一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器，属于射频集成电路技术领域。该放大器包含的电流复用放大单元具有低功耗的特点，边带抑制功能由连接在晶体管栅极、反馈支路和输出支路的陷波器实现，多陷波器设计一方面可以提升低噪声放大器的边带抑制能力，另一方面能够拓展抑制信号的带宽。陷波器非输入端连接的设计还能够避免陷波器对低噪声放大器噪声性能的恶化。本发明专利技术可应用于集成收发通道的低功耗射频系统中。收发通道的低功耗射频系统中。收发通道的低功耗射频系统中。

【技术实现步骤摘要】
一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器


[0001]本专利技术属于射频集成电路
，特别是指一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器。

技术介绍

[0002]有源相控阵系统中一般包含多个接收和发射通道，多通道同时工作会带来系统散热以及可靠性问题，对接收通道来说，完成接收通道前端放大的低噪声放大器应该在功耗受限情况下实现低噪声放大的功能，而电流复用技术是低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)电路低功耗设计的有效手段。另外，接收通道和发射通道通常复用一个天线元，由于发射通道的信号幅度较大，接收通道存在受到发射通道干扰的风险。为了避免这种风险，首先在频率规划上将接收和发射通道的工作频段分开，但受频率资源的限制，接收和发射通道的中心频差是有限的；其次，在接收电路设计过程中采用纯技术手段对接收频带以外的信号进行抑制。例如：
[0003]Vincenzo Chironi,Stefano D
’
Amico等人在ICICDT 2013，第171-174页的“A Dual-Band Balun LNA Resilient to 5-6GHz WLAN Blockers for IR-UWB in 65nm CMOS”中提出了一种共栅-共源并联结构的LNA，通过在输入端和输出负载中引入陷波器来实现带外抑制。但将陷波器放在LNA的输入端会恶化LNA的噪声系数，因此该器件不适用于对噪声性能要求较高的场合。
[0004]M.Ikram Malek和Suman Saini在IEEE ICSPACES 2015，第157-161页的“Improved Two Stage Ultra-Wideband CMOS Low Noise Amplifier with Out Band Rejection Using Low Noise Active Inductor”中采用源简并Cascode单元作为LNA的基本放大单元，实现带外抑制功能的陷波器也被并联在了LNA的输出端，增强了抑制能力，且输出陷波器的电感采用了有源结构设计，芯片面积得到了控制。但该LNA的输入端仍存在一个无源陷波器，因此噪声问题无法得到改善。
[0005]许爱国于2007年在现代雷达第29卷第3期第81-83页的“T/R组件中滤波低噪声放大器一体化设计”中提出将滤波器与LNA进行一体化设计，在低噪声放大器的同时具有带外抑制的作用。但该方案是基于板级电路考虑的，当移植到单片集成电路时仍避免不了出现前述两例的噪声问题。
[0006]KO DONG HYUN在专利技术专利“DUAL BAND LOW NOISE AMPLIFIER”(JP2015091123)中提出将噪声抵消技术与双边带设计相结合，这样整个LNA的噪声系数会得到改善，但对两个边带重叠处信号的抑制能力较弱，而且噪声抵消能力也会随着工作频率的增加逐渐变弱，不适用于毫米波系统。
[0007]张冬在专利技术专利“S波段高带外抑制低噪声放大器”(CN201020296176.3)中提出了采用滤波器、场效应管和单片放大器级联的方案实现高带外抑制。但与前述第三例类似，该方案也是基于板级电路的考虑，不适用于单片集成电路设计。

技术实现思路

[0008]基于以上
技术介绍
，本专利技术提出一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器以解决LNA设计中难以同时实现低功耗、低噪声和带外信号抑制的问题。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器，包括由晶体管M0～M
n
、片上电感器L0、L
S1
～L
Sn+2
和片上电容器C0、C
P1
～C
Pn
构成的电流复用放大单元，n≥1；其中，信号从片上电容器C0的一端输入，C0的另一端与晶体管M0的栅极相连，片上电感器L0的一端连接到晶体管M0的栅极，L0的另一端连接到偏置电压V
B0
；片上电感器L
Si
串联连接在晶体管M
i
的源极和M
i-1
的漏极之间，晶体管M
i
的源极又与片上电容器C
Pi
一端相连，片上电容器C
Pi
的另一端接地，1≤i≤n；晶体管M
n
的漏极与电源V
DD
之间连接由片上电感器L
Sn+1
和L
Sn+2
组成的串联网络，L
Sn+1
和L
Sn+2
的串联节点连接着一个反馈支路和一个输出支路。
[0011]进一步的，晶体管M1～M
n
的栅极各包含一个陷波器，晶体管M
i
的栅极与由片上电感器L
i
和片上电容器C
i
所构成的并联网络的一端相连，该并联网络的另一端一方面经过偏置电阻R
Bi
连接到偏置电压V
Bi
，另一方面经过耦合电容C
Ci
连接到晶体管M
i-1
的漏极，1≤i≤n。
[0012]进一步的，所述反馈支路和输出支路各包含一个陷波器；其中，反馈支路的陷波器由片上电感器L
n+1
和片上电容器C
n+1
的并联网络构成，该并联网络的一端接在片上电感器L
Sn+1
和L
Sn+2
的串联节点处，另一端接反馈电容C
F
的一端，反馈电容C
F
的另一端接反馈电阻R
F
，反馈电容R
F
的另一端接到晶体管M
n
的栅极；输出支路的陷波器由片上电感器L
n+2
和片上电容器C
n+2
的并联网络构成，该并联网络的一端接在电路的输出端，另一端接在隔直电容C
B
的一端，隔直电容C
B
的另一端接在片上电感器L
Sn+1
和L
Sn+2
的串联节点处。
[0013]本专利技术与现有技术相比较，具有如下有益效果：
[0014]1)本专利技术LNA电路中的陷波器分别位于反馈支路、输出支路以及非输入晶体管的栅极，既能够提升带外抑制能力，又避免了陷波器对LNA噪声系数的恶化。
[0015]2)本专利技术提出的LNA基于电流复用架构，能够在低功耗的条件下实现带外抑制的效果。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例中的一种电流复用低噪声放大器的电路原理图。
[0017]图2是本专利技术实施例中的另一种电流复用低噪声放大器的电路原理图。
[0018]图3是信号通过陷波器时增益的频率响应仿真曲线图。
[0019]图4是本专利技术实施例中的增益仿真曲线对比图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术所提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器，其特征在于：包括由晶体管M0～M
n
、片上电感器L0、L
S1
～L
Sn+2
和片上电容器C0、C
P1
～C
Pn
构成的电流复用放大单元，n≥1；其中，信号从片上电容器C0的一端输入，C0的另一端与晶体管M0的栅极相连，片上电感器L0的一端连接到晶体管M0的栅极，L0的另一端连接到偏置电压V
B0
；片上电感器L
Si
串联连接在晶体管M
i
的源极和M
i-1
的漏极之间，晶体管M
i
的源极又与片上电容器C
Pi
一端相连，片上电容器C
Pi
的另一端接地，1≤i≤n；晶体管M
n
的漏极与电源V
DD
之间连接由片上电感器L
Sn+1
和L
Sn+2
组成的串联网络，L
Sn+1
和L
Sn+2
的串联节点连接着一个反馈支路和一个输出支路。2.根据权利要求1所述的一种具有边带抑制功能的电流复用低噪声放大器，其特征在于：晶体管M1～M
n
的栅极各包含一个陷波器，晶体管M
i
的栅极与由片上电感器L<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨格亮，廖春连，韩威，王尧，吴迪，王旭东，曲明，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：