一种多频段低噪声放大方法及多频段低噪声放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及到一种电子元器件及其工作方法，具体设及一种应用于多模多频段无 线通信系统的低噪声放大器及其低噪声放大器法，属无线通信系统技术领域。
[000引【背景技术】： 目前，移动通信发展的一个重要趋势是单个通信终端可W兼容多种通信标准，比如目 前广泛应用的第=代（3G)蜂窝移动通信系统与蓝牙度Iuetooth)或无线局域网（Wireless LocalAreaNetworks,WLAN)等无线通信系统的集成就是典型的案例。因此实现一款高性 能的多频段兼容的接收模块，对于运多种通信模式集成的系统，将可W显著降低多模块组 装成本，从而拓宽产品的应用范围。
[0003] 在无线通信系统中，接收机都使用了低噪声放大器（LNA)。而多个通信标准和频 段，则需要多个LNA模块；W双频段低噪声放大器为例，分析电路结构。双频段低噪声放大 器主要有两种结构。第一种结构是设计两个单独的LNA并联；另外一种结构是通过低噪声 放大器内部使能端来控制其分别工作在两个频段。运两种结构的特点是： (1) 多个单独的LNA并联结构：多个单独的LNA分别工作在多个不同的频段，然后通过 开关来选择，运种结构的优点是多个频段的信号不会相互影响，而且单独的LNA的性能可 W设计的比较好，然而功耗和模块面积较大； (2) 使用使能端控制的低噪声放大器：和第一种结构相比，可W节省10%~50%的面 积，所W成本下降。使用内部使能端控制的低噪声放大器又可W分为两种形式：一种形式是 单输入多输出低噪声放大器结构，即采用一个共同的输入端，但针对不同的工作频段，有多 个输出端。另外一种更广泛应用的是多输入单输出低噪声放大器结构，即有一个共同的输 出端，但针对不同的工作频段，有多个输入端。相当于里面有部分电路是公用的，有某些不 同的子电路是用于不同的工作频段的。
[0004] 在现有的技术中，主要采用使用内部使能端控制的低噪声放大器结构。其拓扑结 构主要有两种形式；一种是采用开关切换谐振网络W调节输出匹配，从而使输出匹配网络 谐振在两个不同的频段；另一种是采用开关控制输入匹配网络，使其在两个频段内切换； 其中前面所采用的是开关切换输出谐振网络的双频段低噪声放大器结构，其优点是既可W 通过匹配输人电路来获得最优噪声系数，还可防止两个频段信号之间的相互干扰。选频通 过一个使用开关振荡器的双频LNA拓扑结构实现。缺点是晶体管开关会引入寄生电阻和电 容，使电感的品质因子Q值下降，对受调节回路造成影响，一般应用于相对较窄的带宽。而 后一种是采用开关控制输入匹配网络的双频段低噪声放大器，所采用的电路有两种，一种 是实现了连续调节输入匹配网络，能达到相对较宽的带宽。缺点是输入匹配网络复杂，在 0.13ymCMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)工艺下噪声系数是3. 2-3. 7 地，噪声系数大；另一种是噪声系数较低(低于2.5地），增益高(大于等于15地），容易实 现。缺点是只能窄带应用，不能用于宽带传输系统。
[0005] 所W，如何针对多模式系统，设计一种多频段低噪声放大器，在较宽的输入频率范 围内，可W工作在多个频段，使其能够应用于多模式多频段通信系统，并且针对目前主流的 宽带通信标准，使噪声系数、增益、输入输出匹配的技术指标都有一定程度的提高，成为一 个重要的开发课题。
[0006]通过检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专 利和论文主要有W下几个： 1、专利号为CN201210164669,名称为"一种多标准、多频段低噪声放大器"的发明专利， 该专利公开了一种多标准、多频段的CMOS差分低噪声放大器可应用于13. 56MHz、433MHz、 900MHz、2. 4GHz、5.SGHz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，减小了忍片面积，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。
[0007] 2、专利号为CN201210577130,名称为"差分式低噪声并行多频放大器"的发明专 利，该专利公开了一种差分式低噪声并行多频放大器，其包含一多频段LNA输入匹配网络， 一差分放大结构，一电容交叉禪合结构和一多频段LNA输出匹配网络。电路的主结构是差 分放大结构，实现电路的放大功能；多频段LNA输入输出匹配网络保证电路能够在双中屯、 频段内具有良好的电路匹配；电容交叉禪合结构用于拓宽放大器的工作频带，使电路实现 W双频为中屯、的多频段放大功能，并能有效抑制共源管的栅漏寄生电容。
[0008] 3、专利号为CN201110457112,名称为"一种数字电视调谐器接收机系统"的发 明专利，该专利公开了一种数字电视调谐器接收机系统，包括：全带天线，设置于忍片外部； 可变增益低噪声放大器，连接于所述全带天线；多模混频器，连接于所述可变增益低噪声放 大器；后混频放大器和射频前端增益控制模块，连接于所述多模混频器；低通滤波器和可 变增益放大器，所述低通滤波器连接于所述后混频放大器，所述可变增益放大器连接于所 述低通滤波器；频率综合器，连接于所述多模混频器。
[0009] 4、殷吉辉，杨华中，"一种双频段CMOS低噪声放大器"，微电子学，Vol.37,No.3, 化n. 2007,该论文公开了一种是采用开关切换谐振网络W调节输出匹配，从而使输出匹配 网络谐振在两个不同的频段的技术方案。
[0010] 5、Sang-SunYooandHyung-Joun化0,"ACompactDual-bandLNAUsing Self-matchedCapacitor",IEEEInternationalWorkshoponRadio-Frequency IntegrationTechnology,Dec. 9-11, 2007,该论文也公开了一种是采用开关切换谐振 网络W调节输出匹配，从而使输出匹配网络谐振在两个不同的频段的技术方案。
[0011] 6、MohamedEl-Nozahi,StudentMember,IEEE,EdgarS扫nchez-Sinencio, Fellow,IEEE,andKamranEntesari,Member,IEEE,"ACMOSLow-NoiseAmplifier WithReconfigurableInputMatchingNetwork"I邸ETRANSACTIONSONMICROWAVE THEORYANDTECHNIQUES,VOL. 57，NO. 5，MAY2009,该论文公开了一种采用开关控制输 入匹配网络，使其在两个频段内切换的技术方法。
[0012] 7、VojkanVidojkovic,JohanvanderTang,EricHanssen,Arjan Leeuwenbur曲andArthurvanRoermund,"即LLY-INTEGRATEDDECT/BLUETOOTH MULTI-BANDLNAIN0.18ymCMOS",I邸E，该论文也公开了一种采用开关控制输入匹配 网络，使其在两个频段内切换的技术方法。
[0013] 上述运些专利和论文虽然都设及到多频段低噪声放大器，也提出了一些技术性