本发明专利技术公开了一种用于减少低噪声放大器(low?noise?amplifier，以下简称LNA)噪声指数的方法及其装置。在本发明专利技术实施例中，通过利用LNA的控制模块将来自LNA的电流感测支路的输出与来自LNA的电压感测支路的输出相加并缩放，以产生一个或多个经加总并缩放过的输出。控制模块也将上述经加总并缩放过的输出反馈至LNA的电流感测支路与电压感测支路的输出的至少其中之一。
【技术实现步骤摘要】
消除平衡转换放大器噪声的方法及其装置
本专利技术是有关于一种放大器，且特别是有关于一种平衡-非平衡转换放大器 (Balance-to-Unbalance amplifier, Balun amplifier,以下简称平衡转换放大器)。
技术介绍
在有线通信和无线通信领域里，新兴的宽带通信(broadband communication)技术已陆续涌现，诸如手持式视频广播(DVB-H) (470-890MHz)与感知无线电(cognitive radio) (0. 1-lOGHz)等。由于低噪声放大器(low-noise amplifier，以下简称LNA)是配置于接收机的第一级电路，因此LNA的特性会直接影响到接收机的整体效能。因而，在处理宽带效能时，设计者将会面临更多的挑战，包括如何设计具有宽带输入匹配与增益频宽(gain bandwidth)的LNA。然而，传统的作法上为了要达到前述功效，通常会牺牲噪声指数(noise figure，简称NF)的特性。在现有技术中，通常可通过一个或多个低噪声放大器来处理特定的频带宽度 (frequency span)，其中每一 LNA各处理一小部分的频带。由于天线与射频滤波器(radio frequency filter，简称RF filter) —般处理的信号模式为单端信号，因此使用单端 (single-ended) LNA来处理上述信号能有效提高效能，因为单端LNA具备小面积、节能与低成本的优势。另一方面，在接收端使用差动信号技术(differential signaling)能减少二阶失真(second-order distortion)，并降低电源供应端与基板的噪声干扰。因此，在接收电路端可采用单端输入差动输出的放大器(single-ended input differential output amplifier)以将单端的射频信号转换为差动信号，其中上述的单端输入差动输出的放大器也称为平衡-非平衡转换放大器(Balim amplifier，以下简称平衡转换放大器)。采用单端输入差动输出且低噪声的芯片型放大器(即Balim LNA)有助于与前端天线以及与后端双平衡式混波器的连接。Balim是用于将相对于地的双平衡的差动信号转换为不平衡或单端的信号，或将不平衡或单端的信号转换为双平衡的差动信号。低噪声放大器(low-noise amplifier，以下简称LNA)为放大器的一种，其用于将微弱的信号放大， 其中该微弱信号可以是由天线所接收。附图说明图1为包括共栅极(common-gate，以下简称CG)与共源极(common-source，以下简称CS)放大器的单级(single-stage)平衡转换低噪声放大器(Balun low-noise amplifier，以下简称 Balun LNA)的方块图。Balun LNA 可使得 LNA 的前端不需使用外接(off-chip)的Balim元件，以提供较低的噪声性能并减少外部元件的使用成本。除此之外，使用Balun LNA也不需要在LNA后端额外配置一芯片型(on-chip) 的Balim电路，因此能有效地减少信号的失真并降低能耗。图2为图1的CG-CSBalim放大器及其噪声转换函数(transfer function)的示意图。通常CG放大器作为电流放大器，而 CS放大器是作为电压放大器或跨导(transconductance)放大器。图1的CG放大器(对应晶体管MCG)适用于宽带阻抗匹配。而通过采用与CG放大器并联的CS放大器(对应晶体管MCS)，能减少高于3. 5dB的噪声指数(noise figure，以下简称NF)以及改善电压增益不足。然而，当共栅极放大器与共源极放大器的晶体管尺寸相同时，上述的共栅极-共源极的Balun LNA的噪声仍然过高。NF用于衡量信噪比(signal-to-noise ratio，简称SNR)的衰减，此衰减是由射频(radio frequency，简称RF)信号链路(signal chain)内元件噪声所造成。NF定义为在标准噪声温度(noise temperature) Ttl (通常为^OK)下，输入端信噪比与输出端信噪比的比例。通过输出差动信号，能消除来自晶体管Mra(或称Ml)的噪声或失真。而晶体管仏3 (或称M2)的噪声则是影响NF的主要因素。并联的CS放大器可使电压增益加倍，并消除来自CG放大器的噪声与失真。另外，CG-CS输入级本质上可执行单端至差动转换，而不需使用外接(off-chip)的Balim电路，因此能节省成本。 请参照图2，假设CG与CS支路是彼此对称，即gm, CG = gm, cs且Ru = Rl2 = Rl,则 Balun LNA的NF可用以下式子来近似表示权利要求1.一种消除平衡转换放大器噪声的方法，其特征在于，包括将一放大器的电流感测支路的一输出与该放大器的电压感测支路的一输出相加并缩放，以产生一个或多个经加总并缩放过的输出；以及将该或该些经加总并缩放过的输出反馈至该放大器的该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出的至少其中之一。2.根据权利要求1所述的消除平衡转换放大器噪声的方法，其特征在于，该相加与缩放的方法包括相加该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出，以产生一加总结果，并利用一第一电路缩放该加总结果，或利用一第二电路对该电流感测支路与该电压感测支路的各该输出进行缩放，以产生多个缩放结果，并相加该些缩放结果。3.根据权利要求2所述的消除平衡转换放大器噪声的方法，其特征在于，该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出的相加是利用一个或多个电感、一个或多个电容、一个或多个晶体管，或上述的组合来实现。4.根据权利要求2所述的消除平衡转换放大器噪声的方法，其特征在于，该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出的缩放是利用一个或多个放大器来实现。5.根据权利要求1所述的消除平衡转换放大器噪声的方法，其特征在于，该反馈的方法包括将该或该些经加总并缩放过的输出的其中之一的正输出，反馈至该放大器的该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出的其中之一的正输出，或将该或该些经加总并缩放过的输出的其中之一的负输出，反馈至该放大器的该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出的其中之一的负输出，或上述两步骤的结合。6.根据权利要求1所述的消除平衡转换放大器噪声的方法，其特征在于，该放大器的该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出的其中之一的负输出是反相于该放大器的一输入，且该或该些经加总并缩放过的输出的其中之一的负输出是反馈至该负输出。7.根据权利要求1所述的消除平衡转换放大器噪声的方法，其特征在于，该放大器的该电流感测支路与该电压感测支路的该些输出的其中之一的正输出是同相于该放大器的一输入，且该或该些经加总并缩放过的输出的其中之一的正输出是反馈至该正输出。8.一种消除平衡转换放大器的噪声的装置，其特征在于，包括一电流感测放大器；一电压感测放大器；以及一控制模块，将该电流感测放大器的一输出与该电压感测放大器的一输出相加并缩放，并将一个或多个经加总并缩放过的输出反馈至该电流感测放大器与该电压感测放大器的该些输出的至少其中之一。9.根据权利要求8所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭明清，施宜兴，唐仕豪，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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