一种多标准、多频段低噪声放大器制造技术

一种多标准、多频段的CMOS差分低噪声放大器可应用于13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz五个频率的多标准、多频段接收机前端电路中。主要由输入阻抗匹配网络，带源极电感负反馈共源共栅放大电路，输出阻抗匹配网络组成。其中输入阻抗匹配网络由开关控制的电容阵列组成；放大电路使用源极电感负反馈保证电路的高线性度和低噪声；输出阻抗匹配网络使用LC谐振网络并联电阻构成，实现了输出阻抗匹配。匹配电容使用MOS电容，电感使用有源电感，减小了芯片面积，降低了工艺的复杂度。多标准、多频段的CMOS差分低噪声放大器可实现不同频率下的阻抗匹配，对输入信号进行选择性放大。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，具体涉及一个基于CMOS工艺的多标准、多频段的差分低噪声放大器。
技术介绍
随着射频集成电路技术的迅猛发展和物联网产业的兴起，越来越多的无线通信产品进入了我们的日常生活，例如 900MHz GSM(Global System for Mobile Communication)移动电话、1.9GHz PCS (Personal Communications Service)个人 通信系统以及 2. 4GHz 蓝牙通信产品等。随着新的无线通信标准的不断出现，设计一个可兼容多个通信标准的接收机正成为一种必然趋势。目前实用的无线通信技术主要存在以下五个标准体系1. ISO (InternationalStandard Organization)标准体系，包括 IS0/IEC 18000、IS0/IEC 14443、IS0/IEC 15693系列标准；2. EPC (Electronic Product Code) Global 标准体系；3.源于日本的 UbiquitousID标准协议；4.中国信息产业部(现工业和信息化部)的800/900MHZ射频识别(RFID)技术应用规定；5.中国联通手机2. 4GHz频率NFC (Near Field Communication)应用业务规范和中国移动通信企业标准手机支付RFID-SM卡片基础技术方案。在兼容多标准、多频段的无线通信系统接收机构架中，前端电路的多标准、多频段低噪声放大器作为无线通信接收机的第一级，起着至关重要的作用。多标准、多频段低噪声放大器的主要功能包括1、对各个波段中心频率附近的信号进行放大，供后级使用；2、提供较好的噪声系数；3、对输入频率有一个滤波功能，选择性地放大输入信号。附图I阐释了多标准、多频段低噪声放大器在无线通信接收机中的作用。作为接收机的第一级，低噪声放大器对整个接收机的性能有很大的影响1、整个系统的噪声底限是由第一级的低噪声放大器的噪声系数决定的；2、低噪声放大器需要放大接收到的小信号，提供足够高的增益，抑制混频器和基带的噪声对系统的影响；3、低噪声放大器需要具有较好的线性度，保证接收较大信号不失真；4、低噪声放大器需要具有较小的反射系数，使系统的功率传输最大。低噪声放大器的噪声系数、增益、输入输出匹配、反向隔离度、线性度是相互影响的，应该综合考虑并在各个性能指标之间进行折中优化。为了解决现有技术中的优化折衷，本专利技术主要基于上述通信标准，提供一个能兼容13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段的CMOS差分低噪声放大器。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种多标准、多频段、低功耗、面积小的CMOS差分低噪声放大器，该放大器基于CMOS工艺实现，具有增益高、线性度好等优点。本专利技术通过如下技术方案实现一种多标准、多频段低噪声放大器，其包括信号输入电路、输入阻抗匹配网络、放大电路、输出阻抗匹配网络和偏置网络；其特征在于所述信号输入电路与输入阻抗匹配网络连接，用于提供13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段的输入信号；所述输入阻抗匹配网络用于接收来自信号源的信号并匹配所述五个频段每一个频段下的输入阻抗，以及选择性放大所述信号；所述放大电路连接于所述输入阻抗匹配网络与所述输出阻抗匹配网络之间，用于放大所述输入阻抗匹配网络接收的信号；所述输出阻抗匹配网络连接于所述放大电路和输出端之间以匹配所述五个频段每一个频段下的输出阻抗，并输出最终的输出信号；所述偏置网络连接于信号源和所述放大电路之间，用于偏置放大电路以确定放大电路的工作点；所述输入阻抗匹配网络匹配所述13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段每一个频段下的输入阻抗，当输入不同频率的信号时，通过控制开关选择相应频段的接入电容，以结合所述偏置网络匹配输入阻抗，并对输入信号滤波和选择性放大；所述输出匹配网络匹配所述13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段每一个频段时的输出阻抗；所述偏置网络偏置所述13. 56MHz、433MHz、 900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段每一个频段下的放大电路，以确定所述五个频段下的各自的静态工作点；结合所述的输入阻抗匹配网络，匹配五个频段每一个频段的输入阻抗；所述放大电路为带源极电感负反馈共源共栅结构，包含第一 NMOS管Ml、第二 NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4和第三电感Ls，其中Ls作为源极负反馈，M1、M2为差分输入管，M3、M4为电流源负载。本专利技术还提供了 所述输入阻抗匹配网络由开关控制的电容阵列组成。所述输出阻抗匹配网络使用LC谐振网络并联电阻组成。所述控制开关使用小尺寸的MOS管，控制选择所述五个频段每一个频段的不同电容通路，以选择相应频率下的阻抗电路。所述电容为MOS电容。所述MOS电容为MOS管的MOS电容的栅极与连接在一起的源极、漏极、衬底形成，其电容值由MOS管的宽和长决定。所述电感为有源电感。所述有源电感采用MOS工艺实现。附图说明图I :多标准、多频段无线接收机中的低噪声放大器。图2 :本专利技术设计的多标准、多频段CMOS差分低噪声放大器。图3 :低噪声放大器输入阻抗匹配的等效原理图。图4 :本专利技术设计的多标准、多频段CMOS差分低噪声放大器的传递函数示意图。具体实施方式下面结合具体附图和实施案例对本专利技术作进一步说明。本专利技术设计的多标准、多频段CMOS差分低噪声放大器，是一个兼容13.56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段的差分窄带低噪声放大器，根据接收频率的不同，通过控制开关的工作和关闭，来选择不同频段下的接入电容和电路直流偏置，从而实现低噪声放大器在不同频段下输入阻抗匹配，使其可在相应的通信标准下工作。此外，考虑到无线通信系统对功耗的要求，本专利技术设计的低噪声放大器采用有源电感代替无源电感，因此不仅具有低功耗、小面积、低成本等优点，而且具有低噪声、高增益、低输入反射系数和高线性度等优点。本专利技术设计的多标准、多频段CMOS差分低噪声放大器的电路原理如附图2所示，包含信号输入电路、输入阻抗匹配网络、放大电路、偏置网络和输出阻抗匹配网络。所述信号输入电路包括第一信号源rfl+、第二信号源rf2+、第三信号源rf3+、第四信号源rf4+、第五信号源rf5+、第六信号源rfl-、第七信号源rf2-、第八信号源rf3-、第九信号源rf4-和第十信号源rf5-，用来提供五种不同频率的输入信号。所述输入阻抗匹配网络包括第一电感Lgl、第二电感Lg2、第三电感Ls、第一电容CO、第二电容Cl、第三电容C2、第四电容C3、第五电容C4、第六电容C5、第七电容C6、第八电容C7、第九电容CS、第十电容C9、第一开关K0、第二开关K1、第三开关K2、第四开关K3、第五开关K4、第六开关K5、第七开关K6、第八开关K7、第九开关K8、第十开关K9。 输入阻抗匹配网络实现不同频率下选择不同的输入阻抗，其中开关用于选择相应的元件；其中所述电感LgU本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多标准、多频段低噪声放大器，其包括信号输入电路、输入阻抗匹配网络、放大电路、输出阻抗匹配网络和偏置网络；其特征在于：所述信号输入电路与输入阻抗匹配网络连接，用于提供13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz五个频段的输入信号；所述输入阻抗匹配网络用于接收来自信号源的信号并匹配所述五个频段每一个频段下各自的输入阻抗，以及选择性放大所述信号；所述放大电路连接于所述输入阻抗匹配网络与所述输出阻抗匹配网络之间，用于放大所述输入阻抗匹配网络接收的信号；所述输出阻抗匹配网络连接于所述放大电路和输出端之间以匹配所述五个频段每一个频段下各自的输出阻抗，并输出最终的输出信号；所述偏置网络连接于信号源和所述放大电路之间，用于偏置放大电路以确定放大电路的工作点；所述输入阻抗匹配网络匹配所述13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz五个频段每一个频段下各自的输入阻抗，当输入不同频率的信号时，通过控制开关选择相应频段的接入电容，以结合所述偏置网络匹配输入阻抗，并对输入信号滤波和选择性放大；所述输出阻抗匹配网络匹配所述13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz五个频段每一个频段下各自的输出阻抗；所述偏置网络偏置所述13.56MHz、433MHz、900MHz、2.4GHz、5.8GHz五个频段每一个频段下的放大电路，以确定所述五个频段下各自的静态工作点；结合所述的输入阻抗匹配网络，匹配五个频段每一个频段各自的输入阻抗；所述放大电路为带源极电感负反馈共源共栅结构，包含第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4和第三电感Ls，其中Ls作为源极负反馈，M1、M2为差分输入管，M3、M4为电流源负载。...

【技术特征摘要】
1.一种多标准、多频段低噪声放大器，其包括信号输入电路、输入阻抗匹配网络、放大电路、输出阻抗匹配网络和偏置网络；其特征在于所述信号输入电路与输入阻抗匹配网络连接，用于提供13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段的输入信号；所述输入阻抗匹配网络用于接收来自信号源的信号并匹配所述五个频段每一个频段下各自的输入阻抗，以及选择性放大所述信号；所述放大电路连接于所述输入阻抗匹配网络与所述输出阻抗匹配网络之间，用于放大所述输入阻抗匹配网络接收的信号；所述输出阻抗匹配网络连接于所述放大电路和输出端之间以匹配所述五个频段每一个频段下各自的输出阻抗，并输出最终的输出信号；所述偏置网络连接于信号源和所述放大电路之间，用于偏置放大电路以确定放大电路的工作点； 所述输入阻抗匹配网络匹配所述13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段每一个频段下各自的输入阻抗，当输入不同频率的信号时，通过控制开关选择相应频段的接入电容，以结合所述偏置网络匹配输入阻抗，并对输入信号滤波和选择性放大； 所述输出阻抗匹配网络匹配所述13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、5. 8GHz五个频段每一个频段下各自的输出阻抗； 所述偏置网络偏置所述13. 56MHz、433MHz、900MHz、2. 4GHz、...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓峰，王伟印，沈琪，赵琳娜，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：实用新型
国别省市：