一种基于变压器负反馈的射频放大器电路制造技术

本发明专利技术提供了基于变压器负反馈的射频放大器电路，包括一输入端口（Vin）、一输出端口（Vout）以及一输入晶体管（M1），还包括第一变压器（X1）和第二变压器（X2）；第一变压器的初级侧线圈一端跟所述输入端口相连，另一端同第二变压器的初级侧线圈的第一端相连，所述第二变压器的初级侧线圈的第二端耦接到地；第一变压器的次级侧线圈一端连接输入晶体管的栅极，另一端耦接到地；第二变压器的次级侧线圈一端连接输入晶体管的源极，另一端耦接到地；其中第一变压器初级侧线圈和次级侧线圈的耦合系数为负，第二变压器初级侧线圈和次级侧线圈的耦合系数为正。通过采用变压器负反馈结构，可以在保持放大功能的前提下，有效降低输入管源

【技术实现步骤摘要】
一种基于变压器负反馈的射频放大器电路


[0001]本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种基于变压器负反馈的射频放大器电路。

技术介绍

[0002]随着物联网市场的飞速发展，可穿戴电子设备的数量和市场份额也随之迅速增长，智能手表、智能手环、无线耳机等消费类应用的兴起推动了可穿戴市场的火热。而在手表、手环、耳机等无线电子产品中，对其中芯片的功耗有着苛刻的要求，客观上可穿戴设备要求更轻的设备重量，更长的待机和工作时间，低功耗的需求相对其他市场更为迫切。
[0003]在可穿戴设备中，由于其模组尺寸较小，天线距离人体的距离较近，而人体是相比天线尺寸体积巨大的导体，当可穿戴设备靠近人体时，其上的天线效率会受到严重的影响。可穿戴设备如手表手环等体积的缩小对于消费者的使用体验有着显著提升，而当设备尺寸缩小时，天线的性能也会受到严重影响。因此，在贴近人体的微型可穿戴设备中，对于接收发射芯片的性能有着更高更苛刻的要求。为了提高使用体验，在接收模式下，在可穿戴设备的天线端往往采用低噪声放大器来提高接收灵敏度，间接的提高天线接收效率并且扩大接收范围，在靠近人体时有着更佳的接收性能和使用体验；而在发射模式下，往往也会采用功率放大器来提高发射功率，同时扩大接收范围。
[0004]基于上述的原因，也使得可穿戴设备中对于前端放大器有着非常高的要求，在卫星导航及定位系统的接收模式下，放大器既要有足够高的功率增益和尽可能低的噪声系数，同时又需要高线性度以应对带外干扰，这对射频放大器的工艺和设计是个巨大的挑战。
[0005]如图1所示，现有技术中提出的低噪声放大器的结构图，由于输入晶体管的源漏电压相位相反，因此对晶体管的耐压特性要求较高；而为了保持性能，电路设计往往采用高性能的先进工艺来实现低噪声高增益的特性，但是高性能的先进工艺往往耐压较低。该结构就存在着耐压和性能不能兼顾的缺点，因而也就限制了上述结构的适用范围。
[0006]因此，迫切需要对现有射频放大器的结构给出更优的解决方案。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术提出了一种改进后的基于变压器负反馈的射频放大器电路，解决了上述问题。通过采用变压器负反馈结构，可以在保持基本放大功能的前提下，有效降低输入管源
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漏电压的耐压要求，因此可以采用先进工艺的MOS器件同时实现低噪声和高输出功率的兼顾。
[0008]为了达到本专利技术目的，本专利技术提供了一种基于变压器负反馈的射频放大器电路，所述射频放大器电路包括一输入端口（Vin）、一输出端口（Vout）以及一输入晶体管（M1），还包括第一变压器（X1）和第二变压器（X2）；第一变压器的初级侧线圈一端跟所述输入端口相连，另一端同第二变压器的初级侧线圈的第一端相连，所述第二变压器的初级侧线圈的第二端耦接到地；第一变压器的次级侧线圈一端连接输入晶体管的栅极，另一端耦接到地；
第二变压器的次级侧线圈一端连接输入晶体管的源极，另一端耦接到地；其中第一变压器初级侧线圈和次级侧线圈的耦合系数为负，第二变压器初级侧线圈和次级侧线圈的耦合系数为正。
[0009]进一步的，所述输入晶体管的漏极通过负载元件接电源电压，该漏极作为输出端口。
[0010]所述负载元件为一电感器，或电感与电容的并联组件，或电感与电阻的并联组件，或电感与电阻的串联组件，或者电感、电容、电阻的并联组件。
[0011]所述输出端口还通过一负载电阻RL接地。
[0012]所述输出端口与地之间连接有一电容器，或者一LC串联谐振网络，或者一LC并联谐振网络。
[0013]优选地，所述第一变压器和第二变压器的匝数比均为1:1。
[0014]本专利技术还提供了一种射频收发芯片，集成有一个或多个上述的射频放大器电路。
[0015]本专利技术还提供了一种通信模块，其包括有一个或多个上述的射频收发芯片。
[0016]本专利技术所提供的技术方案，创造性地采用了变压器负反馈结构，其有益效果为：可以在保持基本放大功能和输入匹配的前提下，有效降低输入管源
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漏电压的耐压要求，因此可以在采用先进工艺的MOS器件时同时实现低噪声和高输出功率，提高了射频放大器的适用情形。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。
[0019]图1为现有技术中的一般放大器电路的示意图；图2为增加输入匹配改进后的放大器电路的示意图；图3为栅氧厚度的逐年变化趋势示意图；图4为本专利技术一实施例提供的射频放大器电路的示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0021]如图1所示，其示出了现有技术中一放大器电路的示意图，在该电路中，M1为输入晶体管，Ld为负载电感，输入电压为Vin时，当按预设放大增益（例如2）工作时，输出最大幅度近似为2*VDD，因为源极端口接地，因此晶体管M1的源漏电压近似为2*VDD。
[0022]上述电路在实际通信应用时，还需要考虑输入匹配的问题。以图2为例，对上述电路增加输入匹配期间，得到改进后的一般的低噪声放大器电路。在该电路结构中，输入晶体管M1一般采用高性能晶体管实现，使其具有低噪声高增益的特点；L1为输入串联电感，L2为
源极负反馈电感，L1、L2和M1共同构成了输入匹配电路，从而实现了在输入匹配情况下的低噪声放大处理。
[0023]进一步分析图2的电路，其中，输入晶体管的栅极和源极为同相信号，而漏极为反相信号，漏极电压的直流电平是VDD，由于晶体管的漏极电压不能小于零电势，因此漏极的交流小信号幅度最大是VDD，此时漏极电压最高可以达到2*VDD，可知有：
‑
VG*（1
‑
A）*G=VDD，其中VG为栅极的交流小信号幅度，G为栅源电压到漏极电压的增益，一般大于1，所以可推出，VG=
‑
VDD/(G*(1
‑
A))；则源极信号约为A*VG==
‑
A*VDD /(G*(1
‑
A))，其中A为栅极到源极的增益，一般小于1，因此栅
‑
漏间电压为（2+A/（(1
‑
A)*G））*VDD，该电压高于一般放大器的2*VDD，且还需确保不能超过晶体管本身能够承受的最大电压。
[0024]而在芯片制造过程中，输入晶体管往往采用高性能的先进工艺来实现低噪声高增益的特性，但是高性能的先进工艺往往本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变压器负反馈的射频放大器电路，所述射频放大器电路包括一输入端口（Vin）、一输出端口（Vout）以及一输入晶体管（M1），其特征在于：还包括第一变压器（X1）和第二变压器（X2）；第一变压器的初级侧线圈一端跟所述输入端口相连，另一端同第二变压器的初级侧线圈的第一端相连，所述第二变压器的初级侧线圈的第二端耦接到地；第一变压器的次级侧线圈一端连接输入晶体管的栅极，另一端耦接到地；第二变压器的次级侧线圈一端连接输入晶体管的源极，另一端耦接到地；其中第一变压器初级侧线圈和次级侧线圈的耦合系数为负，第二变压器初级侧线圈和次级侧线圈的耦合系数为正。2.如权利要求1所述的射频放大器电路，其特征在于，所述输入晶体管的漏极通过负载元件接电源电压，该漏极作为输出端口。3.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晗，
申请(专利权)人：安徽矽磊电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：