一种低功耗CMOS并行双频低噪声放大器
当低噪声放大器(LNA)应用于并行双频接收机时,必须能够实现双频信号的并行接收,并在两个频段上实现良好的阻抗匹配和噪声优化。但是目前广泛应用的双频段LNA大多不能实现双频信号的并行接收,因而不能应用于并行双频接收机系统。即便能实现并行接收,也多以引入过多干扰和噪声,或以增大电路尺寸和系统功耗为代价。同时LNA通常需要引入片外巴伦以完成系统级联,大大影响了系统性能。针对上述问题,本文设计了一种并行双频LNA,实现了同时在两个频段内的信号放大、功耗优化、阻抗匹配和噪声优化,而没有增加额外的电路尺寸和功耗,从而实现了低功耗,并完成了单端输入转差分输出的功能.
1 传统的双频LNA
传统方式下能够实现双频接收的LNA,目前主要有以下几种:
(1)采用两套独立的窄带LNA分别匹配在不同的频段,它们之间用开关进行切换[1],同一时刻只接收单频段的信号。这种实现方式不能实现双频信号的并行接收,因而不适于并行双频接收机、多功能手机等应用场合。另外,控制开关的引入带来的寄生效应也会恶化电路的性能。
(2)直接采用两套独立的窄带LNA并联。这样的电路设计简单,易于实现,但是需要两套链路同时工作,从而不可避免地会增加尺寸、功耗和成本。
(3)采用宽带放大器。由于要在整个频带内实现足够大的增益、足够低的噪声系数和较好的输入阻抗匹配,因而大大增加了设计难度。近年来宽带LNA的设计有很多种:分布式放大器[2]可以工作在较宽频段,输入输出匹配良好,但是高功耗和大尺寸难以避免;LC-Ladder切比雪夫滤波器匹配LNA[3]有较大的带宽和较低的功耗,但是带内纹波通常较大,且由于无源器件较多,会占用过大的版图面积;共栅LNA[4]面积较小,但噪声系数偏大,不适于噪声系数限制比较高的地方;电阻并联负反馈LNA[5]带内增益平坦,但是噪声性能不够良好且功耗较大。