一种射频信号放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种射频信号放大器，属于无线和移动通信技术领域。该射频信号放大器包括：共源共栅级联的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的漏极上串联连接有第一电感和第一电阻，所述第二MOS管的源极退化电感的两端并联有可调LC回路；所述可调LC回路包括串联连接的第二电感和第一电容。该射频信号放大器，能够有效提升增益倍数，抑制干扰信号的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种射频信号放大器
本专利技术涉及无线和移动通信
，特别涉及一种射频信号放大器。
技术介绍
随着无线和移动通信的普及和发展，各类通信标准及设备也随之蓬勃发展，同时基于互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的器件及设备的成功研制也促进了无线和移动通信的进一步发展壮大。无线和移动通信中都离不开射频信号放大器，在接收链路和发射链路中，都需要通过射频信号放大器对微弱的射频信号进行放大。射频信号放大器的放大倍数称为增益，对于射频信号放大器而言，高增益、低噪声是其永恒的设计目标。由于高增益通常通过多级级联的放大器加以实现，根据系统噪声指数F计算公式(1)可知，前面几个增益级的增益决定了系统的噪声性能。其中，F1、F2、F3…FN分别为链路中第1、第2、第3…第N个增益级的噪声指数，G1、G2、G3…GN分别为链路中第1、第2、第3…第N个增益级的增益。从公式(1)可知，为了获得好的噪声性能，需要使前几级的增益足够大，那么后面链路中的噪声影响对整个系统的噪声影响就会降低很多。而就某一级射频放大器而言，在该单级结构中实现高增益将是一个好的选择。如图1所示，为现有技术中的射频信号放大器的电路结构示意图。该射频信号放大器包括：第一MOS管MM1、第二MOS管MM2、第一电感Lo、源极退化电感Ls、第一电阻Ro和第二电容Co，其中，MM1和MM2都是N型MOS管。为了说明简洁和清楚，该放大器的偏置电路没有画出。具体的电路连接关系如下：第一MOS管MM1的衬底和第二MOS管MM2的衬底分别与地相连；第一MOS管MM1的源极和第二MOS管MM2的漏极相连，第一MOS管MM1的漏极经串联连接的第一电感Lo、第一电阻Ro与第一MOS管的栅极相连后接电源电压VDD；第一MOS管MM1的漏极和地之间连接有第二电容Co，第一MOS管的漏极还与输出端相连；第二MOS管MM2的栅极与输入信号Vi相连，第二MOS管MM2的源极通过连接退化电感Ls接地。其中，源极退化电感Ls包含了芯片内部与外部引线(bondingwire)的寄生电感。该射频信号放大器的输出负载由Lo、Ro和Co组成，其中，Lo和Co形成并联谐振，从而在该谐振频率处可以获得较大的增益提升。暂时不考虑图1中的射频信号放大器的源极退化电感Ls，则放大器的输出阻抗ro和信号增益Av可分别表示为表达式(2)和表达式(3)：ro＝[ro1+ro2+gm1ro1ro2]‖ZL(2)|Av|∝gm2ro＝gm2{[ro1+ro2+gm1ro1ro2]‖ZL}(3)上述表达式(2)和表达式(3)中，gm1和gm2分别表示MM1和MM2的跨导，ro1和ro2分别为MM1和MM2的输出电阻，ZL为输出端负载阻抗，具体可表示为如下表达式(4)：ZL＝(Ro+jωLo)‖Co(4)下面考虑引入源极退化电感Ls后，对图1中的射频信号放大器增益的影响。Ls的增加会对图1中MM2的跨导值产生影响，引入Ls之后的MM2的复合跨导Gm2可以表示为如下表达式(5)：其中，表达式(5)中的gm2为没有引入Ls时的MM2的跨导值，ω＝2πf；f为信号工作频率，ω为角速度。结合表达式(3)和表达式(5)，可以推出，引入源极退化电感Ls后，图1中的射频信号放大器的增益可以表示为表达式(6)：|Av|∝Gm2ro＝Gm2{[ro1+ro2+gm1ro1ro2]‖ZL}(6)表达式(6)中，gm1表示MM1的跨导，Gm2表示MM2的复合跨导(包含电感Ls之后的跨导值)，ro1和ro2分别为MM1和MM2的输出电阻，ZL为输出端负载阻抗，具体可表示为如下表达式(7)：ZL＝(Ro+jωLo)‖Co(7)其中，表达式(7)中的ω＝2πf；f为信号工作频率，ω为角速度。从表达式(5)可知，无论如何选择工作频率(通常射频电路工作的频率都比较大)，或者是电感Ls的值(实际的射频电路中电感Ls都大于0)，如下表达式(8)成立：|Gm2|＜|gm2|(8)由表达式(6)和表达式(8)可知，引入寄生电感Ls后，图1所示的射频信号放大器的增益Av会降低一些，并且引入的源极退化电感值Ls值越小，所引起的放大器增益Av降低的值也会越小。因此，在设计射频信号放大器时，需要尽可能降低源极退化电感Ls的值。综上所述，现有的射频信号放大器在源极退化电感Ls的作用下，导致增益在一定程度上降低，并且无法抑制无线通信中存在各种干扰信号，尤其是所需射频信号邻近频带的干扰信号所产生的影响，例如，过大的干扰信号可能导致射频信号放大器达到了饱和，但所需要的射频信号还没有获得足够的增益，从而导致该射频信号放大器无法满足实际应用需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种射频信号放大器，能够有效提升增益倍数，抑制干扰信号的影响。本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种射频信号放大器，包括：共源共栅级联的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的漏极上串联连接有第一电感和第一电阻，所述第二MOS管的源极退化电感的两端并联有可调LC回路；所述可调LC回路包括串联连接的第二电感和第一电容。优选地，所述第二电感为可变电感，所述第一电容为恒电容或可变电容。优选地，所述第二电感为恒电感，所述第一电容为可变电容。优选地，所述第一MOS管和所述第二MOS管都是N型MOS管。优选地，所述第一MOS管的衬底和所述第二MOS管的衬底分别与地相连；所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的漏极经串联连接的所述第一电感和所述第一电阻后与电源电压相连；所述第一MOS管的栅极接偏置电压，所述第一MOS管的漏极还与输出端相连；所述第二MOS管的栅极与输入信号相连，所述第二MOS管的源极退化电感接地；或者所述第一MOS管和所述第二MOS管处于深N阱中，所述第一MOS管的衬底和所述第二MOS管的衬底分别与各自的源极相连；所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的漏极经串联连接的所述第一电感和所述第一电阻后与电源电压相连；所述第一MOS管的栅极接偏置电压，所述第一MOS管的漏极还与输出端相连；所述第二MOS管的栅极与输入信号相连，所述第二MOS管的源极退化电感接地。优选地，所述第一MOS管的漏极和地之间具有第二电容，所述第二电容包含寄生电容。优选地，所述第一电容包括：多组连接在第一公共端和第二公共端之间的第三电容和第三MOS管，每个所述第三电容的一端分别与所述第一公共端相连，每个所述第三电容的另一端分别与本组内所述第三MOS管的漏极相连，每个所述第三MOS管的衬底分别与地相连，每个所述第三MOS管的源极分别与所述第二公共端相连，每个所述第三MOS管的栅极分别与一个数字控制源相连。优选地，所述第一电容包括：多组连接在第一公共端和第二公共端之间的第四电容、第五电容和第四MOS管，每个所述第四电容的一端分别与所述第一公共端相连，每个所述第四电容的另一端分别与本组内所述第四MOS管的漏极相连，每个所述第四MOS管的衬底分别与地相连，每个所述第四MOS管的源极分别与所述第二公共端相连，所述第五电容并联在所述第四MOS管的漏极和源极之间，每个所述第四MOS管的栅极分别与一个数字控制源相连。优选地，所述第一电容包括：连接在第一公共端和第二公共端之间的数字控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频信号放大器，其特征在于，包括：共源共栅级联的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的漏极上串联连接有第一电感和第一电阻，所述第二MOS管的源极退化电感的两端并联有可调LC回路；所述可调LC回路包括串联连接的第二电感和第一电容。

【技术特征摘要】
1.一种射频信号放大器，其特征在于，包括：共源共栅级联的第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的漏极上串联连接有第一电感和第一电阻，所述第二MOS管的源极退化电感的两端并联有可调LC回路，所述可调LC回路包括串联连接的第二电感和第一电容；所述源极退化电感和可调LC回路并联形成所述第二MOS管的源极复合阻抗，以抵消源极退化电感所导致放大器增益的减小，抑制放大器输入信号的邻近频带的干扰信号或抑制放大器在射频接收或发射链路中的镜像信号；所述第一MOS管的衬底和所述第二MOS管的衬底分别与地相连；所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的漏极经串联连接的所述第一电感和所述第一电阻后与电源电压相连；所述第一MOS管的栅极接偏置电压，所述第一MOS管的漏极还与输出端相连；所述第二MOS管的栅极与输入信号相连，所述第二MOS管的源极退化电感接地；或者所述第一MOS管和所述第二MOS管处于深N阱中，所述第一MOS管的衬底和所述第二MOS管的衬底分别与各自的源极相连；所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的漏极经串联连接的所述第一电感和所述第一电阻后与电源电压相连；所述第一MOS管的栅极接偏置电压，所述第一MOS管的漏极还与输出端相连；所述第二MOS管的栅极与输入信号相连，所述第二MOS管的源极退化电感接地。2.根据权利要求1所述的射频信号放大器，其特征在于：所述第二电感为可变电感，所述第一电容为恒电容或可变电容。3.根据权利要求1所述的射频信号放大器，其特征在于：所述第二电感为恒电感，所述第一电容为可变电容。4.根据权利要求3所述的射频信号放大器，其特征在于：所述第一MOS管和所述第二MOS管都是N型MOS管。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海永，陈岚，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11