[发明专利]一种内置单端输入转差分输出结构的低噪声放大器

说明书

本发明公开了一种内置单端输入转差分输出结构的低噪声放大器，涉及射频通讯技术领域，包括输入匹配电路和输出负载匹配电路，还包括相互连接的第一级放大电路和第二级放大电路，所述输入匹配电路与所述第一级放大电路连接，所述第一级放大电路与所述第二级放大电路连接，所述第二级放大电路与所述输出负载匹配电路连接。这种结构的优点是面积小、节约成本，无需外部匹配电路，经实际流片验证，相比较输入带balun的传统结构，该结构的灵敏度会有2‑3dB的提升。

技术领域

本发明涉及射频通讯技术领域，尤其涉及一种内置单端输入转差分输出结构的低噪声放大器。

背景技术

随着无线通信技术和CMOS集成电路工艺的的迅猛发展，无线终端小型化、低功耗、低成本、高性能已成为射频集成电路(RFIC)发展的必然趋势。

在射频接收机设计中，要得到良好的总体系统性能，关键在于性能优越的前端。射频接收机的第一级模块低噪声放大器(LNA)是其中最关键的电路之一，LNA需要具有良好的噪声系数，并提供足够的增益，以确保整个接收系统具有最小NF；同时当接收信号较大时，应有足够的线性度以减小信号失真。此外低噪声放大器的前级通常为分立的射频带通滤波器，由于滤波器的传输特性与终端所接负载有很大关系，低噪声放大器的输入阻抗必需符合滤波器的规定，在射频领域，该阻抗通常设定为一个统一的纯电阻值50欧姆。

当前射频接受机前端模块LNA和mixer使用方案主要有：单端LNA和单平衡混频器；片外Balun、差分LNA和双平衡混频器；以及单端输入差分输出LNA和双平衡混频器。

随着电路集成度的提高，特别是随着把RF电路和Baseband电路集成在一起的SOC的发展，衬底耦合噪声变得越来越严重，单端放大器、mixer等对衬底耦合没有抑制能力，衬底耦合会极大影响低噪声放大器和mixer地性能，最终使系统接收机的性能大打折扣。

差分LNA和双平衡混频器方案可以较好抑制共模噪声的影响，但是需要使用一个额外的平衡转换器Balun把天线接收的单端信号转化为差分信号。图1是2.4G LNA包含Balun的传统架构,这种结构的工作过程是：从天线过来的信号，经过Balun，将单端信号转换为双端信号之后，送给LNA全差分放大电路的输入端。这个结构的优点是无需额外匹配电路、系统较简单；它的主要缺点是Balun面积非常大，增加了芯片成本；同时平衡转换器很难片上集成，需要使用片外元件，而且会引入1-3dB的损耗，这将大大降低射频接收机的灵敏度(约1-3dB)，降低系统的集成度和性能，提高系统成本。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种内置单端输入转差分输出结构的低噪声放大器，能够完成单端转双端的功能，并由共栅放大器放大到输出，驱动后级电路。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：

1、接收来自天线的信号并放大，本身具有很低的噪声并提供足够的增益已抑制后续电路的噪声。

2、匹配天线的输出阻抗，以便从天线获得最大信号功率。

在实际应用中，在满足系统指标要求之后，LNA会更多的关注功耗和面积。随着现在降低芯片成本和功耗的要求，传统的2.4G的LNA由于结构的限制在一些应用中已经渐渐不能满足要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种内置单端输入转差分输出结构的低噪声放大器，该结构应用在射频接收通路第一级，包括输入匹配电路和输出负载匹配电路，还包括相互连接的第一级放大电路和第二级放大电路，所述输入匹配电路与所述第一级放大电路连接，所述第一级放大电路与所述第二级放大电路连接，所述第二级放大电路与所述输出负载匹配电路连接。