本发明涉及低噪声跨导放大器领域，特别是一种高线性度低噪声功率跨导放大电路。
背景技术：
随着无线通信系统的发展，其对于高数据速率的需求的增长，对于宽带射频前端的要求越来越高，对低噪声跨导放大器的线性度要求也越来越来越高。现有技术中的低噪声跨导放大器的大多数线性度较差。为了达到较高的线性度，现有技术中的一些低噪声跨导放大器采用ab类推挽运算以牺牲电路跨导为代价，另外一些低噪声跨导放大器采用推挽共栅共源的低噪声跨导放大结构，会导致噪声大大增加。
技术实现要素：
本申请提供了一种高线性度低噪声功率跨导放大电路，采用双互补共源极放大结构改善低噪声跨导放大电路的线性度。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是，提供一种高线性度低噪声功率跨导放大电路，包括：双放大模块、匹配网络模块以及反馈模块；
双放大模块包括设置在强反型区域的主互补共源极放大器以及设置在弱反型区域的辅助互补共源极放大器，用于对输入的射频信号进行放大。
匹配网络模块用于进行宽带匹配。
反馈模块用于对经双放大模块放大后的射频信号进行反馈。
本申请的有益效果是：采用了双互补共源极放大结构改善了低噪声跨导放大电路的线性度，通过设置双互补共源放大结构，利用辅助互补共源极放大器对小信号的线性度进行改善，并且进一步利用辅助互补共源放大器在弱反型区域的扩展特性与主互补共源放大器在强反型区域的压缩特性相结合，以及两个放大器的推挽操作，来提高大信号的线性度。
附图说明
图1是本申请一种高线性度低噪声功率跨导放大电路的一个具体实施方式示意图
图2是本申请一种高线性度低噪声功率跨导放大电路的一个具体实施例示意图
图中的各部件标记如下：
vdd-外部电源，rf-反馈电阻，mp1-第一mos管，vbp1-第一偏置电压端，r1-第一偏置电阻，cp1-第一隔直电容，mn1-第二mos管，vbn1-第二偏置电压端，r2-第二偏置电阻，cn1-第二隔直电容，mp2-第三mos管，vbp2-第三偏置电压端，r3-第一偏置电阻，cp2-第三隔直电容，mn2-第四mos管，vbn2-第四偏置电压端，r4-第四偏置电阻，cn2-第四隔直电容，mp3-第五mos管mp3，vbp3-第五偏置电压端，r5-第五偏置电阻，cp3-第五隔直电容，mn3-第五mos管mn3，vbn3-第六偏置电压端，r6-第六偏置电阻，cn3-第六隔直电容。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
图1示出了本申请一种高线性度低噪声功率跨导放大电路的一个具体实施方式示意图。
在图1示出的具体实施例中，本申请的高线性度低噪声功率跨导放大电路包括模块101，模块102以及模块103.
图1示出的模块101表示的是匹配网络模块，用于对低噪声功率跨导放大电路进行宽带匹配。
在本申请的一个具体实施例中，上述匹配网络模块包括片外电容、寄生电容以及寄生电感，在低噪声功率跨导放大电路的内部没有使用电感，能够使低噪声功率跨导放大器较小芯片的面积，降低功耗节约成本。
在本申请的一个具体实例中，上述匹配网络模块中的寄生电容包括，整个低噪声功率跨导放大器的寄生电容，静电释放的保护二极管焊盘的寄生电容，这样能够避免在低噪声功率放大电路内部使用电感，能够使低噪声功率跨导放大器较小芯片的面积，降低功耗节约成本。
在本申请的一个具体实例中，上述匹配网络模块中的寄生电感包括，低噪声功率跨导放大器中的键合线的寄生电感。
图1示出的模块102表示的是双放大模块，用于对输入的射频信号进行放大。
在本申请的一个具体实施例中，上述双放大模块包括设置在强反型区域的主互补共源极放大器(主cs级)以及设置在弱反型区域的辅助互补共源极放大器(辅助cs级)，其中主互补共源极放大器能够使低噪声功率跨导放大电路中的电流效率加倍，辅助互补共源极放大器能够改善小信号的线性度，并且通过两个放大器内部的推挽操作以及两个放大器结合使用能够提高大信号的线性度。
主互补共源极放大器偏置在强反型区即工作在饱和区时，输出的电流与输入的电压是平方关系，辅助互补共源极放大器偏置在弱反型区域即工作在亚阈值区时，输出电流与输入电压是指数关系，在设置放大器的偏置电压时，需要让偏置的电压靠近阈值电压这样在输入小信号时由于其具有较小的摆幅，就可以让两个放大器的跨导在阈值范围内波动，从而改善小信号的线性度；并且强反型区的mos管表现出压缩特性，弱反型区的mos管表现出扩展特性，二者结合使用时，大信号的线性度也可以得到改善。
在本申请的一个具体实施例中，上述主互补共源极放大器包括第一mos管mp1以及第二mos管mn1，上述辅助互补共源极放大器包括第三mos管mp2以及第四mos管mn2；第一mos管mp1与第三mos管mp2是相同类型的mos管，第二mos管mn1、第四mos管mn2为与第一mos管mp1互补类型的mos管，能够改善小信号的线性度，以及提高大信号的线性度。
图2示出了本申请的一个具体实例。
在图2示出的具体实例中，上述主互补共源极放大器中，第一mos管mp1为pmos管，第一mos管mp1的源极与外部电源vdd连接，第一mos管mp1的栅极通过第一偏置电阻r1与第一直流偏置电压端vbp1，以及通过第一隔直电容cp1及片外电感与信号输入端连接，第一mos管mp1的漏极与反馈模块、第二mos管mn1的漏极以及输出端连接；第二mos管mn1为nmos管，第二mos管mn1的源极接地，第二mos管mn1的栅极通过第二偏置电阻r2与第二直流偏置电压端vbn1，以及通过第二隔直电容cn1及片外电感与信号输入端连接，第二mos管mn1的漏极与反馈模块、第一mos管mp1的漏极以及输出端连接；
上述辅助互补共源极放大器中，所述第三mos管mp2为pmos管，所述第三mos管mp2的源极与外部电源连接vdd，所述第三mos管mp2的栅极通过第三偏置电阻r3与第三直流偏置电压端vbp2，以及通过第三隔直电容cp2及片外电感与信号输入端连接，所述第三mos管mp2的漏极与反馈模块、所述第四mos管mn2的漏极以及输出端连接；所述第四mos管mn2为nmos管，所述第四mos管mn2的源极接地，所述第四mos管mn2的栅极通过第三偏置电阻r4与第四直流偏置电压端vbn2，以及通过第四隔直电容cn2及片外电感与信号输入端连接，所述第四mos管mn2的漏极与反馈模块、所述第三mos管mp2的漏极以及输出端连接。
在该具体实施例中，在主互补共源极放大器大信号以及辅助互补共源极放大器放大过程中，放大器中的nmos管和pmos管分别导通半个周期，最后在输出点相加后输出形成推挽操作，能够使电流失真较小，因此可以增加大信号的线性度；并且由于nmos和pmos的跨导的正负区域具有对称性，主nmos饱和区中的非线性可以通过辅助pmos消除，而主nmos三极管区中的非线性可以通过辅助nmos消除，从而改善大信号的线性度。
图1示出的模块103表示的是反馈模块，用于对经双放大模块放大后的射频信号进行反馈，能够形成共模反馈。通过将输出的端口连接在主互补共源极放大器或者辅助互补共源极放大器的负端口，将一个基准电压与之比较，通过主互补共源极放大器或者辅助互补共源极放大器的内部电流抽取限制输出共模电压的波动，使得输出的共模电压位置在二分之一外部电源电压。
在本申请的一个具体实施例中，上述反馈模块包括反馈电阻rf，该反馈电阻rf及可以起到反馈作用，又可以在本低噪声功率跨导放大电路中起到宽带匹配的作用。
在本申请的一个具体实施例中，上述反馈模块包括互补共源极跟随器(互补sf)，互补共源极跟随器与主互补共源极放大器和辅助互补共源极放大器结合，可以使本低噪声功率跨导放大电路中的二阶谐波系数为0，解决由于非线性主动反馈引起的二阶相互作用问题，进而改善电路的线性度。
a2是在该专利电路中的二阶谐波的系数，互补共源极跟随器与主互补共源极放大器和辅助互补共源极放大器结合电路能够可以让g_mcs^'和g_msf^'等于0，这样就能让a2为0，从而改善电路的线性度。
在本申请的一个具体实施例中，上述互补共源极跟随器包括第五mos管mp3以及第五mos管mn3，所述第五mos管mp3与所述第五mos管mn3为互补类型的mos管，可以使本低噪声功率跨导放大电路中的二阶谐波系数为0，进而改善电路的线性度。
在图2示出的具体实例中，上述互补共源极跟随器中的所述第五mos管mp3为pmos管，所述第五mos管mp3的源极通过反馈电阻rf及片外电感与信号输入端连接，所述第五mos管mp3的栅极通过第五偏置电阻r5与第五直流偏置电压端vbp3以及通过第五隔直电容cp3与第一mos管mp1的漏极、第二mos管mn1的漏极、第三mos管mp2的漏极、第四mos管mn2的漏极，并且通过第五隔直电容及第六隔直电容与第五mos管mn3的栅极连接，所述第五mos管mp3的漏极与外部电源连接；
所述第六mos管mn3为nmos管，所述第六mos管mn3的源极通过反馈电阻rf及片外电感与信号输入端连接，所述第六mos管mn3的栅极通过第六偏置电阻r6与第六直流偏置电压端vbn3以及通过第六隔直电容cn3与第一mos管mp1的漏极、第二mos管mn1的漏极、第三mos管mp2的漏极、第四mos管mn2的漏极，并且通过第六隔直电容及第五隔直电容与第五mos管mp3的栅极连接，所述第六mos管mn3的漏极接地。
在该具体实施例中，能够形成共模反馈，通过将输出的端口连接在主互补共源极放大器或者辅助互补共源极放大器的负端口，将一个基准电压与之比较，通过主互补共源极放大器或者辅助互补共源极放大器的内部电流抽取限制输出共模电压的波动，使得输出的共模电压位置在二分之一外部电源电压，并且互补共源极跟随器与主互补共源极放大器和辅助互补共源极放大器结合，可以使本低噪声功率跨导放大电路中的二阶谐波系数为0，解决由于非线性主动反馈引起的二阶相互作用问题，进而改善电路的线性度。
在本申请所提供的实施方式中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分仅仅为一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以省略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些借口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是典型，机械或其他的形式。
所述作为分离不见说明的单元可以是或者可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
1.一种高线性度低噪声功率跨导放大电路，其特征在于包括：匹配网络模块、双放大模块、以及反馈模块；
所述匹配网络模块用于进行宽带匹配；
所述双放大模块包括设置在强反型区域的主互补共源极放大器以及设置在弱反型区域的辅助互补共源极放大器，用于对输入的射频信号进行放大；
所述反馈模块用于对经所述双放大模块放大后的射频信号进行反馈。
2.根据权利要求1所述的高线性度低噪声功率跨导放大电路，其特征在于，
所述匹配网络模块包括片外电容、寄生电容以及寄生电感。
3.根据权利要求1所述的高线性度低噪声功率跨导放大电路，其特征在于，
所述反馈模块包括反馈电阻以及互补共源极跟随器。
4.根据权利要求1所述的高线性度低噪声功率跨导放大器，其特征在于，所述主互补共源极放大器包括第一mos管以及第二mos管，所述辅助互补共源极放大器包括第三mos管以及第四mos管；所述第一mos管与所述第三mos管是相同类型的mos管，所述第二mos管、第四mos管为与所述第一mos管互补类型的mos管。
5.根据权利要求4所述的高线性度低噪声功率跨导放大器，其特征在于，
所述第一mos管为pmos管，所述第一mos管的源极与外部电源连接，所述第一mos管的栅极通过第一偏置电阻与第一直流偏置电压端，以及通过第一隔直电容及片外电感与信号输入端连接，所述第一mos管的漏极与反馈模块、所述第二mos管的漏极以及输出端连接；
所述第二mos管为nmos管，所述第二mos管的源极接地，所述第二mos管的栅极通过第二偏置电阻与第二直流偏置电压端，以及通过第二隔直电容及片外电感与信号输入端连接，所述第二mos管的漏极与反馈模块、所述第一mos管的漏极以及输出端连接；
所述第三mos管为pmos管，所述第三mos管的源极与外部电源连接，所述第三mos管的栅极通过第三偏置电阻与第三直流偏置电压端，以及通过第三隔直电容及片外电感与信号输入端连接，所述第三mos管的漏极与反馈模块、所述第四mos管的漏极以及输出端连接；
所述第四mos管为nmos管，所述第四mos管的源极接地，所述第四mos管的栅极通过第三偏置电阻与第四直流偏置电压端，以及通过第四隔直电容及片外电感与信号输入端连接，所述第四mos管的漏极与反馈模块、所述第三mos管的漏极以及输出端连接。
6.根据权利要求2所述的高线性度低噪声功率跨导放大器，其特征在于，
所述寄生电容包括低噪声功率跨导放大器的寄生电容、静电释放的保护二极管焊盘的寄生电容，所述寄生电感包括键合线寄生电感。
7.根据权利要求3所述的高线性度低噪声功率跨导放大器，其特征在于，
所述互补共源极跟随器包括第五mos管以及第五mos管，所述第五mos管与所述第五mos管为互补类型的mos管。
8.根据权利要求7所述的高线性度低噪声功率跨导放大器，其特征在于，
所述第五mos管为pmos管，所述第五mos管的源极通过反馈电阻及片外电感与信号输入端连接，所述第五mos管的栅极通过第五偏置电阻与第五直流偏置电压端以及通过第五隔直电容与第一mos管的漏极、第二mos管的漏极、第三mos管的漏极以及第四mos管的漏极，并且通过第五隔直电容及第六隔直电容与第五mos管的栅极连接，所述第五mos管的漏极与外部电源连接；
所述第六mos管为nmos管，所述第六mos管的源极通过反馈电阻及片外电感与信号输入端连接，所述第六mos管的栅极通过第六偏置电阻与第六直流偏置电压端以及通过第六隔直电容与第一mos管的漏极、第二mos管的漏极、第三mos管的漏极、第四mos管的漏极，并且通过第六隔直电容及第五隔直电容与第五mos管的栅极连接，所述第六mos管的漏极接地。
技术总结