申请/专利权人：天津大学青岛海洋技术研究院

申请日：2018-09-29

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN110971198B

主分类号：H03F3/193

分类号：H03F3/193;H03F3/68

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2020.05.01#实质审查的生效;2020.04.07#公开

摘要：一种具有高增益的射频低噪声放大器设计，通过差分三级级联实现高的输出功率满足接收机的正常工作，同时在每一级的低噪声放大器的单元设计上采用增加额外的增益级获得噪声系数和增益的折中；该发明基于半导体工艺，便于与收发机系统进行集成，易于实现大规模量产，进而降低后续产品开发的成本；通过在LNA的每一级通过引入额外的增益级+三级级联方式保证了整个LNA能够为接收机提供足够的增益，保证接收机的正常工作；每一级的LNA采用差分结构构建共模接地点，减小了信号接地点的寄生参数和电路模块接地的不平衡性；单独引入额外的增益级降低了对整个电路和接收机的噪声性能的影响，实现了增益和噪声性能的折中。

主权项：1.一种具有高增益的射频低噪声放大器设计，其特征在于：通过差分三级级联实现高的输出功率满足接收机的正常工作，同时在每一级的低噪声放大器的单元设计上采用增加额外的增益级获得噪声系数和增益的折中；主要分为以下几个实现步骤：（1）设计合适的LNA的单元模块架构：为了在增加增益的基础上保证LNA的噪声系数不被严重影响，在单元模块设计中，加入附加的增益支路，减小对噪声的影响；（2）选择单元模块的形式：单元模块采用差分结构，从而减小对地的不平衡性；（3）选择合适的级数：为了实现一定的增益需求，满足接收机的正常工作，整个LNA采用三级进行级联；LNA每一级单元模块对应的电路图采用差分的结构来进行实现，整个电路关于虚线AB对称，TL代表传输线，其中，C1、C8分别为两路输入的隔直电容，R1、R4、C2、C9、TL1、TL9构成了为MOS管M1、M4的偏置网络，Vbias1分别给M1、M4提供偏置电压，R2、R5、C3、C10构成了为MOS管M3、M6的偏置网络，Vbias2分别给M3、M6提供偏置电压，其中，TL4、TL12、C4、C11作为M3、M6的输出匹配网络，其中C4、C11同时作为MOS管M2、M5的输入匹配网络的一部分，R3、R6、C5、C12、TL5、TL13构成了MOS管M2、M5的偏置网络，Vbias3分别给M2、M5提供偏置电压，TL6、TL14、TL7、TL15、TL8、TL16和C7、C14构成了MOS管M2、M5的输出匹配网络，Vdd为整个电路的工作电压，TL2、TL10和MOS管的M3、M6构成了电流复用的技术，提高了整个电路的输出增益，TL3、TL11连接在M2、M5的源极可以调整MOS管M2、M5的输入阻抗，实现更好的匹配，C17、C18为M2、M5的交流接地电容，在整个电路中，MOS管M1、M4的漏极电流为两个支路M2、M5和M3、M6的漏极电流之和，通过调节两个支路的漏极的电流大小在增益和噪声之间寻求折中；射频输入至电容C1，电容C1的输出端连接晶体管M1的输入端，且电容C1的输出端通过传输线TL1连接到电阻R1，两者中间并联电容C2到地，电阻R1的输出端连接至偏置电压Vbias1，为晶体管M1提供偏置电压，晶体管M1的源极接地，漏极作为输出端，分别通过传输线TL2、TL3连接到晶体管M3的源极、晶体管M2的源极，传输线TL3与晶体管M2的源极之前并联了一个接地电容C17，晶体管M3的栅极连接至电阻R2，其中电阻R2与晶体管M3栅极中间并联接地电容C3，电阻R2的输出端连接到偏置电压Vbias2，为晶体管M3提供偏置，晶体管M3的漏极一方面通过TL4连接到电源Vdd，且中间并联一个接地电容C6；另一方面通过电容C4连接到晶体管M2的栅极，提供输入信号，晶体管M2的栅极还通过传输线TL5连接到电阻R3，且中间并联一个接地电容C5，最终电阻R3输出端连接至偏置电压Vbias3，为晶体管M2提供偏置，晶体管M2的漏极一部分通过传输线TL6和传输线TL8连接到电源Vdd，同时通过传输线TL6、传输线TL7、电容C7连接到射频输出端RF_OUT；射频输入至电容C8，电容C8的输出端连接晶体管M4的输入端，且电容C8的输出端通过传输线TL9连接到电阻R4，两者中间并联电容C9到地，电阻R4的输出端连接至偏置电压Vbias1，为晶体管M4提供偏置电压，晶体管M4的源极接地，漏极作为输出端，分别通过传输线TL10、TL11连接到晶体管M6的源极、晶体管M5的源极，传输线TL11与晶体管M5的源极之前并联了一个接地电容C18，晶体管M6的栅极连接至电阻R5，其中电阻R5与晶体管M6栅极中间并联接地电容C10，电阻R5的输出端连接到偏置电压Vbias2，为晶体管M6提供偏置，晶体管M6的漏极一方面通过TL12连接到电源Vdd，且中间并联一个接地电容C13；另一方面通过电容C11连接到晶体管M5的栅极，提供输入信号，晶体管M5的栅极还通过传输线TL13连接到电阻R6，且中间并联一个接地电容C12，最终电阻R6输出端连接至偏置电压Vbias3，为晶体管M5提供偏置，晶体管M5的漏极一部分通过传输线TL14和传输线TL16连接到电源Vdd，同时通过传输线TL14、传输线TL15、电容C14连接到射频输出端RF_OUT。

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权利要求：

百度查询： 天津大学青岛海洋技术研究院 一种具有高增益的射频低噪声放大器设计

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