[发明专利]一种应用切比雪夫带通滤波器的宽带低噪声放大器

说明书

技术领域

本发明设计无线通信领域，尤其设计无线通信领域中的低噪声放大器。

背景技术

伴随着有线网络的广泛应用作为接收机的第一级，低噪声放大器(Low Noise Amplifier: LNA)的性能决定着整个接收系统的性能。其功能是在产生尽可能低的噪声的前提下，对信号进行不失真的放大，以降低后边各级模块电路产生的噪声对信号的影响。因此，低噪声放大器不但要引入很少的噪声和提供足够高的增益，还应该具有较高的线性度以避免非线性对信号质量的影响，同时低噪声放大器输入阻抗通常还要匹配到50欧姆。

金属氧化物场效应管和双极性晶体管的混合共源共基电路可以在双极互补金属氧化物半导体工艺兼容技术上产生，又因为其独特的高速性能，适用于当今光纤通信数据传输的要求，而且可以减小功耗。将两者混合使用可以最大发挥出它们的优势。

发明内容

1.技术问题

本发明提出的应用切比雪夫带通滤波器的宽带低噪声放大器，实现了在2~3GHz频段上的宽带噪声匹配和功率匹配，取得了相当低的噪声系数和一定的放大倍数，在速度一定的情况下，可以节省功耗。在某些情况下，使用特征尺寸较大的，或者说是成本较低的工艺也能达到更高级工艺的电路效果。

2.技术方案

一种应用了切比雪夫滤波器的包含金属氧化物场效应管和双极性晶体管的低噪声放大电路结构。包括3个晶体管，第一个晶体管是金属氧化物场效应管，其栅极作为信号的输入端，源极相连后接偏置电流源的上端。信号从其漏极输入到第二个晶体管，也就是双极性晶体管的发射极上，双极性晶体管的基极接一固定偏置电压，使其始终工作在放大状态。输出信号接双极性晶体管的集电极，同时输出端也与两个电阻负载相连，电阻负载另外一端连电源电压。首先共源共基电路将输入电压信号转换为电流信号，然后流过两个电阻负载变为电压信号输出。

3.有益效果

本发明提出的应用切比雪夫带通滤波器的宽带低噪声放大器电路结构，在线性度方面， MOSFET满足平方律特性，双极型晶体管满足指数律特性，MOSFET线性度优于双极型晶体管，因此第二个晶体管选用MOSFET。如果MOSFET的尺寸选择合理，则该结构的1dB增益压缩等衡量线性度的指标将会大幅改进。可以通过版图设计，最大限度的减小其栅极电阻，而栅极电容可以保持不变。而用双极性晶体管作为共基管可以利用其大的电流跨导效率，进而从其发射极看进去的阻抗很小，因此可以降低金属氧化物场效应管引起的米勒效应，进一步提高速度。

附图说明

图1：本发明的应用切比雪夫带通滤波器的宽带低噪声放大器电路图；

图2：本发明低噪声放大器电路结构的版图设计；

具体实施方式

一种应用切比雪夫带通滤波器的宽带低噪声放大器电路结构。包括3个晶体管，第一个晶体管是双极性管，其基极作为信号的输入端，集电极极相连后接偏置电流源的上端。信号从其集电极输入到第二个场效应管，基于半导体工艺制造的限制，此电路结构试用于同时具有金属氧化物场效应管和双极性晶体管的BiCMOS工艺。

宽带低噪声放大器的前仿真的噪声参数在整个带宽范围内，该放大器的噪声系数均低于2.05dB，且在中心频率2.5GHz处达到了最小值1.72dB。

后仿真结果表明，虽然与电路图级的前仿真相比较，后仿真结果出现了明显的恶化，但也是满足电路性能指标的。在整个带宽范围内，S11和S22均在-10dB以下；S12在-37dB以下，反向隔离性能很好；S21 在10dB左右，增益平坦度较好。可见，后仿真的S参数在2-3GHz的频率范围内满足LNA的性能指标。