具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于无源Balun的宽带高增益高线性度低噪声放大器做进一步详细的描述。

如图2所示，本发明设有输入匹配单元1、放大单元2、反馈单元3以及负载单元4。射频输入单端信号连接输入匹配单元1，输入匹配单元1的输出连接放大单元，放大单元2连接到反馈单元3输入，反馈单元3连接到输入匹配单元1的输入，放大单元2同时连接到输出负载单元4，输出负载单元4输出射频双端射频信号。

如图3所示，射频输入信号通过输入匹配单元1，经放大单元2进行放大，放大后的信号一部分通过反馈单元3到输入信号，另一部分通过负载单元4最终输出射频输出信号。其中：匹配单元1设有电感L1、L2；放大单元2设有NMOS管M1、M2；反馈单元3设有电阻R1和电容C1；负载单元4设有电容C2、C3，电阻R2以及变压器T1，变压器T1包括电感L3、L4。电路的连接关系如下：

射频输入信号分别连接输入匹配单元1的电感L1和反馈单元3中的电容C1，电感L1连接放大单元2中的晶体管M1的栅极，晶体管M1的源极连接电感L2，电感L2接地，晶体管M1的漏极接晶体管M2的源极，晶体管M1的栅极连接偏置电压VG，晶体管M2的栅极连接电源电压，由电源电压提供晶体管M2的偏置电压，晶体管M2的漏极分别连接反馈单元3中的电阻R1、负载单元4中的电容C2和变压器T1中的电感L3，反馈单元3中的电阻R1连接电容C1，负载单元中的电容C2和变压器T1中的电感L3连接电源电压，变压器T1中的电感L4和电容C3以及电阻R2并联，同时接到输出射频信号。本发明引入输入匹配单元的电感L1和电感L2，配合晶体管M1实现输入50Ω匹配，调整电感L1和L2的参数可以在不同晶体管M1的跨导下实现输入匹配，参看图4可见，本发明的输入回波损耗(S11)在2.3～6.3GHz带宽内都小于-10dB。

通过调控晶体管M1的跨导，使本发明的低噪声放大器获得最优的噪声系数性能，电感L1设有放射状屏蔽层以增大Q值，降低输入信号在电感L1上的损耗，降低噪声系数，晶体管M1采用四个相同晶体管并联以降低晶体管栅极电阻，降低输入信号损耗，提高噪声性能，参看图6可见，图6是本发明低噪声放大器的噪声系数(NF)曲线，本发明的噪声系数在6GHz以内小于1.48dB。

负载单元4中，本发明引入片上无源Balun作为负载，将输入单端信号在片上转为双端，并且用变压器的一个电感连接在电源电压和晶体管M2的漏极之间，相比较于传统电阻反馈共源放大器的电阻作负载，不会消耗过多电源电压，使得电路线性度不会受到负载的限制，相同电源电压下，线性度性能远超传统的共栅放大器以及电阻反馈共源放大器。

负载单元4中电容C2与变压器T1中的电感L3并联谐振，形成一个负载峰值，电容C3与变压器T1中的电感L4并联谐振，形成另一个负载峰值，合理调整电容C2、C3以及电感L3、L4的参数，将两个并联谐振峰值分别置于高低频段，可以扩展增益带宽，并且在带内实现更加平坦的增益性能，参看图5，图5是本发明低噪声放大器的电压增益(Voltage Gain)曲线，本发明电压增益在24dB左右,增益带宽为2～6.4GHz。本发明中无源Balun可以根据所需的带宽及增益要求灵活调整，可以采用垂直耦合或者侧边耦合的Balun结构，只需变压器耦合系数以及电感值满足带宽及增益要求即可。电阻R2可以减小变压器电感Q值，以免谐振峰值过高导致带内增益不平坦。

本发明设计的低噪声放大器在1V电源电压下工作，该低噪声放大器增益3dB带宽为2～6.4GHz，电压增益约为24dB，带内噪声系数约为1.31～1.57dB。其带宽、增益及噪声性能远远优于传统的共栅结构低噪声放大器及电阻反馈共源低噪声放大器。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。