[发明专利]一种用于低噪声放大器的高倍频程超宽带输入匹配电路

说明书

本发明涉及一种用于低噪声放大器的高倍频程超宽带输入匹配电路，属于射频集成电路技术领域。该输入匹配电路包括电流复用放大单元、第一电感、第二电感和电阻，其中电流复用放大单元包含栅极和漏极相连的NMOS晶体管和PMOS晶体管，匹配电路的输入端通过第一电感连接到NMOS（PMOS）晶体管的栅极，NMOS（PMOS）晶体管的漏极作为匹配电路的输出端，NMOS晶体管的源极通过第二电感连接到地，电流复用放大单元中PMOS晶体管的源极连接到电源，反馈电阻跨接在匹配电路的输入和输出端之间。本发明可应用于高倍频程超宽带低噪声放大器芯片设计中实现高倍频程超宽带输入匹配。

技术领域

本发明属于射频集成电路中的低噪声放大器(Low Noise Amplifier,简称LNA)技术领域，特别是指一种用于低噪声放大器的高倍频程超宽带输入匹配电路。

背景技术

现代无线通信技术不断进步所催生的一系列科技成果已经广泛地渗透到了社会经济、军事、文化等领域中。目前，Ka波段以下的频谱范围覆盖了2G/3G移动通信、4G-LTE移动通信、第5代移动通信、导航、卫星通信、IEEE 802.11a/b/g、高数据速率(High-DataRate,HDR)超宽带等民用无线通信、无线互联网接入频段，此外，还包含了通信对抗、雷达侦查等军用通信频段。随着民用移动通信业务的不断升级，2G/3G/4G-LET在硬件上已经实现了集成，除此之外，其他应用之间仍然是相互独立的存在。但是，随着无线通信技术的进一步发展，多边带多标准的概念已经引起了人们相当多的关注，特别是在软件无线电设计对可复用硬件平台强烈需求的推动下，无线通信电子系统多功能一体化的概念逐渐深入人心。为了让单一器件支持多种通信标准和各种不同的应用，工作频带扩展成为收发机设计的必由之路。因为采用单通道设计的高倍频程超宽带接收机前端在制造成本、芯片尺寸和功耗方面都全面优于多通道并行的设计方案。

由于作为无线接收机前端的第一级有源电路，LNA在无线接收系统中扮演着非常重要的角色：通过它输入信号能够得到充分放大并且在输出端实现所需的信噪比。而对面向多模多标准应用的LNA来说，高倍频程超宽带输入匹配是其中最关键的设计技术之一，因为高倍频程超宽带输入匹配电路不仅决定了LNA的端口驻波性能还对噪声系数有很大影响。设计过程中通常用S₁₁来衡量LNA的输入匹配，噪声系数一般用NF(Noise Figure)来表示。

在超宽带LNA设计领域，国内外工程技术人员提出了一些有效的技术方案。

Jonathan Borremans,Piet Wambacq,Charlotte Soens等人在IEEE JSSC 2008，第2422-2433页的“Low-Area Active-Feedback Low-Noise Amplifer Design in ScaledDigital CMOS”中提出了一种有源反馈式LNA。由于所提出的LNA仅采用了一个Cascode单元，配合有源反馈技术，在较低的功耗下表现出了0～6.5GHz的宽带输入匹配性能。但是有源反馈电路限制了该LNA的高频匹配和噪声，难以实现到毫米波频段的高倍频程LNA设计。

Yo-Sheng Lin,Chang-Zhi Chen,Hong-Yu Yang等人在IEEE TMTT 2010，第287-296页的“Analysis and Design of a CMOS UWB LNA With Dual-RLC-Branch WidebandInput Matching Network”中提出一种用于LNA设计的双RLC支路输入匹配网络，该LNA的输入匹配带宽可以达到2.6～11.9GHz，但这种设计方案不能实现1GHz的输入匹配且会恶化高频噪声系数。