[发明专利]一种射频前端中的低噪声放大器

说明书

本申请公开了一种射频前端中的低噪声放大器，包括级联的放大晶体管与共栅晶体管，在共栅晶体管的漏极与源极之间连接有滤波器。所述滤波器在低噪声放大器内部，属于片内滤波器，具有体积小、成本低的有益效果。所述滤波器包括级联的n通道滤波器和反相放大器，用来实现对阻塞信号的过滤与抑制。n通道滤波器使用n相本振信号控制，由于开关管不可避免地存在失配，本振信号也因此不可避免地会泄露到共栅晶体管的源极即放大晶体管的漏极。所述放大晶体管采用共源极连接方式，通过漏极到栅极的反向隔离减少本振信号泄漏到天线端的信号强度。或者，所述放大晶体管采用共栅极连接方式，通过漏极到源极的反向隔离减少本振信号泄漏到天线端的信号强度。

技术领域

本申请涉及一种射频前端电路，特别是涉及其中的低噪声放大器(LNA)。

背景技术

收发机(transceiver)包括发射机(transmitter)和接收机(receiver)。接收机的射频前端(RF front end)通常是指从天线到混频器之间的电路，包括混频器。用于2G、3G、4G等移动通讯的CMOS射频收发机系统包括多组发射机和接收机，发射机产生的大功率发射信号会通过多种方式耦合到接收机，从而使接收机面临饱和的风险。同时，天线接收到的信号也常常伴随大功率的阻塞信号，同样会使接收机饱和。为了提升接收机对阻塞信号的抑制效果，已有一些现有的接收机射频前端方案被提出。

2011年4月的《IEEE固态电路杂志》(IEEE Journal of Solid-State Circuits)第46卷第4期有一篇文章《用于GSM/GPRS/EDGE的65nm CMOS四频无表面声波接收机片上系统》(A 65nm CMOS Quad-Band SAW-Less Receiver SoC for GSM/GPRS/EDGE)，这篇文章的第I部分公开了一种传统的接收机射频前端，如图1所示。该射频前端在片上系统(SoC)的外部具有多个表面声波(SAW)滤波器，分别用来对不同的通信频带进行滤波。该方案的缺点在于片外滤波器的体积大且价格贵。

2014年2月的IEEE国际固态电路会议(2014IEEE International Solid-StateCircuits Conference)的技术论文摘要第9.4节《一种具有零外部组件的、支持433/860/915/960MHz ISM频段的0.5V 1.15mW 0.2mm²的Sub-Ghz紫蜂接收机》(A 0.5V 1.15mW0.2mm² Sub-GHz ZigBee receiver supporting 433/860/915/960MHz ISM bands withzero external components)中，公开了一种嵌入在射频前端中的低噪声放大器，如图2所示。该低噪声放大器的输入端Vi与输出端Vo之间并联着一个四通道滤波器，每个通道由一个开关管和一个电容级联组成。由占空比均为25％但相位依次偏移90度的四相本振信号LO1、LO2、LO3、LO4控制各通道的开关管。该方案的缺点是：由于制造工艺存在误差，四个开关管的大小不会完全相等，由此造成了四个开关管之间的失配。这使得四相本振信号会耦合到天线并发射出去，由天线发射出去的本振信号强度过大，超出了频谱规范的上限，因而不满足频谱规范。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种射频前端中的低噪声放大器，无需使用片外表面声波滤波器，直接在低噪声放大器内部设置在片滤波器，一方面用来过滤从发射机耦合过来的大功率发射信号，另一方面用来过滤由天线接收的阻塞信号，从而避免接收机出现饱和。

本申请所要解决的另一个技术问题是提供一种射频前端中的低噪声放大器，内部采用n通道滤波器(n path filter)作为在片滤波器，由n个本振信号分别控制每个通道。本申请可以大大减小泄漏到天线的本振信号的强度，使接收机、发射机或收发机满足频谱规范。