[发明专利]一种两级差动低噪声放大器

说明书

本发明提出一种两级差动低噪声放大器，在满足增益、匹配前提下，同时具有低噪声系数、高线性度。第一级差动放大器中，第一CS放大器与第二CS放大器通过交叉耦合式晶体管结构连接，第一CS放大器和第二CS放大器作为差动输入级；第一级差动放大器中的第一CS放大器通过电容耦合到第二级差动放大器中的第三CS放大器，第一级差动放大器中的第二CS放大器通过电容耦合到第二级差动放大器中的第四CS放大器，使得信号在缓冲级前叠加，从而噪声以及三阶交调项在缓冲级前抵消；缓冲器与第二级差动放大器的输出端相连接作为输出匹配。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及可用于射频接收机中的一种低噪声放大器。

背景技术

蜂窝通信系统朝着增加的数据传输率和容积率(traffic volumes)迅速发展，与之相应的射频带宽数目和支持蜂窝通信的标准也在增加。为了增加的数据传输率通过多输入多输出(MIMO)实现，为适应这种通信的复杂度，多种天线技术被采用。如果使用传统的窄带接收，则需要若干个并行的接收前端一起使用，导致芯片面积以及芯片周围的外部器件增加。因此传统的窄带接收会逐渐丧失其吸引力。因此，寻找其他接收机结构提供宽频带工作范围，高线性度，同时满足其他重要指标来减小成本和芯片尺寸很有必要。

线性度是接收机的一个很重要的指标，随着通信网络的traffic volumes增加，其他接收发射系统的信号会引起更多的interference，因此线性度也会越来越重要。声表面滤波器SAW由于其通带和阻带之间的陡峭变化而具有很好的频率选择性，所以经常被用在蜂窝接收机中来抑制带外干扰。这些SAW通过片外实现，增加了bill of material(BOM)，尤其当频带增加时，每一个频带都需要一个SAW，成本也会显著地增加。随着多个频带的使用，很希望放宽对滤波器的要求来减小成本，这就需要接收机有较高的线性度。

通常接收机的第一级模块电路为低噪声放大器LNA (Low Noise Amplifier)，为保证最大的功率传输LNA对前端的天线和射频滤波器都要表现为一个50Ω的负载特性，由于后端模块引入的噪声对已被第一级放大的信号来说相对较小，从而整个射频通道的噪声性能也主要由这第一级电路的指标噪声系数和增益来决定，可以说它很大程度上决定了整机的信号处理能力，这也是超宽带低噪声放大器性能非常关键的原因。作为射频接收机电路中的重要模块，低噪放必须能够满足诸如宽带匹配、增益、低噪声，高线性度的要求。尤其是二阶与三阶谐波失真会使得接收前端的灵敏度和动态范围严重恶化。

发明内容

基于以上背景，本发明提出一种具有噪声、三阶交调取消的差动LNA，在满足增益、匹配前提下，同时具有低噪声系数、高线性度。

本发明的解决方案如下：

一种两级差动低噪声放大器，包括通过耦合电容级联的第一级差动放大器和第二级差动放大器、以及用于输出匹配的缓冲级；其中：

所述的第一级差动放大器包括使用电阻负反馈的第一CS放大器、使用电阻负反馈的第二CS放大器和交叉耦合式晶体管结构，第一CS放大器与第二CS放大器通过所述交叉耦合式晶体管结构连接；其中第一CS放大器和第二CS放大器作为差动输入级；

所述的第二级差动放大器，由具有推挽式连接的第三CS放大器和具有推挽式连接的第四CS放大器构成；所述第一级差动放大器中的第一CS放大器通过电容耦合到所述第二级差动放大器中的第三CS放大器，第一级差动放大器中的第二CS放大器通过电容耦合到第二级差动放大器中的第四CS放大器，使得信号在缓冲级前叠加，从而噪声以及三阶交调项在缓冲级前抵消；

所述缓冲器与第二级差动放大器的输出端相连接作为输出匹配。

基于以上方案，本发明还进一步作了如下具体设计：