[发明专利]一种低噪声放大器及芯片

说明书

本发明公开了一种低噪声放大器及芯片，其中放大器包括：第一电容和第三电感的连接点与第一电感的一端连接；第一晶体管的源极通过第二电感接地，第一晶体管的漏极与第二晶体管的源极连接；第一电感和第二电感构成第一变压器；第二晶体管的漏极通过第五电感连接到电源，第二晶体管的漏极与第三晶体管的栅极连接；第三晶体管的源极通过第七电感接地，第三晶体管的漏极通过第八电感与第四晶体管的源极连接；第五电感和第七电感构成第二变压器；第四晶体管的漏极通过第九电感连接到电源；第八电感和第九电感构成第三变压器。本发明基于变压器耦合结构来实现毫米波频段上宽带低噪声放大器，有效减小了电路的面积，可广泛应用于半导体技术领域。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器及芯片。

背景技术

随着无线通信技术的高速发展，对通信系统的数据传输速率、传输带宽以及效率等性能提出了更高的要求。第五代移动通信技术(5G)因其具有高速率、低时延、大带宽等特点，近年来越来越受到研究人员的关注。5G通信频段主要包括低频的Sub 6GHz频段和毫米波频段。前者的频带资源已相当拥挤，而后者拥有丰富的频谱资源，能够为通信系统提供更大的带宽和容量。射频接收机前端链路需要具备足够增益的放大器，对天线接收下来的信号进行放大，并对该放大器的噪声系数有着严格要求；这种放大器即为低噪声放大器(LNA)，其性能对整个接收系统的信噪比起着决定性作用。在满足噪声要求的前提下，具备宽带特性的放大器相较于窄带更受欢迎，可同时应用于多个工作频段，提高电路的可利用性。因此，应用于5G毫米波系统的宽带低噪声放大器的研究受到广泛关注。

为了实现毫米波工作环境下的低噪声放大器的宽带性能，现有的第一种方案提出了一种基于三阶分布式结构的低噪声放大器，其原理是使用电感或传输线与寄生电容谐振，并将各级增益相加输出。电路包括三阶分布式结构，通过使用电感或传输线与寄生电容谐振，使得每一阶增益谐振在不同频率上，最后再将每阶的增益相加输出，得到一个宽带增益特性。该方法可以实现非常宽的带宽性能，但是其具有功耗大、噪声高以及面积大的缺点。

现有的第二种方案中使用了多阶LC匹配网络实现宽带匹配，该方法虽然设计简单易于实现，但其所需电感较多，导致芯片面积过大，成本较高以及不易于片内实现。

现有的第三种方案中提出了使用反馈电阻进行宽带匹配，使用该结构可以使得电路的输入阻抗较低，易于匹配。但同时，反馈电阻也会引入额外的噪声，恶化放大器的噪声系数性能。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种低噪声放大器及芯片。

本发明所采用的技术方案是：

一种低噪声放大器，包括：

第一晶体管，射频输入端依次经过第一电容、第三电感后与第一晶体管的栅极相连，第一电容和第三电感的连接点与第一电感的一端连接，第一电感的另一端连接第一偏置电压；第一晶体管的源极通过第二电感接地，第一晶体管的漏极与第二晶体管的源极连接；第一电感和第二电感构成第一变压器；

第二晶体管，第二晶体管的漏极通过第五电感连接到电源，第二晶体管的栅极通过第一电阻连接到电源，第二晶体管的漏极与第三晶体管的栅极连接；

第三晶体管，第三晶体管的源极通过第七电感接地，第三晶体管的漏极通过第八电感与第四晶体管的源极连接；第五电感和第七电感构成第二变压器；

第四晶体管，第四晶体管的漏极通过第九电感连接到电源，第四晶体管的栅极通过第十电感连接到电源；第八电感和第九电感构成第三变压器；第四晶体管的漏极作为射频输出端。

进一步地，所述低噪声放大器还包括第四电感，所述第四电感连接在第一晶体管的漏极和第二晶体管的源极之间。

进一步地，所述低噪声放大器还包括第二电容和第六电感，所述第二电容和第六电感串联在第二晶体管的漏极和第三晶体管的栅极之间。