宽带差分低噪声放大器及射频芯片的制作方法

本发明涉及无线通讯，尤其是涉及一种宽带差分低噪声放大器及射频芯片。

背景技术：

1、在现代通信系统中，低噪声放大器被广泛应用于信号的放大和增强。在许多应用中，如无线通信、光通信、雷达和音频放大等，低噪声放大器的性能对系统的整体性能至关重要。宽带低噪声放大器由于其较低的噪声和较宽的频带在许多应用中具有重要作用。

2、在宽带放大器中，差分架构被广泛应用，因为它具有较好的抗共模干扰能力和噪声性能。差分放大器由两个互补工作的放大器组成，通过差分模式输出信号，抑制了共模噪声。然而，传统的差分放大器在宽频段内难以同时实现低噪声和高线性度。

3、现有的差分低噪声放大器广泛采用以下几种电路结构：

4、其中一种结构是共栅（cg）放大器结构，共栅级结构的输入阻抗由跨导和栅源寄生电容所决定，频率较低时可忽略栅源寄生电容直接取其跨导的倒数。通过调节共栅管的大小和偏置电压，可以在较宽的频带内轻松实现输入阻抗匹配，同时获得较高的线性度和反向隔离，但共栅结构基础的噪声系数较大，难以满足低噪声的需求。

5、另一种常用的结构是带有源极负反馈的共源放大器结构，源极所增加的感性负载可以为低噪放提供一个实部阻抗，利用lc匹配网络抵消虚部即可获得良好的输入匹配，通过对源极负反馈电感进行优化，还可以进一步提升低噪放的线性度和噪声性能。但该结构只能在窄带内实现良好的匹配，难以满足宽带的需求。

6、还有一种结构是电阻负反馈结构，该结构在输入端和输出端增加了一个电阻，可以通过优化阻值实现频带的扩展和增益平坦度的提升，减小带内纹波，并提高低噪放的线性度。然而该结构会在输入端引入热噪声，导致噪声系数的恶化，对其应用场景有所限制。

7、因此，现有的宽带差分低噪声放大器设计仍然面临着频带、噪声、增益、功耗和线性度等指标之间的权衡问题。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种宽带差分低噪声放大器，通过在低噪声放大电路连接非线性补偿电路，用以解决现有的宽带差分低噪声放大器的频带、噪声、增益、功耗和线性度等指标之间的权衡效果差的问题。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种宽带差分低噪声放大器，所述宽带差分低噪声放大器包括依次电连接的第一信号输入端、第一低噪声放大器和第一信号输出端、以及依次电连接的第二信号输入端、第二低噪声放大器和第二信号输出端；

3、所述第一低噪声放大器包括第一输入匹配电路、第一差分放大电路、第一输出匹配电路以及第一非线性补偿电路；所述第一输入匹配电路的输入端连接所述第一信号输入端，所述第一输入匹配电路的输出端连接所述第一差分放大电路的第一端，所述第一差分放大电路的第二端与所述第一非线性补偿电路的第一端连接并接地，所述第一差分放大电路的第三端与所述第一非线性补偿电路的第二端连接，所述第一差分放大电路的第四端连接所述第一输出匹配电路的第一输入端，所述第一输出匹配电路的第二输入端用于连接电源电压，所述第一输出匹配电路的输出端连接所述第一信号输出端；

4、所述第二低噪声放大器包括第二输入匹配电路、第二差分放大电路、第二输出匹配电路以及第二非线性补偿电路；所述第二输入匹配电路的输入端连接所述第二信号输入端，所述第二输入匹配电路的输出端连接所述第二差分放大电路的第一端，所述第二差分放大电路的第二端与所述第二非线性补偿电路的第一端连接并接地，所述第二差分放大电路的第三端与所述第二非线性补偿电路的第二端连接，所述第二差分放大电路的第四端连接所述第二输出匹配电路的第一输入端，所述第二输出匹配电路的第二输入端用于连接所述电源电压，所述第二输出匹配电路的输出端连接所述第二信号输出端。

5、优选的，所述第一差分放大电路包括第一mos管、第二mos管和第一电感；所述第一mos管的栅极作为所述第一差分放大电路的第一端，所述第一mos管的源极连接所述第一电感的第一端，所述第一电感的第二端作为所述第一差分放大电路的第二端，所述第一mos管的漏极连接所述第二mos管的源极且作为所述第一差分放大电路的第三端，所述第二mos管的栅极用于连接偏置电压，所述第二mos管的漏极作为所述第一差分放大电路的第四端。

6、优选的，所述第一非线性补偿电路包括第三mos管，所述第三mos管的源极作为所述第一非线性补偿电路的第一端，所述第三mos管的漏极连接至所述第三mos管的栅极并作为所述第一非线性补偿电路的第二端。

7、优选的，所述第一非线性补偿电路还包括第一电阻和第一电容，所述第一电阻的第一端和所述第一电容的第一端分别连接所述第三mos管的源极，所述第一电阻的第二端和所述第一电容的第二端连接并接地。

8、优选的，所述第二差分放大电路包括第四mos管、第五mos管和第二电感，所述第四mos管的栅极作为所述第二差分放大电路的第一端，所述第四mos管的源极连接所述第二电感的第一端，所述第二电感的第二端作为所述第二差分放大电路的第二端，所述第四mos管的漏极连接至所述第五mos管的栅极并作为所述第二差分放大电路的第三端，所述第五mos管的栅极用于连接偏置电压，所述第五mos管的漏极作为所述第二差分放大电路的第四端。

9、优选的，所述第二非线性补偿电路包括第六mos管，所述第六mos管的源极作为所述第二非线性补偿电路的第一端，所述第六mos管的漏极和所述第六mos管的栅极连接并作为所述第二非线性补偿电路的第二端。

10、优选的，所述第二非线性补偿电路还包括第二电阻和第二电容，所述第二电阻的第一端和所述第二电容的第一端分别连接所述第六mos管的源极，所述第二电阻的第二端和所述第二电容的第二端连接并接地。

11、优选的，所述第一输入匹配电路包括第三电感，所述第三电感的第一端作为所述第一输入匹配电路的输入端，所述第三电感的第二端作为所述第一输入匹配电路的输出端；

12、所述第二输出匹配电路包括第四电感，所述第四电感的第一端作为所述第二输入匹配电路的输入端，所述第四电感的第二端作为所述第二输入匹配电路的输出端。

13、优选的，所述第一输出匹配电路包括第五电感和第三电容，所述第五电感的第一端连接所述第三电容的第一端且作为所述第一输出匹配电路的第一输入端，所述第五电感的第二端作为所述第一输出匹配电路的第二输入端，所述第三电容的第二端作为所述第一输出匹配电路的输出端；

14、所述第二输出匹配电路包括第六电感和第四电容，所述第六电感的第一端连接所述第四电容的第一端且作为所述第二输出匹配电路的第一输入端，所述第六电感的第二端作为所述第二输出匹配电路的第二输入端，所述第四电容的第二端作为所述第二输出匹配电路的输出端。

15、第二方面，本发明提供一种射频芯片，所述射频芯片包括上述的宽带差分低噪声放大器。

16、与现有技术相比，本发明中的宽带差分低噪声放大器，通过将第一输入匹配电路的输入端连接第一信号输入端，第一输入匹配电路的输出端连接第一差分放大电路的第一端，第一差分放大电路的第二端与第一非线性补偿电路的第一端连接并接地，第一差分放大电路的第三端与第一非线性补偿电路的第二端连接，所述第一差分放大电路的第四端连接所述第一输出匹配电路的第一输入端，所述第一输出匹配电路的第二输入端用于连接电源电压，第一输出匹配电路的输出端连接第一信号输出端；第二输入匹配电路的输入端连接第二信号输入端，第二输入匹配电路的输出端连接第二差分放大电路的第一端，第二差分放大电路的第二端与第二非线性补偿电路的第一端连接并接地，第二差分放大电路的第三端与第二非线性补偿电路的第二端连接，所述第二差分放大电路的第四端连接所述第二输出匹配电路的第一输入端，所述第二输出匹配电路的第二输入端用于连接所述电源电压，第二输出匹配电路的输出端连接第二信号输出端；这样在第一差分放大电路上并联第一非线性补偿电路，在第二差分放大电路上并联第二非线性补偿电路，通过第一非线性补偿电路对第一差分放大电路提供一个相反的三阶跨导分量，通过第二非线性补偿电路对第二差分放大电路提供一个三阶跨导分量，通过差分结构的对称性有效抑制了信号输入端和信号输出端的共模分量，减少了偶次谐波失真，平衡了输出信号，具有良好的增益和噪声性能的同时提供较高的线性度。