超宽带低噪声放大器电路、射频装置、及射频信号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种超宽带低噪声放大器电路、射频装置、及射频信号处理方法。该超宽带低噪声放大器电路包括：位于芯片外的巴伦及位于芯片内的单电感滤波匹配模块和放大模块。其中，巴伦的一端连接输入信号，另一端连接单电感滤波匹配模块的第一端，巴伦用于对输入信号执行输入输出阻抗转换然后向单电感滤波匹配模块输入经转换信号；单电感滤波匹配模块设置在巴伦与放大模块之间，用于对经转换信号执行输入阻抗匹配并且为放大模块提供经匹配信号；放大模块可操作地连接至单电感滤波匹配模块的第二端，用于放大经匹配信号并提供输出信号。

UWB LNA circuit, RF device and RF signal processing method

【技术实现步骤摘要】
超宽带低噪声放大器电路、射频装置、及射频信号处理方法
本专利技术属于无线通信
，涉及低噪声放大器电路，尤其涉及一种超宽带低噪声放大器电路。
技术介绍
低噪声放大器(LNA，LowNoiseAmplifier)电路是用于放大微弱信号的电子放大电路，通常在射频接收机前端用于放大由诸如天线的检测装置捕获的微弱信号，同时引入较小的噪声功率，以保证射频接收机的整体优良性能。随着无线通信技术朝向多频段、多标准、多模式发展，要求低噪声放大器电路不仅能够实现对无线信号的接收、放大等功能，而且能够覆盖多个通信频段，兼容不同的通信标准。这就要求低噪声放大器电路在宽频带范围内满足50欧姆输入阻抗匹配，否则将造成信号处理性能劣化。目前，用于实现在宽频带范围内满足50欧姆输入阻抗匹配的结构包括：共栅输入结构、电阻负反馈结构和滤波器匹配结构。其中，共栅输入结构能够满足宽频带输入阻抗匹配要求，但存在增益低、噪声大的问题。而现有的电阻负反馈结构虽然能够实现宽频带输入阻抗匹配且成本低，但是其增益和噪声性能亦不佳，主要原因在于需要在宽频带输入阻抗匹配与噪声性能之间折中。换言之，为了获得较好的宽频带输入阻抗匹配性能需要减小反馈阻抗，而减小反馈阻抗将使增益及噪声性能劣化。而且，在电路的实际实现过程中，由于LNA输入端寄生电容的存在，使得整体输入阻抗偏容性随着频率升高，为了满足匹配的要求，反馈电阻也需要减小，进而导致高频噪声性能会比低频噪声性能差，同时很难实现较高频率(5GHz以上)的匹配。此外，对于大多数滤波器匹配结构而言，其虽然能够获得较好的匹配及噪声性能，但由于要采用较多的电感，并且电路结构复杂、设计难度大，致使大大增加了芯片的面积和成本，因而，这种滤波器匹配结构的使用十分受限。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种超宽带低噪声放大器电路、射频装置、及射频信号处理方法。不仅能够实现多个频段覆盖，而且具备宽频带输入阻抗匹配、低噪声、高增益、低成本、结构简单的优点，从而不仅可以满足多种通信应用场景，还可以保证射频接收机的整体优良性能，降低硬件成本和功耗。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种超宽带低噪声放大器电路，包括：位于芯片外的巴伦(Balun)及位于芯片内的单电感滤波匹配模块和放大模块；其中，巴伦的一端连接输入信号，巴伦的另一端连接单电感滤波匹配模块的第一端，巴伦用于对输入信号执行输入输出阻抗转换然后向单电感滤波匹配模块输入经转换信号；单电感滤波匹配模块设置在巴伦与放大模块之间，用于对经转换信号执行输入阻抗匹配并且为放大模块提供经匹配信号；放大模块可操作地连接至单电感滤波匹配模块的第二端，用于放大经匹配信号并提供输出信号。在一些实施方式中，单电感滤波匹配模块包括：可编程电容Ct1、电感Lm和可编程电容Ct2。在一些实施方式中，可编程电容Ct1的一端与电感Lm的第一端相连，另一端接地；可编程电容Ct2的一端与电感Lm的第二端相连，另一端接地。在一些实施方式中，放大模块包括：可编程负反馈电阻Rf、隔直电容C1、隔直电容C2、偏置隔离电阻R1、偏置隔离电阻R2、放大PMOS(P型金属氧化物半导体，P-channelmetaloxidesemiconductor)管PM以及放大NNOS(N型金属氧化物半导体，N-channelmetaloxidesemiconductor)管NM。在一些具体实施方式中，可编程负反馈电阻Rf与隔直电容C1及隔直电容C2并联。负反馈电阻Rf的第一端与单电感滤波匹配模块的第二端相连，负反馈电阻Rf的第二端与输出信号相连；隔直电容C1的第一端与单电感滤波匹配模块的第二端相连，隔直电容C1的第二端与放大PMOS管PM相连；隔直电容C2的第一端与单电感滤波匹配模块的第二端相连，隔直电容C2的第二端与放大NMOS管NM相连；偏置隔离电阻R1与隔直电容C1的第二端相连，偏置隔离电阻R2与隔直电容C2的第二端相连。在一些实施方式中，巴伦提供的输入输出阻抗转换的比例为1:2。在另一些实施方式中，巴伦提供的输入输出阻抗转换的比例为1:4。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种射频装置，该射频装置包含第一方面及第一方面的实施方式中的任一个的超宽带低噪声放大器电路。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种射频信号处理方法，其应用于第一方面及第一方面的实施方式中的任一个的超宽带低噪声放大器电路或第二方面及第二方面的实施方式中的任一个的射频装置，该射频信号处理方法包括：巴伦接收射频输入信号并对射频输入信号执行输入输出阻抗转换，得到经转换信号，然后向单电感滤波匹配模块提供所述经转换信号；单电感滤波匹配模块接收经转换信号，对经转换信号执行输入阻抗匹配，得到经匹配信号，然后向放大模块提供经匹配信号；放大模块接收和放大经匹配信号，然后提供射频输出信号。本专利技术实施例提供了一种超宽带低噪声放大器电路、射频装置、及射频信号处理方法。通过在芯片外针对不同的通信频段采用不同的巴伦输入输出阻抗比例使得能够覆盖多个通信频段，兼容不同的通信标准，同时在芯片内将单电感滤波匹配模块与包括电阻负反馈结构的放大模块相结合从而实现在低频与高频时均能获得满足要求的输入阻抗匹配，得到超宽带LNA结构。通过这一结构上的创新，本专利技术实施例规避了现有放大器电路结构在覆盖带宽、噪声、增益、成本等方面的不足，不仅可以满足多种通信应用场景，还可以保证射频接收机的整体优良性能，降低硬件成本和功耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种射频接收机的通用架构的示意图。图2为本专利技术实施例提供的一种超宽带低噪声放大器电路的示意图。图3为本专利技术实施例提供的另一种超宽带低噪声放大器电路的示意图。图4为本专利技术实施例提供的一种射频信号处理方法流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。参见图1，其示出了本专利技术实施例提供的一种射频接收机的通用架构，该架构能够普适地应用于射频接收装置，该架构可以包括设置在射频输入RFIN和基带输出之间的多个部件，这些部件依次包括低噪声放大器(LNA，LowNoiseAmplifier)、混频器、过滤/增益模块、模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter)以及数字接收处理模块。如图1所示，射频输入信号经低噪声放大器放大后提供给混频器，混频器将经放大的信号按照本振信号(LO，LocalOscillator)的频率进行搬移。过滤/增益模块可以过滤信号和/或调节信号增益以消除信号路径中的高频噪声和干扰，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超宽带低噪声放大器电路，其特征在于，包括：/n位于芯片外的巴伦及位于芯片内的单电感滤波匹配模块和放大模块；/n其中，所述巴伦的一端连接输入信号，所述巴伦的另一端连接所述单电感滤波匹配模块的第一端，所述巴伦用于对所述输入信号执行输入输出阻抗转换然后向所述单电感滤波匹配模块输入经转换信号；/n所述单电感滤波匹配模块设置在所述巴伦与所述放大模块之间，用于对所述经转换信号执行输入阻抗匹配并且为所述放大模块提供经匹配信号；/n所述放大模块可操作地连接至所述单电感滤波匹配模块的第二端，用于放大所述经匹配信号并提供输出信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种超宽带低噪声放大器电路，其特征在于，包括：
位于芯片外的巴伦及位于芯片内的单电感滤波匹配模块和放大模块；
其中，所述巴伦的一端连接输入信号，所述巴伦的另一端连接所述单电感滤波匹配模块的第一端，所述巴伦用于对所述输入信号执行输入输出阻抗转换然后向所述单电感滤波匹配模块输入经转换信号；
所述单电感滤波匹配模块设置在所述巴伦与所述放大模块之间，用于对所述经转换信号执行输入阻抗匹配并且为所述放大模块提供经匹配信号；
所述放大模块可操作地连接至所述单电感滤波匹配模块的第二端，用于放大所述经匹配信号并提供输出信号。


2.根据权利要求1所述的超宽带低噪声放大器电路，其特征在于，所述单电感滤波匹配模块包括：可编程电容Ct1、电感Lm和可编程电容Ct2。


3.根据权利要求2所述的超宽带低噪声放大器电路，其特征在于，所述可编程电容Ct1的一端与电感Lm的第一端相连，所述可编程电容Ct1的另一端接地；所述可编程电容Ct2的一端与所述电感Lm的第二端相连，所述可编程电容Ct2的另一端接地。


4.根据权利要求2所述的超宽带低噪声放大器电路，其特征在于，所述电感Lm的数量为一个，并且感值为1至2nH。


5.根据权利要求1所述的超宽带低噪声放大器电路，其特征在于，所述放大模块包括：可编程负反馈电阻Rf、隔直电容C1、隔直电容C2、偏置隔离电阻R1、偏置隔离电阻R2、放大PMOS管PM以及放大NNOS管NM。


6.根据权利要求5所述的超宽带低噪声放大器电路，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳辉，荣苏江，
申请(专利权)人：广州全盛威信息技术有限公司，北京奕斯伟信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44