一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器。解决传统宽带低噪声放大器还存在结构不合理，输出信号需要通过连接功率分配器才能驱动电路模块，提高了成本，系统更复杂的问题。放大器包括依次连接的阻抗匹配电路、放大级电路和输出级电路，所述放大级电路包括扩宽带宽的谐振网络，谐振网络连接至输出级电路，输出级电路在超带宽内输出阻抗变换。本发明专利技术的优点是结构简单，制作成本低；输出级电路可以直接驱动两个后极电路模块，无需复杂的外围匹配；相比传统技术中需要连接功率过滤分配器与GNSS双频接收机连接的方案，省去了功率分配器，降低了制造成本，也降低了GNSS双频接收机系统的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器
本专利技术涉及射频集成电路通讯领域，尤其是涉及一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器。
技术介绍
随着航天、空间卫星和通信的迅速发展，全球导航卫星系统(GNSS,GlobalNavigationSatelliteSystem)在军用和民用领域得到了快速的发展，成为国家经济发展和民众生活中不可或缺的重要部分。随着技术的不断发展，对导航接收机的要求也是不断提高，提高定位和授时精度，降低接收机功耗，增加一些辅助功能等，近年来成为当前卫星导航领域研究的热点内容。目前GNSS主要包括美国的GPS(GlobalPositionSystem)、俄罗斯的GLONASS、欧盟的Galileo和中国的北斗BDS(或称COMPASS)。GPS为军用和民用安排了不同的频段，主要包括L1/L2/L5三个频段，对应的载波频率为1575.42MHz/1227.6MHz/1176.45MHz；GLONASS的对应两个载波频段L1和L2，频率分别为1602MHz和1246MHz，分别用于发射标准精度和高精度信号；Galileo与GPS系统一样，采用码分多址技术，信号主要包括三个频段E5a-E5b、E6和E2-L1-E1，对应的频率分别为1164MHz-1214MHz、1278.75MHz以及1575.42MHz；目前北斗系统可覆盖亚太地区并提供服务，后续将逐步实现全球范围的覆盖，BDS主要包括3个频段B1、B2和B3，分别为1559.052MHz-1591.788MHz、1166.22MHz-1217.37MHz以及1250.618MHz-1286.423MHz。如上所述，GNSS的有效信号频段主要集中在1164MHz-1286.423MHz以及1559.052MHz–1602MHz这两个频段内，频率范围的示意图如图1所示。现在的高精度GNSS接收机需要同时接收这两个频段内的信号，然后在SOC芯片中进行并行处理。目前，双频天线可以实现一个天线接收两个频段的信号，并只通过一个特征阻抗为50Ω的输出端口输出这两个频段的信号，而目前主流设计的应用于GNSS双频接收机的SOC芯片是含有两个特征阻抗为50Ω的射频输入端口，分别对应GPSL1、BDSB1等高频段信号，以及GPSL2/L5、BDSB2/B3等低频段信号，两个信号在SOC芯片内部是并行处理的。因此从天线输出端口到SOC芯片的两个射频输入端口需要将信号一分为二才能做到阻抗匹配，信号正常接收。同时，为了提高接收信号的质量，在天线与SOC芯片之间一般会增加低噪声放大器，声表面滤波器等射频器件，而使用的射频器件的特征阻抗均是50Ω，连接均需要考虑阻抗匹配。目前，传统的接收机解决方案如图2所示，双频天线的输出端口连接传统的宽带低噪声放大器的射频输入端，然后低噪声放大器的射频输出端连接一个功率分配器，将信号一分为二，再将这两路信号分别与第一电路模块和第二电路模块相连接。传统的解决方案中所有射频器件的输入输出端口特征阻抗都是50Ω，这样才可以达到阻抗匹配，保证信号的传输。传统的解决方案中，为了解决天线接收的信号一分为二，并解决各个射频器件阻抗匹配的问题，必须使用功率分配器将信号一分为二，然后功率分配器的三个端口的特征阻抗都是50Ω的，这样才能满足各个射频链路上的阻抗是匹配的，保证信号可以正常传输。显然地，这个功率分配器的加入需要增加接收机的成本，而且这个功率分配器的成本非常高，可能超过接收机中除SOC芯片以外所有器件的总和。功率分配器本身的封装尺寸较大，需要增加GNSS双频接收机的面积。功率分配器属于无源器件，至少3dB的插入损耗，会增加后级电路到前级电路的等效噪声系数，对前级宽带低噪声放大器的噪声系数要求增高，同时也会需要增加GNSS双频接收机的整体复杂度。为了解决上述问题，可以省去功率分配器，则需要调整设计宽带低噪声放大器的结构，改变宽带低噪声放大器的输出阻抗，使得宽带低噪声放大器输出端能够直接连接第一电路模块和第二电路模块。
技术实现思路
本专利技术主要是解决传统宽带低噪声放大器还存在结构不合理，输出信号需要通过连接功率分配器才能驱动电路模块，提高了成本，使GNSS双频接收机系统更复杂的问题，提供了一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器，包括依次连接的阻抗匹配电路、放大级电路和输出级电路，所述放大级电路包括扩宽带宽的谐振网络，谐振网络连接至输出级电路，输出级电路在超带宽内输出阻抗变换。本专利技术中阻抗匹配电路将放大器的射频输入端特征阻抗调整至50Ω，使得可与GNSS双频天线直接相连，达到传输阻抗匹配。阻抗匹配电路与放大级电路一端连接，放大级电路包括谐振网络，谐振网络调节Q值拓宽工作带宽，输出级电路连接在谐振网络上，在超宽的工作带宽内实现阻抗变换，使得输出级电路可以直接驱动两个特征阻抗为50Ω的负载，信号可以正常传输，无需复杂的外围匹配，相比传统技术中需要连接功率过滤分配器与GNSS双频接收机连接的方案，节省了功率分配器，降低了制造成本。同时也优化了GNSS双频接收机的电路，达到降低接收机的成本，降低接收机面积，提高接收机的系统集成度。作为一种优选方案，所述谐振网络包括电阻R2、电感L2、电容C2，电阻R2、电感L2、电容C2相并联，所述放大级电路还包括晶体管Q1和电感L3，谐振网络的一端连接电源VDD，谐振网络的另一端分别连接到输入级电路、第一级晶体管Q1的第一输入端，第一级晶体管Q1的第二输入端连接电感L3一端，电感L3另一端接地，第一级晶体管Q1控制端连接阻抗匹配电路。放大级电路为放大器的第一级，用于提供功率增益。本方案中采用电感负反馈结构，谐振网络由窄带谐振网络增加并联电阻构成，由于低噪声放大器的工作带宽需要超过400MHz，需要降低谐振网络的Q值，拓宽工作带宽，由Q=ωL/R可得到谐振网络的Q值在并联电阻R2后降低，拓宽了工作带宽，但是谐振网络的Q值太低会严重恶化增益和噪声系统等性能，电阻R2取值非常关键，要选取合适值的电阻。电阻R2、电感L2、电容C2相并联后形成谐振网络，谐振网络包括两个端，一端连接电源VDD，另一端与晶体管Q1第一输入端连接。第一级晶体管Q1寄生电容以及控制端电阻对噪声系数和输入阻抗的匹配都有非常大的影响，第一级晶体管Q1的尺寸需要认真考虑，选取合适的尺寸。作为一种优选方案，所述输出级电路包括隔直电容C3、第二级晶体管Q2、负载电阻R4和电容C4，隔直电容C3一端与谐振网络连接，隔直电容C3另一端连接第二级晶体管Q2控制端，负载电阻R4一端连接电源VDD，负载电阻R4另一端连接第二级晶体管Q2的第一输入端，第二级晶体管Q2的第二输入端接地，电容C4一端连接在第二级晶体管Q2第一输入端，电容C4另一端连接放大器的射频输出端口。输出级电路为放大器的第二级，提供输出阻抗变换和信号缓冲隔离。第一级放大级电路放大后的信号通过隔直电容C3进入第二级晶体管Q2的控制端，负载电阻R4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器，包括依次连接的阻抗匹配电路、放大级电路和输出级电路，其特征在于：所述放大级电路包括扩宽带宽的谐振网络，谐振网络连接至输出级电路，输出级电路在超带宽内输出阻抗变换。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器，包括依次连接的阻抗匹配电路、放大级电路和输出级电路，其特征在于：所述放大级电路包括扩宽带宽的谐振网络，谐振网络连接至输出级电路，输出级电路在超带宽内输出阻抗变换。


2.根据权利要求1所述的一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器，其特征是所述谐振网络包括电阻R2、电感L2、电容C2，电阻R2、电感L2、电容C2相并联，所述放大级电路还包括晶体管Q1和电感L3，谐振网络的一端连接电源VDD，谐振网络的另一端分别连接到输入级电路、第一级晶体管Q1的第一输入端，第一级晶体管Q1的第二输入端连接电感L3一端，电感L3另一端接地，第一级晶体管Q1控制端连接阻抗匹配电路。


3.根据权利要求1或2所述的一种应用于GNSS双频接收机的宽带低噪声放大器，其特征是所述输出级电路包括隔直电容C3、第二级晶体管Q2、负载电阻R4和电容C4，隔直电容C3一端与谐振网络连接，隔直电容C3另一端连接第二级晶体管Q2控制端，负载电阻R4一端连接电源VDD，负载电阻R4另一端连接第二级晶体管Q2的第一输入端，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗彦彬，钱敏，甘业兵，陈妙萍，
申请(专利权)人：杭州中科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33