅级提供直流通路，并阻塞射频信号；

NMOS管M_cas1的源端连接到共栅管M_CG的漏端，其栅端接偏置电压Vb₂，其漏端和电阻R_CG相连，并在此输出正向射频放大信号V_y，电阻R_CG的另一端接到电源VDD上。

进一步的，所述共源级包括：共源级包括共源管M_CS、NMOS管M_cas2，PMOS管M_p，电阻R₁、R₂、R_add、R_CS，以及电容C₂；

其中，共源管M_CS的源端接地，其衬底和源端串接电阻R_add，其栅端通过隔直电容C₁与共栅级相连，并接收输入的射频信号V_in，其栅端还接电阻R₁，R₁的另一端接偏置电压Vb₁；该共源管M_CS的漏端还与NMOS管M_cas2的源端相连；