[发明专利]一种基于人工神经网络的超宽带低噪声放大器

说明书

一种基于人工神经网络的超宽带低噪声放大器，属于射频集成电路领域。包括控制电压产生模块和超宽带低噪声放大器模块，超宽带低噪声放大器模块包括由第二NMOS管M3和第二PMOS管M4构成的可变电阻，控制电压产生模块由传感器、数据选择器、输入数据处理单元、人工神经网络和输出数据处理单元组成，利用人工神经网络自身固有的非线性映射能力，使得该网络能够以高精度逼近非线性函数，从而产生对频率呈非线性关系的控制电压并加到第二NMOS管M3和第二PMOS管M4的栅极改变其可变电阻阻值，从而在保证带宽、增益以及优良匹配的条件下最大化的改善电路的噪声数据NF。

技术领域

本发明属于射频集成电路领域，具体涉及一种基于人工神经网络的超宽带低噪声放大器。

背景技术

随着短距离无线通信的发展，人们对高速无线通信系统性能的要求越来越高，更大容量、更快的速度以及更安全的通信是短距离无线通信的必然发展趋势。而无线通信系统离不开接收机，接收机中最前端的射频模块是低噪声放大器LNA，它对整个接收机和整个通信系统有着重要的影响。为了满足高速传输的需求，要求低噪声放大器LNA能在宽的频带范围内工作，所以引发了对超宽带低噪声放大器的研究。

除此之外，低噪声放大器LNA作为整个接收机中功耗较大的模块，为了保证其续航能力，需要使其有低的功耗。对于UWB(ultra wideband)系统即超宽带系统而言，低功耗是其基本要求。但是，由于输入信号中有很大的噪声，根据系统噪声级联公式可知，在接收端的低噪声放大器必须提供足够的增益以保证后级噪声不会对系统性能造成过大的影响，同时，足够的增益需要消耗高功耗才能实现。因此低噪声放大器LNA的增益要求和功耗要求之间存在某种关系的矛盾，如何在减小功耗的同时尽可能的增大增益是应用于UWB系统中低噪声放大器LNA设计的重要课题。

超宽带低噪声放大器电路的实现通常有3种方式：第一种是采用如文章“AMonolithic DC-70-GHz Broadband Distributed Amplifier Using 90-nm”所报道的分布式结构拓展带宽；第二种是利用如文章“Bandwidth extension techniques for CMOSamplifiers”所报道的电感峰化技术；第三种是利用文章“Wide-Band CMOS Low-NoiseAmplifier Exploiting Thermal Noise Canceling”所报道的电阻负反馈噪声抵消技术。然而，第一种实现方式会占用很大的芯片面积，并且功耗大、噪声性能差；第二种方式不易实现宽带输入匹配；第三种方式很难实现高的平坦增益。为解决这一问题，专利CN10479919A中提到了一种自偏置的超宽带低功耗噪声放大器，实现了在0.2-6GHz频率范围内工作的LNA并保持16±1.3dB增益、<2.8dB的噪声系数和良好的输入匹配。然而传统的电路设计始终有着自身工艺和设计的限制，如何进一步提高LNA的带宽、降低噪声、提高增益、降低功耗以及维持良好增益平坦度，是超宽带低噪声放大器设计的关键点。

发明内容

针对现有的超宽带低噪声放大器因为传统工艺以及设计限制无法提供其所在工作频段的最佳噪声数据NF的缺点，本发明提供了一种基于人工神经网络的超宽带低噪声放大器。

本发明的技术方案如下：

一种基于人工神经网络的超宽带低噪声放大器，包括控制电压产生模块和超宽带低噪声放大器模块，

所述超宽带低噪声放大器模块包括低频增益放大电路和高频增益放大电路，所述高频增益放大电路的输入端连接所述低频增益放大电路的输出端，其输出端作为所述超宽带低噪声放大器模块的输出端，所述低频增益放大电路包括由第二NMOS管M3和第二PMOS管M4构成的可变电阻；

所述控制电压产生模块包括传感器、数据选择器、输入数据处理单元、人工神经网络和输出数据处理单元，