带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统及其设计方法技术方案

一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统及其设计方法，所述带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统包括：信号低噪声放大器；反馈放大器，所述反馈放大器的输入端连接所述信号低噪声放大器的输出端，所述反馈放大器的输出端连接在反馈电阻的一端，所述反馈电阻的另一端连接所述信号低噪声放大器的输入端，构成环路。所述系统能够在实现宽带输入匹配的同时，保持放大系统的低噪声系数水平。

Broadband Low Noise Amplification System with High Gain Feedback Loop and Its Design Method

【技术实现步骤摘要】
带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统及其设计方法
本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统及其设计方法。
技术介绍
通信系统是日常生活的重要组成部分，生活中使用的电话、电视、智能手机中等等都包含通信系统。通信系统中的接收装置，通常包括前端模组、信号低噪声放大器和混频器等关键模块。其中，信号低噪声放大器是载波信号处理的关键模块，它需要提供输入信号阻抗匹配，同时满足低噪声，增益，线性度和稳定性要求。然而，随着对通信系统性能要求的日益提高，信号低噪声放大器的性能指标出现新的挑战。其中之一，是宽带输入阻抗匹配，即信号低噪声放大器的输入阻抗带宽的宽，与信号低噪声放大器产生噪声的低，是设计中相互制约的两点，难以同时实现的。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统及其设计方法，以更好地同时实现信号放大器系统的输入匹配和低噪声。为解决上述问题，本专利技术提供一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，包括：信号低噪声放大器；反馈放大器，所述反馈放大器的输入端连接所述信号低噪声放大器的输出端，所述反馈放大器的输出端连接在反馈电阻的一端，所述反馈电阻的另一端连接所述信号低噪声放大器的输入端，构成环路。可选的，所述信号低噪声放大器的输入为单端输入；所述反馈放大器包括一级级联放大器和二级级联放大器；所述反馈放大器输出信号的极性与输入信号的极性相同。可选的，所述一级级联放大器和所述二级级联放大器之间直接连接；或者，所述一级级联放大器和所述二级级联放大器之间通过电容耦合。可选的，所述一级级联放大器的共源端与地之间连接有第一电阻；或者，所述二级级联放大器的共源端与地之间连接有第二电阻；或者，所述一级级联放大器的共源端与地之间连接有第一电阻，并且所述二级级联放大器的共源端与地之间连接有第二电阻。可选的，所述一级级联放大器和所述二级级联放大器中的晶体管均采用MOS晶体管。可选的，所述信号低噪声放大器为级联放大器。可选的，所述反馈放大器与所述反馈电阻之间还具有反馈电容。可选的，所述一级级联放大器包括第一负载，所述第一负载为宽带阻性器件；所述二级级联放大器包括第二负载，所述第二负载为宽带阻性器件。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统的设计方法，所述设计方法用于设计如上所述系统，所述设计方法包括：步骤a，仿真设计所述信号低噪声放大器，在给定的增益下，设计所述信号低噪声放大器达到制作工艺限制的最小噪声系数；步骤b，根据所述信号低噪声放大器的增益和所述系统环路增益需求，计算所述反馈放大器的增益；根据所述反馈放大器的增益，设计所述反馈放大器；步骤c，根据所设计的所述信号低噪声放大器和所述反馈放大器，设计所述反馈电阻的阻值；步骤d，判断当前设计的所述系统是否满足设计指标；如果满足设计指标，设计完成，如果不满足设计指标，返回步骤b。可选的，所述信号低噪声放大器的设计因素包括单端输入要求、噪声系数要求、线性要求、增益要求和匹配要求；所述反馈放大器的设计因素包括增益要求和线性要求。本专利技术技术方案的其中一个方面中，能够在实现宽带输入匹配的同时，保持放大系统的低噪声系数水平，是一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统。进一步，本专利技术技术方案的另一个方面中，能够具有灵活的设计空间，提高了系统电路设计的灵活度，从而能够简化相应的电路设计，保证设计结果能够同时良好地满足宽带输入匹配和低噪声系数水平。附图说明图1是实施例一中带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统示意图；图2是实施例二反馈放大器示意图；图3是实施例三中带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统示意图；图4是实施例四中带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统设计方法步骤示意图。具体实施方式为了降低噪声，最初信号低噪声放大器设计包括经典的电感源退化结构，即采用电感作为信号低噪声放大器的负载。但是，这种结构无法实现宽带输入匹配，即无法实现放大器具有较宽的输入阻抗带宽，因此，这种低噪声放大器结构不再适用。人们改进的信号低噪声放大器，通常是负载为电阻的共源共栅放大器，但是，这些放大结构，为了实现宽带输入匹配较宽，又都会带来噪声系数的增加，导致相应性能下降。所以，宽带输入匹配与低噪声系数，成为信号低噪声放大器设计中，难以同时实现的目标。为此，本专利技术提供一种新的带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统及其设计方法，以解决上述存在的不足。为更加清楚的表示，下面结合附图对本专利技术做详细的说明。实施例一本专利技术实施例提供一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，如图1所示，系统10包括信号低噪声放大器11、反馈放大器12和反馈电阻13。其中，反馈放大器12的输入端连接信号低噪声放大器11的输出端，反馈放大器12输出端连接在反馈电阻13的一端，反馈电阻13的另一端连接信号低噪声放大器11的输入端，构成环路。其中，系统10所带的高增益，是指增益范围为大于35dB的环路增益。在此高增益范围内，系统10能够实现对信号的良好放大，并且同时保证信号和良好线性和低噪声。如图1所示，系统10中，反馈放大器12输出信号的极性与输入信号的极性相同，在图1中显示为反馈放大器12的输入端为正极信号符号“+”，反馈放大器12的输出端也为正极信号符号“+”。而通常，信号低噪声放大器11的输出信号的极性与输入信号的极性相反，如图1中显示，信号低噪声放大器11的输入端为正极信号符号“+”，信号低噪声放大器11的输出端为负极信号符号“-”。需要说明的是，本实施例提供的系统是单端输入系统，即系统为单端信号输入系统，而非差分信号输入系统。亦即，本专利技术的信号低噪声放大器11，是适用于实际宽带信号中单端输入的情况。并且，本实施例提供的系统能够适应于相应输入阻抗的宽带匹配。宽带匹配是指最高输入频率和最低输入频率之间呈现高倍数的关系，本专利技术的实施例中，能够使相应倍数达到12倍以上。本实施例提供的带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统10(下简称系统10)，能够实现宽带输入匹配，并且能够同时缓解整个系统对噪声的恶化，具体分析如下。对于系统10，其闭合环路增益有如下公式：Av＝Av1·Av2………………………………(1)式(1)中，AV表示环路增益，AV1表示信号低噪声放大器11的增益，AV2表示反馈放大器12的增益。其中，AV1受限于电路设计指标。系统10的输入阻抗有如下公式：式(1)中，Zin表示系统10的输入阻抗(系统10的输入阻抗为相应的信号低噪声放大器11的输入阻抗，而信号低噪声放大器11的输入阻抗基本都为高阻抗)，Rfb表示反馈电阻13的阻值。结合式(1)和式(2)，有：反馈电阻13使系统10引入的额外噪声系数，可以近似有：式(4)中，Ffb表示反馈电阻13使系统10引入的额外噪声系数。结合式(1)和式(4)，有：系统10为了实现本专利技术的低噪声放大，需要实现输入匹配，即有：Zin＝Rsg………………………………(6)式(6)中，Rsg表示信号源阻抗，一般为50Ω左右。结合式(6)和式(3)有：由式(7)可得结论一：本实施例提供的系统10中，为了实现信号源阻抗与输入阻抗的匹配(即实现输入匹配)，只需要调节反馈电阻13的阻值Rfb、信号低噪声放大器11的增益AV1和反馈放大器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，其特征在于，包括：信号低噪声放大器；反馈放大器，所述反馈放大器的输入端连接所述信号低噪声放大器的输出端，所述反馈放大器的输出端连接在反馈电阻的一端，所述反馈电阻的另一端连接所述信号低噪声放大器的输入端，构成环路。

【技术特征摘要】
1.一种带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，其特征在于，包括：信号低噪声放大器；反馈放大器，所述反馈放大器的输入端连接所述信号低噪声放大器的输出端，所述反馈放大器的输出端连接在反馈电阻的一端，所述反馈电阻的另一端连接所述信号低噪声放大器的输入端，构成环路。2.如权利要求1所述的带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，其特征在于，所述信号低噪声放大器的输入为单端输入；所述反馈放大器包括一级级联放大器和二级级联放大器；所述反馈放大器输出信号的极性与输入信号的极性相同。3.如权利要求2所述的带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，其特征在于，所述一级级联放大器和所述二级级联放大器之间直接连接；或者，所述一级级联放大器和所述二级级联放大器之间通过电容耦合。4.如权利要求2或3所述的带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，其特征在于：所述一级级联放大器的共源端与地之间连接有第一电阻；或者，所述二级级联放大器的共源端与地之间连接有第二电阻；或者，所述一级级联放大器的共源端与地之间连接有第一电阻，并且所述二级级联放大器的共源端与地之间连接有第二电阻。5.如权利要求2或3所述的带高增益反馈环路的宽带低噪声放大系统，其特征在于，所述一级级联放大器和所述二级级联放大器中的晶体管均采用MOS晶体管。6.如权利要求2或3所述的带高增益反馈环路的宽带低...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振彪，
申请(专利权)人：智汇芯联厦门微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35