[发明专利]一种5G通信抗失配宽带低噪声放大器

说明书

本发明公开了一种5G通信抗失配宽带低噪声放大器，包括两路并联的高线性度低噪声放大网络、有源偏置网络、无源偏置网络以及RC负反馈网络、输入45°移相网络和输出45°移相网络。本发明采用两个不同尺寸的晶体管组成串联堆叠结构实现低噪声放大网络，并结合了RC负反馈网络实现超宽带低噪声、阻抗匹配与高线性度；同时采用平衡合成结构设计整体电路，在输入输出加入移相网络，提高了该放大器对负载失配容忍度和对负载变化的不敏感性，提高了放大器在非50欧姆系统中的线性度指标，使得整个低噪声放大器不仅在50欧姆系统中具有良好的宽带、线性、低功耗、低噪声放大能力，同时在非50欧姆系统中，依然保持有较高的OIP3性能。

技术领域

本发明属于效应晶体管射频低噪声放大器和集成电路技术领域，具体涉及一种5G通信抗失配宽带低噪声放大器的设计。

背景技术

随着5G民用通信市场的快速发展，射频前端接收器也向高性能、高集成、低功耗的方向发展。因此市场迫切的需求超宽带、高增益、高线性度、低噪声的射频与微波低噪声放大器芯片。

同时随着通信频段的不断扩展，通信系统所采用的band（波段）数量不断增加，各个band之间需要采用多个高性能滤波器切换。此时，放大器在某些频段输入输出阻抗并非50欧姆，在此应用场景下，需要放大器在非50欧姆系统中仍能保持较高的线性度。

然而，在传统射频与微波低噪声放大器芯片设计中，一直存在一些设计难题，主要体现在：

（1）低功耗、高线性度、高增益、低噪声放大指标相互制约：由于市场的驱使，射频前端接收器的待机功耗需要尽量降低，从而实现节能的功能，但是传统的共源（或共射）低噪声放大器设计中，满足实现噪声最优的最佳噪声偏置点，和满足增益与线性度最佳的偏置点往往不能实现放大器的功耗最低，因此两个指标不能很好地兼容。

（2）高线性度低噪声放大器仅能在50欧姆系统中保持着较高的线性度。由于通信band的不断拓展，不同band之间需要使用高性能滤波器来选择射频信号，而当不同band的滤波器开关时，放大器的输入或输出工作在非50欧姆系统，此时放大器将无法保持高线性度。

常见的高线性度低噪声放大器的电路结构有很多，最典型的是共源（或共射）放大器，但是，典型共源放大器，仍然存在一些设计不足，主要体现在：

（1）电流复用结构需要采用馈电电感和大电容实现两个共源（或共射）放大器的静态偏置复用，这种大电感和大电容馈电结构的自谐振频率点较低，在实现超宽带放大的时候，有可能自谐振频率点会落入放大频带内，从而恶化射频特性；同时大电感和电容往往占用较大的芯片面积，从而提高了芯片成本。

（2）常规高线性度低噪声放大器对输入输出阻抗比较敏感，当输入输出阻抗出现变化时，OIP3（输出三阶交调点）性能将会恶化。

发明内容

本发明的目的是提出一种5G通信抗失配宽带低噪声放大器，不仅在50 欧姆系统中具有良好的宽带、线性、低功耗、低噪声放大能力，同时在非50 欧姆系统中，依然保持有较高的OIP3性能。