法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2016-06-01
授权
授权
2014-03-12
实质审查的生效 IPC(主分类):H03F1/26 申请日:20131023
实质审查的生效
2014-01-29
公开
公开
技术领域
本发明涉及一种射频集成电路技术领域,特别是涉及一种小面 积、线性度可调谐的高线性低噪声放大器。
背景技术
随着无线通信业务的快速发展,无线接收机技术向着多标准、多模 式和宽频带的方向发展。在多载波多信道的系统中,由于晶体管、二极 管等器件都具有非线性特性,当两个或两个以上信号进入器件组成的通 信电路时,将会产生交叉调制,产生的失真信号将很容易落在宽带系统 的带内或相邻信道内。因此,为了保证系统的性能,提高信道利用率减 小信号之间的相互干扰,线性度已经成为宽带无线接收机系统设计中, 继增益和噪声之后需要考虑的另一个重要因素。
宽带低噪声放大器作为无线通信射频接收机系统前端的关键模块, 其线性度、增益、噪声等都将直接影响着整个接收机的性能。因此,在 宽频带范围内,宽带低噪声放大器应具有良好的线性度,以抑制相邻信 号的干扰和防止灵敏度减弱;同时应具有高增益和良好的噪声性能以提 高接收信号的信噪比,并且具有良好的阻抗匹配以降低信号的损耗。
为了提高线性度,传统的单端输入双极低噪声放大电路通常采用负 反馈技术和双有源偏置方法,但是,负反馈技术要求晶体管必须工作在 恰好合适的工作点上,限制了晶体管的跨导,导致了噪声和增益性能的 恶化;双有源偏置方法的有效线性化频带较窄;同时,无论负反馈技术 还是双有源偏置方法,其线性度都不具有可调谐性。
因此,当下需要迫切解决的一个技术问题就是:如何能够创新的 提出一种有效的措施,以满足多标准、多模式和宽频带无线接收机应用 的需求。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处,本发明提供一种小面积、线性度 可调谐的高线性低噪声放大器,使其极大的优化了电路性能,并且实现 了宽带的高线性和线性度的可调谐;同时极大的减少了芯片面积。
为了解决上述问题,本发明提供一种小面积、线性度可调谐的高线 性低噪声放大器,包括由共射级晶体管的集电极和共基极晶体管的发射 极连接构成的Cascode结构,其中,还包括失真抵消通路,所述失真抵 消通路与所述Cascode结构的共射极晶体管的集电极和共基极晶体管的 发射极相连接,所述失真抵消通路包括并联了一电容的共基极晶体管和 一集电极-基极短路连接的晶体管,所述低噪声放大器的阻抗匹配通过一 电阻串联一电容的并联负反馈实现。
优选的,所述共射极晶体管的偏置采用偏置电流源实现,所述共基 极晶体管的偏置采用电阻自偏置结构实现。
优选的,所述偏置电流源由三个晶体管和三个电阻组成。
优选的,所述失真抵消通路中,晶体管的偏置采用一晶体管和三个 电阻构成的电流源实现。
优选的,所述失真抵消通路中,通过调整偏置电压源,改变晶体管 偏置,实现线性度的可调谐。
优选的,所述失真抵消通路位于所述Cascode结构的所述共射极晶 体管和所述共基极晶体管之间。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明电路结构简单,基本单元为传统的Cascode结构,采用创新 性的失真抵消通路,电路原理清晰,电路性能得到优化,并且实现了宽 带的高线性和线性度的可调谐;同时由于未使用无源螺旋电感,使芯片 面积有了极大的减小。
以下将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明,该实施例仅 用于解释本发明。并不对本发明的保护范围构成限制。
附图说明
图1是本发明的电路结构图;
图2是本发明与未采用失真抵消通路的的低噪声放大器的噪声和 增益的比较图;
图3是本发明在8GHz时的三阶交调点与未采用失真抵消通路的 的低噪声放大器的比较图;
图4是本发明的三阶交调点与频率的关系图;
图5是本发明的电路结构框图。
主要元件符号说明:
1-输入端 2-阻抗匹配 3-Cascode结构
4-输出端 5-偏置电流源 6-失真抵消通路
101-共射级晶体管 102-共基极晶体管 103-电阻
104-电阻 105-电容 106-电容
107-电阻 201-晶体管 202-晶体管
203-晶体管 204-电阻 205-电阻
206-电阻 207-电阻 301-晶体管
302-共基极晶体管 303-晶体管 304-电阻
305-电阻 306-交流耦合电容 307-电阻
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合 附图,以硅锗异质结双极晶体管实例对本发明作进一步详细说明。但 所举实例不作为对本发明的限定。
如图1所示,本发明的实施例包括由共射级晶体管101和共基极 晶体管102构成的Cascode结构3,其中,还包括失真抵消通路6,所 述失真抵消通路6由并联了一电容的共基极晶体管302和一集电极-基极 短路连接的晶体管301组成,所述低噪声放大器的阻抗匹配2通过一电 阻104串联一电容105的并联负反馈实现。
如图1所示为本发明的电路结构图,本发明采用创新的失真抵消通 路结构,失真抵消通路6由电容306、共基极晶体管302和集电极-基极 短路连接的晶体管301组成;其中306和302并联后,再与集电极-基极 短路连接的晶体管301串联。
失真抵消通路在Cascode结构的共射极晶体管101和共基极晶体管 102之间。通过交流耦合电容306将共射极晶体管101产生的失真电流 在抵消通路中抵消掉,其中耦合电容306为3pF。
在失真抵消通路中,共基极晶体管302和晶体管301的偏置电流由 电压源Vtune、晶体管303和电阻304、305、307构成的偏置电流源提供, 通过调节电压源Vtune,控制晶体管301的偏置电流,从而实现低噪声放 大器线性度的可调谐性。
偏置电流源5为Cascode结构中的共射极晶体管提供稳定的偏置电 流,其中集电极-基极短路连接的晶体管201抬高了晶体管202的基极电 压。Cascode结构中的共基极晶体管采用电阻103自偏置的结构,用来减 少由于电流镜失配带来的电路不匹配问题。
设计中采用了电阻104串联电容105的并联负反馈结构,实现阻抗 匹配,未使用面积大的无源螺旋电感,从而极大的减小了芯片的面积。
晶体管发射极面积均为:AE=2×(0.3×16)μm2
如图2和图3所示,在8GHz时,由于失真抵消通路的引入,增益 的损失很小,其对于放大器的整体性能而言是可以忽略的,故而线性度 得到了极大的提高。
如图4所示,在8GHz时,通过调节偏置电压Vtune实现了线性度 的可调谐性;在3~11GHz频段范围内,IIP3为3-11.5dBm;芯片面积仅 为0.26×0.27mm2。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实 现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人 员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本 发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开 的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
机译: 具有良好线性度的低功耗小面积静态相位插入器
机译: 低噪声放大器,具有低增益模式的线性度改进
机译: 可调节电容器,以提高低噪声放大器的线性度