[实用新型]一种宽带增益可调的巴伦低噪声放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种LNA，尤其涉及一种用于DWT(Discrete Wavelet Transform的缩写)系统接收芯片射频前端电路，其宽带增益可调的巴伦低噪声放大器，属于射频芯片设计技术领域。

背景技术

LNA即低噪声放大器，是噪声系数很低的放大器。一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，比如手机、电脑或者iPAD里面的WiFi；以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。

目前，增益控制机制广泛应用于现代通信系统中，通过增益控制，电路可以扩展接收信号的动态范围，降低功耗和提高线性度。尤其在最近几年，便携式射频终端市场的快速发展使得功耗成为一个愈发重要的考虑因素。信号的衰减和反射现象的存在造成了接收器前端信号功率的变化，接收机的输入信号变化范围可以达到80dB以上，如从几个微伏的小信号到几十毫伏的大信号，低噪声放大器LNA作为射频接收系统的第一级电路应具备接受处理大动态范围射频信号的能力。增益可控既能有效地避免接收机元件的饱和，同时也可以使手持设备工作在低增益档、低功耗的模式下，从而延长其电池寿命。在接收机中，低噪声放大器必须向下一级电路(混频器)输出适当的信号。信号过小，混频器无法检测；信号过大又会对混频器造成过载，使线性度恶化。而低噪声放大器从天线接收到的信号是一个动态范围很大的信号，因此LNA增益调节可控变得十分必要。

现代通信系统中绝大部分是窄带系统，而使用最多的经典的LNA窄带结构是使用源级负反馈结构，源级连接的电感产生输入阻抗实部实现阻抗匹配，且电感无噪声贡献，所以此结构能实现超低的噪声，但是此种结构只能针对窄频段使用。针对宽带LNA，噪声消除技术是一种常见的实现方式，原理是利用同一噪声源经过两路极性相反的放大器后汇合到同一节点，实现噪声抵消。此种结构为单端电路，无法抑制共模噪声。

具体来说，现在的增益控制技术主要有以下几种：

1开关负载法：主要优点是增益调节不会严重影响电路噪声系数，但是，增益调节步长对于负载链上的寄生阻抗变化十分敏感，同时可能影响电压偏置。

2旁路开关法：信号可以从有源器件旁的另一条通路通过，此通路由开关控制，从而实现不同地增益控制。开关通路会引起损耗，但是只要损耗在可接受的范围，这种技术还是可行的，而增益和线性度确实不可控制的。

3电流分离法：此法用旁路分离出放大器的输出电流，但此电流与放大器输出电流之和不变，所以输出电流会变小，增益减小。这种方法电路实现简单，而且功耗不变，但是在低增益档模式下会严重恶化噪声系数。

4改变偏置：此法实质上是控制输入管跨导，或者是控制放大管跨导，容易实现，增益变化时增益平坦度不会恶化，但噪声性能会恶化，且难以精确控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种无电感的增益可调的单转双低噪声放大器，用于130MHz-520MHz的DWT应用。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种宽带增益可调的巴伦低噪声放大器，包括LNA第一级和LNA第二级，LNA第一级包括高增益档、中增益档和低增益档；其中，高增益档和中增益档为CG-CS(common gate-common source，共栅-共源)结构，低增益档为反相器结构；LNA第二级采用差分源级负反馈结构。

作为进一步优选，其所述LNA第一级中的高增益档和中增益档的噪声消除单转双电路；低增益档中的反相器和传输门实现对单端信号的单转双功能。

作为进一步优选，其所述在LNA第一级中包括晶体管M1、M2、M3、M4，开关M0、M5、M6，电阻R1、R2、R3，电容C0、C1和R4；信号分别输入到晶体管 M1、M2，晶体管M1、M2的源级并连接入电阻R0的一端，电阻R0的另一端通过开关M0连接到地；晶体管M1、M2的栅极接可控偏置电压，晶体管M1的漏极接入电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接到VDD；晶体管M2的漏极接入电阻R2 的一端，电阻R2的另一端接入一个开关M5，开关M5后端的电路连接到VDD；晶体管M1、M2的漏极输出OUTP；信号经过电容C0、C1输入到晶体管M3、M4的栅极，晶体管M3的源级接地，晶体管M3的漏极接入电阻R3的一端，电阻R3 的另一端连接到VDD；晶体管M4的源级接地，漏极接电阻R4的一端，R4的另一端接入一个开关M6，开关M6后端的电路连接到VDD；晶体管M3、M4漏极输出OUTN。