[发明专利]一种宽带输出阻抗稳定的低噪声放大器

说明书

本发明涉及一种宽带输出阻抗稳定的低噪声放大器，其特征在于：设有输入匹配级、噪声抵消级和输出匹配级，其中，所述输入匹配级包括：第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)和第三晶体管(M3)；所述第一晶体管(M1)的栅极与第二晶体管(M2)的栅极、第一电阻(R1)的第一端、输入信号(IN)和第四晶体管(M4)的栅极连接；所述第二晶体管(M2)的漏极与第一晶体管(M1)的漏极、第一电阻(R1)的第二端和第一电容(C1)的第一端连接；所述第二晶体管(M2)的源极与第三晶体管(M3)的漏极连接。所述噪声抵消级包括：第四晶体管(M4)、第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)。

技术领域

本发明涉及射频集成电路技术领域，尤其涉及一种工作于0.5～1.5GHz的宽带高输出阻抗匹配的低噪声放大器。

背景技术

随着无线通信的发展，低噪声放大器成为现代无线通信、雷达、电子对抗、波束和成等应用中一个非常重要的部分，常用于接收系统的前端，在放大信号的同时抑制噪声干扰，提高系统灵敏度。如果在接收机系统前端连接高性能的低噪声放大器，在低噪声放大器的增益足够高的情况下，就能抑制后级电路的噪声，整个接收机的噪声系数将主要取决于放大器的噪声。如果接收机的噪声降低，那么灵敏度将大大提高，对于整个接收系统水平的提高，也起到了决定性的作用。

目前存在多种宽带低噪声放大器设计方法。全局负反馈结构可以缓和阻抗匹配和噪声系数之间严峻的折衷关系，但增益较低而需要多级级联，将会导致不稳定的问题。共栅放大器利用输入管的跨导实现宽带匹配，噪声系数与工作频率和带宽关系不大而相对平坦，电路具有极好的反向隔离性能和较高的线性度，但噪声系数较高。电阻并联反馈共源放大器降低输入端的品质因子从而实现带宽拓展和增益平坦化，但电阻本身会引入噪声，会恶化输入端的噪声特性。分布式放大器需要多晶体管级联和大量的电感，或需要高质量的传输线，增加了面积和功耗，提高了成本。

而且在传统波束合成中LNA的输出阻抗对真延时单元的设计有很大影响。如果LNA的输出阻抗在整个工作频率范围内变化起伏大，则会导致真延时单元的延时起伏在整个频带内变化不定，降低波束合成的效果。传统阻抗匹配的方法往往应用smith圆图，利用电感电容来实现阻抗匹配，但是这种方法存在一个严重的问题就是面积消耗比较大。因此如何权衡面积与输出阻抗间的问题变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带输出阻抗稳定的低噪声放大器，具有高输出阻抗匹配能力，使得后级模块不会因前级模块的阻抗变化造成性能的变化，应用噪声抵消技术，具有较低的噪声，同时兼顾较高的线性度、高增益和较低的功耗。而且结构简单，具有较小的芯片面积。本发明采用CMOS 0.18um工艺实现，设计具有可复制性。为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种宽带输出阻抗稳定的低噪声放大器，包括：输入匹配级、噪声抵消级和输出匹配级。输入匹配级采用CMOS互补共栅结构，实现宽频内输入匹配，利用电路复用技术节省功耗。噪声抵消级利用共源共栅放大器和源跟随器的工作原理，抵消输入匹配器件的沟道热噪声，从而降低整个电路的噪声系数。输出匹配级采用负载为CMOS管的源跟随器，实现宽频内稳定且优良的输出匹配。技术方案如下：

所述输入匹配级包括：第一晶体管(M1)、第二晶体管(M2)和第三晶体管(M3)；

其中，所述第一晶体管(M1)的栅极与第二晶体管(M2)的栅极、第一电阻(R1)的第一端、输入信号(IN)和第四晶体管(M4)的栅极连接；

所述第二晶体管(M2)的漏极与第一晶体管(M1)的漏极、第一电阻(R1)的第二端和第一电容(C1)的第一端连接；

所述第二晶体管(M2)的源极与第三晶体管(M3)的漏极连接。

所述噪声抵消级包括：第四晶体管(M4)、第五晶体管(M5)和第六晶体管(M6)；

其中，所述第四晶体管(M4)的漏极与第五晶体管(M5)的源极连接；