实用新型专利申请书.docx

实用新型专利申请书名称：一种同时匹配的低噪声放大器 说明书摘要 本实用新型公开了一种同时匹配的低噪声放大器(Low Noise Amplifier-LNA)，特别涉及一种应用在分立电路(Lump Circuit)设计中的同时匹配的低噪声放大器。为了克服现有技术中低噪声放大器难以在输入级同时实现噪声匹配和功率增益匹配的缺陷，本实用新型采用了由有源器件、源简并电感(Source Degeneration Inductance)、输入匹配电路、输出匹配电路和直流偏置电路所构成的低噪声放大器。放大器首先通过一个源简并电感Ls串联在MOS管的源极和地电位之间用来提供串联负反馈效应，使得MOS管栅极的输入阻抗等于或近似等于噪声最优源阻抗的共轭；然后利用一个输入匹配网络，将MOS管的栅极匹配到信号源，从而使得低噪声放大器的输入级同时实现了噪声匹配和功率增益匹配，不仅能够达到低噪声放大器的最小噪声系数NFmin，而且实现了功率的最大传输；最后利用一个输出匹配网络，实现有源器件的输出端口与负载之间的匹配。本实用新型方法简单，能够很好地被设计者掌握并应用到实际设计中。 摘要附图 权利要求书 1、 一种同时匹配的低噪声放大器，其特征在于，用分立电路(Lump Circuit)实现，即利用分立的有源和无源元器件制作在射频电路板上来实现低噪声放大器的设计，并且在输入级能够同时实现噪声匹配和功率增益匹配设计。 2、 如权利要求1所述的一种同时匹配的低噪声放大器，其特征在于，由有源器件、源简并电感(Source Degeneration Inductance)、输入匹配电路、输出匹配电路和直流偏置电路构成。 3、 如权利要求2所述的一种同时匹配的低噪声放大器，其特征在于，有源器件由共源结构的MOS管所组成，即MOS管的栅极作为输入端口，漏极作为输出端口，源极作为公共端口；源简并电感Ls连接在MOS管的源极和地电位之间，其提供的串联负反馈效应使MOS管栅极的输入阻抗等于或近似等于噪声最优源阻抗的共轭；电容C1和电感L1组成一个L型输入匹配网络，其中一端与MOS管栅极相连，另一端与隔直电容C3相连接，C3的另一端与信号输入端连接；电容C2和电感L2组成一个L型输出匹配网络，其中一端与MOS管漏极相连，另一端与隔直电容C4相连接，C4的另一端与信号输出端连接；两路直流偏置电路分别由电感L3、电阻R1、电容C5和C6以及电感L4、电阻R2、电容C7和C8组成，电感L3的一端连接MOS管的栅极，电感L3的另一端与电阻R1的一端共同接至电容C5的一端，电容C5的另一端接地电位，电阻R1的另一端接至电源Vg，电容C6的一端接至电源Vg，电容C6的另一端接地电位，电感L4的一端连接MOS管的漏极，电感L4的另一端与电阻R2的一端共同接至电容C7的一端，电容C7的另一端接地电位，电阻R2的另一端接至电源Vd，电容C8的一端接至电源Vd，电容C8的另一端接地电位。 说明书 技术领域 本实用新型涉及一种同时匹配的低噪声放大器(Low Noise Amplifier-LNA)，特别涉及一种应用在分立电路(Lump Circuit)设计中的同时匹配的低噪声放大器。 背景技术 在无线通信领域，低噪声放大器需要放大接收到的弱信号，要求自身产生的噪声应尽量小。除了低噪声的性能之外，低噪声放大器还必须具有足够的增益，来抑制接收机后续其他单元的噪声对整个接收机的影响。请参考图1，低噪声放大器包括有源器件，以及分别用于控制输入阻抗和输出阻抗的输入匹配网络和输出匹配网络。 在进行输入匹配设计时，将信号源与晶体管的输入阻抗之间进行共轭匹配，便可以获得最大功率传输，即获得最大增益；相应地，为了达到最小噪声系数NFmin，必须将信号源匹配到晶体管的噪声最优源阻抗Zopt，便可以使放大器得到最佳的噪声性能。然而实现最小噪声系数和最大功率传输之间存在矛盾，设计者只能在两者之间进行权衡取舍，很难实现噪声和功率的同时匹配。 发明内容 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种应用在分立电路设计中的低噪声放大器，即利用分立的有源和无源元器件制作在射频电路板上来实现低噪声放大器的设计，并且可以在输入级实现最小噪声系数和最大功率传输的同时匹配。 本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：一种同时匹配的低噪声放大器，包括有源器件、源简并电感(Source Degeneration Inductance)、输入匹配电路、输出匹配电路和直流偏置电路。 有源器件由共源结构的MOS管所组成，即MOS管的栅极作为输入端口，漏极作为输出端口，源极作为公共端口；源简并电感Ls连接在MOS管的源极和地电位之间，其提供的串联负反馈效应使MOS管栅极的输入阻抗等于或近似等于噪声最优源阻抗的共轭；电容C1和电感L1组成一个L型输入匹配网络，其中一端与MOS管栅极相连，另一端与隔直电容C3相连接，C3的另一端与信号输入端连接；电容C2和电感L2组成一个L型输出匹配网络，其中一端与MOS管漏极相连，另一端与隔直电容C4相连接，C4的另一端与信号输出端连接；两路直流偏置电路分别由电感L3、电阻R1、电容C5和C6以及电感L4、电阻R2、电容C7和C8组成，电感L3的一端连接MOS管的栅极，电感L3的另一端与电阻R1的一端共同接至电容C5的一端，电容C5的另一端接地电位，电阻R1的另一端接至电源Vg，电容C6的一端接至电源Vg，电容C6的另一端接地电位，电感L4的一端连接MOS管的漏极，电感L4的另一端与电阻R2的一端共同接至电容C7的一端，电容C7的另一端接地电位，电阻R2的另一端接至电源Vd，电容C8的一端接至电源Vd，电容C8的另一端接地电位。 本实用新型提出的一种同时匹配的低噪声放大器，其优点在于： 本实用新型提出的低噪声放大器在输入级同时做到了噪声匹配和功率增益匹配，不仅能够达到低噪声放大器的最小噪声系数NFmin，而且实现了功率的最大传输。 本实用新型方法简单，能够很好地被设计者掌握并应用到实际设计中。 附图说明 图1为常规的放大器设计原理图。 图2为本实用新型的一种同时匹配低噪声放大器的一个示例性实施例的电路图。 具体实施方式 图2图解说明本实用新型的一个实施例。 有源器件由共源结构的MOS管所组成，即MOS管的栅极作为输入端口，漏极作为输出端口，源极作为公共端口。有源器件部分亦不限于只有一个共源结构的MOS管，而可为具有串迭(Cascode)架构的电路结构。 源简并电感Ls连接在MOS管的源极和地电位之间，其提供的串联负反馈效应使MOS管栅极的输入阻抗等于或近似等于噪声最优源阻抗的共轭。 电容C1和电感L1组成一个L型输入匹配网络，用于实现MOS管输入阻抗和信号源阻抗之间的匹配，其中一端与MOS管栅极相连，另一端与隔直电容C3相连接，C3的另一端与信号输入端连接。 电容C2和电感L2组成一个L型输出匹配网络，用于实现MOS管输出阻抗和负载之间的匹配，其中一端与MOS管漏极相连，另一端与隔直电容C4相连接，C4的另一端与信号输出端连接。 两路直流偏置电路分别由电感L3、电阻R1、电容C5和C6以及电感L4、电阻R2、电容C7和C8组成，电感L3的一端连接MOS管的栅极，电感L3的另一端与电阻R1的一端共同接至电容C5的一端，电容C5的另一端接地电位，电阻R1的另一端接至电源Vg，电容C6的一端接至电源Vg，电容C6的另一端接地电位，电感L4的一端连接MOS管的漏极，电感L4的另一端与电阻R2的一端共同接至电容C7的一端，电容C7的另一端接地电位，电阻R2的另一端接至电源Vd，电容C8的一端接至电源Vd，电容C8的另一端接地电位。 本实用新型的实施案例是以MOS晶体管为范例，在实际的电路实现上，双极性晶体管或其它具有放大功能的有源器件均可按此设计方法施行。虽然以上描述的示例性LNA只包括一级放大器，本领域的技术人员应该可以理解本实用新型的原理能够应用到含有任意数目的放大器级的LNA。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。 说明书附图 直流偏置信号源输入匹配网络有源器件输出匹配网络负载图1 图2