专利名称：一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路及方法
技术领域：
本发明属于射频电路技术领域，尤其涉及一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路及方法。
背景技术：
目前，为了提高低噪声放大器的噪声与宽带表现，主要是利用源电感退化结构 (Source Inductive Degeneration)，共栅输出结构(Common Gate)，负汉馈(Feedback)三种结构来改变输出阻杭，与源阻抗配合，实现输出噪声匹配。但是由于该方法主要是基于直接对电路输入阻抗进行匹配，并没有深入研究匹配的物理机制，因此传统方法难以同时达到噪声匹配与共轭匹配，尤其是在带宽与噪声的折中关系上有一定的局限性。同时近年来，宽带与超宽带低噪声放大器得到了广泛的深入研究。能运行在数GHz 上的大带宽的现代与未来通信系统，诸如软件定义无线电、超宽带系统等概念不断被提出。 这些系统的大带宽要求，对收发器，尤其是前端低噪声放大器的设计提出了更苛刻的要求。 因为在这类系统中，低噪声放大器必须能够在超大带宽上提供合理的噪声系数以及阻抗匹配，同时，还必须为了手持设备应用而顾及到电源电压和功耗。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路及方法。一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路，包括直流电源Vcc、第一电感Li、 第二电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3 ；第一电感Ll 一端为输入端，接信号源，第一电感Ll另一端接第一电容Cl 一端、第一晶体管Ql基板；第一电容Cl 的另一端接第一电阻Rl的一端；第一电阻Rl的另一端接第二电阻R2 —端、第二电容C2 — 端、第一晶体管Ql集电极；第一晶体管Ql发射极、第二晶体管Q2发射极接地；第二电容C2 的另一端接第三电阻R3 —端、第三晶体管Q3基极；第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的另一端、第三晶体管Q3集电极、第四晶体管Q4基极、第四晶体管Q4集电极都接直流电源 Vcc ；第二晶体管Q2集电极、第三晶体管Q3发射极、第四晶体管Q4发射极接第三电容C3 — 端；第三电容C3的另一端为输出端，接负载；第二晶体管Q2基极接第二电感L2 —端；第二电感L2的另一端接第一电容Cl 一端。一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除方法，包括如下步骤 步骤(1).检测信号源源阻抗与第一电阻Rl产生的热噪声I ；
步骤O).将信号源源阻抗与第一电阻Rl产生的热噪声I通过信号通路I进行放大； 信号源源阻抗产生的热噪声II通过信号通路II进行放大；
所述的信号通路I包括第一电感Li、第一电阻R1、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4 ；所述的信号通路II包括第一电感Li、第一电阻R1、第二晶体管Q2 ；步骤(3).将通过信号通路I放大的热噪声I和通过信号通路II放大的热噪声II在综合电路中相加消除；
所述的综合电路包括第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4。本发明有益效果如下
本发明利用基于热噪声消除技术(Thermal Noise canceling, TNC)使低噪声放大器前级源阻抗与第一电阻Rl产生的热噪声，通过两条増益相反的信号通路分别放大，最终在输出综合电路实现两路热噪声的相加消除。本发明通过热噪声消除技木，在无需调整输入阻抗匹配的条件下，实现了对前级热噪声的完全消除，同时通过负反馈技木，可以得到宽带性能。
图1是基于热噪声消除技术的改进型宽带低噪声放大器；
图中，直流电源Vcc、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第一电感Li、第二电感L2、第一电容Cl、第二电容C2、 第三电容C3。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进ー步说明。如图1所示，一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路，包括直流电源Vcc、 第一电感Li、第二电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3 ；第一电感 Ll 一端为输入端，接信号源，第一电感Ll另一端接第一电容Cl 一端、第一晶体管Ql基极； 第一电容Cl的另一端接第一电阻Rl的一端；第一电阻Rl的另一端接第二电阻R2 —端、第 ニ电容C2 —端、第一晶体管Ql集电极；第一晶体管Ql发射极、第二晶体管Q2发射极接地； 第二电容C2的另一端接第三电阻R3 —端、第三晶体管Q3基极；第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的另一端、第三晶体管Q3集电极、第四晶体管Q4基极、第四晶体管Q4集电极都接直流电源Vcc ；第二晶体管Q2集电极、第三晶体管Q3发射极、第四晶体管Q4发射极接第三电容C3 —端；第三电容C3的另一端为输出端，接负载；第二晶体管Q2基极接第二电感 L2 一端；第二电感L2的另一端接第一电容Cl 一端。一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除方法，包括如下步骤 步骤(1).检测信号源源阻抗与第一电阻Rl产生的热噪声I ；
步骤O).将信号源源阻抗与第一电阻Rl产生的热噪声I通过信号通路I进行放大； 信号源源阻抗产生的热噪声II通过信号通路II进行放大；
所述的信号通路I包括第一电感Li、第一电阻R1、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4 ；所述的信号通路II包括第一电感Li、第一电阻R1、第二晶体管Q2 ；
步骤(3).将通过信号通路I放大的热噪声I和通过信号通路II放大的热噪声II在综合电路中相加消除；
所述的综合电路包括第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4。本发明通过ニ极管连接的第四晶体管Q4补偿第二晶体管Q2的偏置电流，使得由第一电感Li、第一电阻R1、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4組成的信号通路I，与由第一电感 Li、第一电阻R1、第二晶体管Q2組成的信号通路II的増益相反，大小相同，从而达到对前级热噪声在输出综合级的完全消除。
权利要求
1.一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路，其特征在干，包括直流电源Vcc、第 ー电感Li、第二电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3 ；第一电感Ll 一端为输入端，接信号源，第一电感Ll另一端接第一电容Cl 一端、第一晶体管Ql基极；第 ー电容Cl的另一端接第一电阻Rl的一端；第一电阻Rl的另一端接第二电阻R2 —端、第二电容C2 —端、第一晶体管Ql集电极；第一晶体管Ql发射极、第二晶体管Q2发射极接地；第 ニ电容C2的另一端接第三电阻R3 —端、第三晶体管Q3基极；第二电阻R2的另一端、第三电阻R3的另一端、第三晶体管Q3集电极、第四晶体管Q4基极、第四晶体管Q4集电极都接直流电源Vcc ；第二晶体管Q2集电极、第三晶体管Q3发射极、第四晶体管Q4发射极接第三电容C3 —端；第三电容C3的另一端为输出端，接负载；第二晶体管Q2基极接第二电感L2 一端；第二电感L2的另一端接第一电容Cl 一端。
2.一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除方法，其特征在干，包括如下步骤 步骤(1).检测信号源源阻抗与第一电阻Rl产生的热噪声I ；步骤O).将信号源源阻抗与第一电阻Rl产生的热噪声I通过信号通路I进行放大； 信号源源阻抗产生的热噪声II通过信号通路II进行放大；所述的信号通路I包括第一电感Li、第一电阻R1、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4 ；所述的信号通路II包括第一电感Li、第一电阻R1、第二晶体管Q2;步骤(3).将通过信号通路I放大的热噪声I和通过信号通路II放大的热噪声II在综合电路中相加消除；所述的综合电路包括第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4。
全文摘要
本发明公开了一种针对低噪声放大器前级热噪声的消除电路及方法。传统方法难以同时达到噪声匹配与共轭匹配，尤其是在带宽与噪声的折中关系上有一定局限性。本发明电路包括直流电源Vcc、第一电感L1、第二电感L2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3；本发明方法通过热噪声消除技术对放大器前级热噪声进行检测，并通过两条经过精心调整达到增益相反的信号路径，将前级热噪声相加消除的效果。本发明实现了前级热噪声的彻底消除，使得电路无需考虑噪声匹配与共轭匹配的折中关系，更易于取得宽带低噪声表现。
文档编号H03F1/26GK102545792SQ20121007164
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者南超州, 虞小鹏, 贾梦楠 申请人:浙江大学