[发明专利]基于全局噪声抵消的低噪声放大器及其方法

说明书

本发明所述基于全局噪声抵消的低噪声放大器及其方法，提供一种新的低噪声放大器电路设计与抵消方法，以期在信号输出节点处通过反相相加而实现全部有源器件的噪声抵消，达到兼顾降低噪声系数与保持较大增益的双重目的。即将低噪声放大器电路设计为双支路结构。所述的低噪声放大器电路，具有结构相同、且完全对称的结构形式；每一支路，均由一个共栅极输入级和带有电阻反馈的共源极放大级电路构成；信号从两个共栅极的源极输入，分别经过两个支路后，在两个共源极的漏极输出；每一支路中的有源器件，其两端的噪声均沿两个支路、不同方向，分别传输至输出节点，利用在输出节点的反相关系而相加实现抵消。

技术领域

本发明涉及实现全部有源器件噪声得以抵消的方法，以及基于此类方法提出了一种低噪声放大器电路结构的改进，属于射频集成电路领域。

背景技术

随着无线通讯技术的快速发展，对射频接收系统的性能提出了越来越高的要求。低噪声放大器作为射频接收系统的第一级电路，其对接收系统的噪声性能有着决定性的作用。低噪声放大器作为第一级电路，放大微弱信号，供后级电路再处理，但在放大的同时，低噪声放大器的噪声也会同信号一起被后级电路放大，所以需要优化噪声系数。除了降低噪声系数以外，还需在输入阻抗匹配、增益、带宽、功耗和线性度等关键指标方面做出相应改进。

传统的低噪声放大器通常在输入阻抗匹配和低噪声系数之间存在取舍，不能两者兼顾。为了打破这种取舍，诞生了噪声抵消技术。噪声抵消技术利用电路不同模块之间噪声和信号的相位差异，使输出信号相加增强，而噪声相加抵消。

目前较为常见的噪声抵消技术，有单支路与双支路结构的低噪声放大器。双支路结构是利用主路和辅路之间的配合，使得输入管不同两个电极之间的信号在输出加强，噪声抵消。相比于单支路的低噪声放大器，双支路的低噪声放大器对两个支路的信号都进行放大，使得信号总的增益变得更大，而且两支路之间的相位失调更小，噪声抵消的效果更好。

如在先公开以下方案内容的专利申请，申请号为CN201320460700.X，名称为一种双路噪声抵消型电流复用低噪声放大器，该放大器包含共源级放大器、共栅级放大器、信号隔离和电流复用网络、以及片外接收网络。其中，共源级放大器包括第一N型金属氧化物晶体管(N₁)、第一电阻(R₁)、第三电阻(R₃)、第一电容(C₁) 和第六电容(C₆)；共栅级放大器包括第二N型金属氧化物晶体管(N₂)、第二电阻 (R₂)、第二电容(C₂)和第五电容(C₅)；信号隔离和电流复用网络包括由第一电感(L₁)和第三电容(C₃)构成的第一谐振网络，以及由第二电感(L₂)和第四电容 (C₄)构成的第二谐振网络等。

上述在先申请专利虽然也是双支路结构，但其实现的噪声抵消仍属现有常规技术手段。即利用后级辅助电路抵消输入级的噪声，而且只是实现了两条支路输入级的噪声抵消。对于两个支路全部有源器件来说，进行噪声抵消的方法手段与电路结构设计仍属空白，难以达到解决全局噪声抵消的要求。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述基于全局噪声抵消的低噪声放大器及其方法，在于解决上述现有技术存在的问题而提供一种新的低噪声放大器电路设计与抵消方法，以期在信号输出节点处通过反相相加而实现全部有源器件的噪声抵消，达到兼顾降低噪声系数与保持较大增益的双重目的。

为实现上述设计目的，所述基于全局噪声抵消的方法，将低噪声放大器电路设计为双支路结构。其中，

所述的低噪声放大器电路，具有结构相同、且完全对称的形式；

每一支路，均由一个共栅极输入级和带有电阻反馈的共源极放大级电路构成；信号从两个共栅极的源极输入，分别经过两个支路后，在两个共源极的漏极输出；