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CN117713706B - 一种低噪声放大器及射频芯片 - Google Patents

一种低噪声放大器及射频芯片 Download PDF

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CN117713706B CN202410170409.1A CN202410170409A CN117713706B CN 117713706 B CN117713706 B CN 117713706B CN 202410170409 A CN202410170409 A CN 202410170409A CN 117713706 B CN117713706 B CN 117713706B
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Abstract

本发明适用于无线通信技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器及射频芯片。本发明提出的低噪声放大器包括信号输入端、第一陷波滤波电路、输入匹配电路、功率放大电路、输出匹配电路、第二陷波滤波电路以及信号输出端；第一陷波滤波电路包括第一电容以及第一电感，第一电感的第一端作为第一陷波滤波器的第二输入端，第一电感的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端作为第一陷波滤波电路的第一端。这样本发明实现了低噪声放大器的带外增益抑制以及输入二阶交调点的指标的性能提升，使得输入输出回波损耗没有恶化，提升了低噪声放大器的性能。

Description

一种低噪声放大器及射频芯片
技术领域
本发明适用于无线通信技术领域，尤其涉及一种低噪声放大器及射频芯片。
背景技术
低噪声放大器是现代电子系统中的重要组成部分，尤其在雷达、通信、射电天文学等领域中具有广泛的应用。在这些领域中，低噪声放大器用于接收并放大微弱的信号，以便后续的信号处理单元能够正常工作。
在现有的应用环境中，为保证低噪声放大器放大的信号质量，WIFI 5Ghz的应用频段对带外增益抑制以及二阶谐波抑制（Input Intercept Point 2，IIP2）要求较高。若单独引入输出和输出的滤波器，会导致低噪声放大器的输入输出阻抗变化，进而影响低噪声放大器的性能，不仅如此，甚至可能会导致接收链路引入多余的谐振，引起接收链路不必要的震荡。
因此亟需一种新的低噪声放大器及射频芯片解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种低噪声放大器及射频芯片，旨在实现低噪声放大器的带外增益抑制以及输入二阶交调点的指标的性能提升，使得输入输出回波损耗没有恶化。
第一方面，本发明提供一种低噪声放大器，所述低噪声放大器包括信号输入端、第一陷波滤波电路、输入匹配电路、功率放大电路、输出匹配电路、第二陷波滤波电路以及信号输出端；
所述第一陷波滤波电路的第一端分别与所述信号输入端和所述输入匹配电路的输入端连接，所述第一陷波滤波电路的第二端接地；
所述功率放大电路的输入端与所述输入匹配电路的输出端连接，所述功率放大电路的第一输出端接地，所述功率放大电路的第二输出端与所述输出匹配电路的第一输入端连接；所述输出匹配电路的第二输入端用于连接于电源电压；
所述第二陷波滤波电路的第一端分别与所述输出匹配电路的输出端以及所述信号输出端连接，所述第二陷波滤波器的第二端接地；
所述第一陷波滤波电路和所述第二陷波滤波电路用于抑制所述低噪声放大器中的带外增益；其中，所述第一陷波滤波电路包括第一电容以及第一电感，所述第一电感的第一端作为所述第一陷波滤波器的第二输入端，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端作为所述第一陷波滤波电路的第一端。
优选的，所述第一陷波滤波电路还包括第一Pad，所述第一Pad的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第一Pad的第二端与所述第一电容的第一端连接。
优选的，所述输入匹配电路包括第二电感以及第二电容，所述第二电感的第一端作为所述输入匹配电路的输入端，所述第二电感的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端作为所述输入匹配电路的输出端。
优选的，所述功率放大电路包括第三电感、第一MOS管以及第二MOS管；所述第三电感的第一端作为所述功率放大电路的第一输出端，所述第三电感的第二端与所述第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极作为所述功率放大电路的第一输入端，所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的栅极用于连接于外部逻辑控制电路，所述第二MOS管的漏极作为所述功率放大电路的第二输出端。
优选的，所述输出匹配电路包括第四电感、第三电容以及第四电容；所述第四电感的第一端作为所述输出匹配电路的第一输入端，所述第四电感的第二端作为所述输出匹配电路的第二输入端，所述第四电容的第一端分别与所述第三电容的第一端以及所述第四电感的第一端连接，所述第四电容的第二端作为所述输出匹配电路的输出端，所述第三电容的第二端与所述第四电感的第二端连接。
优选的，所述第二陷波滤波电路包括第五电感以及第五电容，所述第五电感的第一端作为所述第二陷波滤波电路的第二端，所述第五电感的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端作为所述第二陷波滤波电路的第一端。
优选的，所述第二陷波滤波电路还包括第二Pad，所述第二Pad的第一端与所述第五电感的第二端连接，所述第二Pad的第二端与所述第五电容的第一端连接。
第二方面，本发明还提供一种射频芯片，所述射频芯片包括如上述实施例任一项所述的低噪声放大器。
与现有技术相比，本发明提出的低噪声放大器包括信号输入端、第一陷波滤波电路、输入匹配电路、功率放大电路、输出匹配电路、第二陷波滤波电路以及信号输出端；第一陷波滤波电路的第一端分别与信号输入端和输入匹配电路的输入端连接，第一陷波滤波电路的第二端接地；功率放大电路的输入端与输入匹配电路的输出端连接，功率放大电路的第一输出端接地，功率放大电路的第二输出端与输出匹配电路的第一输入端连接；输出匹配电路的第二输入端用于连接于电源电压；第二陷波滤波电路的第一端分别与输出匹配电路的输出端以及信号输出端连接，第二陷波滤波器的第二端接地；第一陷波滤波电路和第二陷波滤波电路用于抑制低噪声放大器中的带外增益；其中，第一陷波滤波电路包括第一电容以及第一电感，第一电感的第一端作为第一陷波滤波器的第二输入端，第一电感的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端作为第一陷波滤波电路的第一端。这样本发明实现了低噪声放大器的带外增益抑制以及输入二阶交调点的指标的性能提升，使得输入输出回波损耗没有恶化，提升了低噪声放大器的性能。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：
图1是本发明实施例提供的低噪声放大器的电路结构示意图。
图中，100、低噪声放大器，1、信号输入端，2、第一陷波滤波电路，3、输入匹配网络，4、功率放大电路，5、输出匹配电路，6、第二陷波滤波电路，7、信号输出端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
请参考图1，本发明提供一种低噪声放大器100，所述低噪声放大器100包括信号输入端1、第一陷波滤波电路2、输入匹配电路3、功率放大电路4、输出匹配电路5、第二陷波滤波电路6以及信号输出端7；
所述第一陷波滤波电路2的第一端分别与所述信号输入端1和所述输入匹配电路3的输入端连接，所述第一陷波滤波电路2的第二端接地；
所述功率放大电路4的输入端与所述输入匹配电路3的输出端连接，所述功率放大电路4的第一输出端接地，所述功率放大电路4的第二输出端与所述输出匹配电路5的第一输入端连接；所述输出匹配电路5的第二输入端用于连接于电源电压VDD；
所述第二陷波滤波电路6的第一端分别与所述输出匹配电路5的第输出端以及所述信号输出端7连接，所述第二陷波滤波器6的第二端接地；
所述第一陷波滤波电路2和所述第二陷波滤波电路6用于抑制所述低噪声放大器100中的带外增益；其中，所述第一陷波滤波电路2包括第一电容C1以及第一电感L1，所述第一电感L1的第一端作为所述第一陷波滤波器2的第二输入端，所述第一电感L1的第二端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第二端作为所述第一陷波滤波电路2的第一端。
在本发明实施例中，所述第一陷波滤波电路2还包括第一Pad（Pad1），所述第一Pad（Pad1）的第一端与所述第一电感L1的第二端连接，所述第一Pad（Pad1）的第二端与所述第一电容C1的第一端连接。
在本发明实施例中，所述输入匹配电路3包括第二电感L2以及第二电容C2，所述第二电感L2的第一端作为所述输入匹配电路3的输入端，所述第二电感L2的第二端与所述第二电容C2的第一端连接，所述第二电容C2的第二端作为所述输入匹配电路3的输出端。
在本发明实施例中，所述功率放大电路4包括第三电感L3、第一MOS管M1以及第二MOS管M2；所述第三电感L3的第一端作为所述功率放大电路4的第一输出端，所述第三电感L3的第二端与所述第一MOS管M1的源极连接，所述第一MOS管M1的栅极作为所述功率放大电路4的第一输入端，所述第一MOS管M1的漏极与所述第二MOS管M2的源极连接，所述第二MOS管M2的栅极用于连接于外部逻辑控制电路，所述第二MOS管M2的漏极作为所述功率放大电路4的第二输出端。
在本发明实施例中，所述输出匹配电路5包括第四电感L4、第三电容C3以及第四电容C4；所述第四电感L4的第一端作为所述输出匹配电路5的第一输入端，所述第四电感L4的第二端作为所述输出匹配电路5的第二输入端，所述第四电容C4的第一端分别与所述第三电容C3的第一端以及所述第四电感L4的第一端连接，所述第四电容C4的第二端作为所述输出匹配电路5的第输出端，所述第三电容C3的第二端与所述第四电感L4的第二端连接。
在本发明实施例中，所述第二陷波滤波电路6包括第五电感L5以及第五电容C5，所述第五电感L5的第一端作为所述第二陷波滤波电路6的第二端，所述第五电感L5的第二端与所述第五电容C5的第一端连接，所述第五电容C5的第二端作为所述第二陷波滤波电路6的第一端。
在本发明实施例中，所述第二陷波滤波电路6还包括第二Pad（Pad2），所述第二Pad（Pad2）的第一端与所述第五电感L5的第二端连接，所述第二Pad（Pad2）的第二端与所述第五电容C5的第一端连接。
具体的，信号输入端1进行的射频输入先进入由第一电容C1与第一电感L1构成的第一陷波滤波器2，第一电容C1与第一电感L1谐振在所需阻滞的频段，起到选频作用，而后输入低噪声放大器100的信号，已经大幅度削弱了工作频带外的杂散信号以及模组泄露的信号，大幅度降低了输入二阶交调点落在工作频带内的杂散信号的非线性影响。
低噪声放大器100输出口的第五电容C5与第五电感L5构成的第二陷波滤波器6，第五电容C5与第五电感L5同样谐振在所需阻滞的频段，进一步降低了经由低噪声放大器100放大的工作频带外信号，且输入与输出外的滤波器与低噪声放大器100同时设计，可以保证低噪声放大器100的工作频带内增益以及输入输出回波损耗没有恶化。
并且由于设计了由第一陷波滤波器2和第二陷波滤波器6组成的输入输出两级的陷波滤波器，可以调节两个陷波滤波器在不同的谐振点，完更宽频的带外抑制，完成对不同频点的抑制需求。
同时，除了第一电感L1与第五电感L5两个电感外，其他电路在芯片上设计完成，而第一电容C1与第五电容C5分别串联在第一Pad（Pad1）和第二Pad（Pad2）上，第一电感L1与第五电感L5的电感在片外基板上设计，通过在固定片内电容第一电容C1与第五电容C5的同时，改变片外基板的电感大小即可调整第一陷波滤波器2和第二陷波滤波器6的带外增益抑制点。从而可以在芯片迭代周期远大于基板迭代速度的前提下，加速芯片调试速度，增加单颗芯片的带外抑制需求的实用性，有利于工程的迭代与设计，加快了调试周期。
与现有技术相比，本发明提出的低噪声放大器包括信号输入端、第一陷波滤波电路、输入匹配电路、功率放大电路、输出匹配电路、第二陷波滤波电路以及信号输出端；第一陷波滤波电路的第一端分别与信号输入端和输入匹配电路的输入端连接，第一陷波滤波电路的第二端接地；功率放大电路的输入端与输入匹配电路的输出端连接，功率放大电路的第一输出端接地，功率放大电路的第二输出端与输出匹配电路的第一输入端连接；输出匹配电路的第二输入端用于连接于电源电压；第二陷波滤波电路的第一端分别与输出匹配电路的输出端以及信号输出端连接，第二陷波滤波器的第二端接地；第一陷波滤波电路和第二陷波滤波电路用于抑制低噪声放大器中的带外增益；其中，第一陷波滤波电路包括第一电容以及第一电感，第一电感的第一端作为第一陷波滤波器的第二输入端，第一电感的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端作为第一陷波滤波电路的第一端。这样本发明实现了低噪声放大器的带外增益抑制以及输入二阶交调点的指标的性能提升，使得输入输出回波损耗没有恶化，提升了低噪声放大器的性能。
实施例二
本发明实施例还提供一种射频芯片，所述射频芯片包括如上述实施例所述的低噪声放大器100，且能实现同样的技术效果，参上述实施例中的描述，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式用等同变化，均属于本发明的保护之内。

Claims (4)

1.一种低噪声放大器，其特征在于，所述低噪声放大器包括信号输入端、第一陷波滤波电路、输入匹配电路、功率放大电路、输出匹配电路、第二陷波滤波电路以及信号输出端；
所述第一陷波滤波电路的第一端分别与所述信号输入端和所述输入匹配电路的输入端连接，所述第一陷波滤波电路的第二端接地；
所述功率放大电路的输入端与所述输入匹配电路的输出端连接，所述功率放大电路的第一输出端接地，所述功率放大电路的第二输出端与所述输出匹配电路的第一输入端连接；所述输出匹配电路的第二输入端用于连接于电源电压；
所述第二陷波滤波电路的第一端分别与所述输出匹配电路的输出端以及所述信号输出端连接，所述第二陷波滤波器的第二端接地；
所述第一陷波滤波电路和所述第二陷波滤波电路用于抑制所述低噪声放大器中的带外增益；其中，所述第一陷波滤波电路包括第一电容以及第一电感，所述第一电感的第一端作为所述第一陷波滤波器的第二输入端，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端作为所述第一陷波滤波电路的第一端；
所述第一陷波滤波电路还包括第一Pad，所述第一Pad的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第一Pad的第二端与所述第一电容的第一端连接；
所述输入匹配电路包括第二电感以及第二电容，所述第二电感的第一端作为所述输入匹配电路的输入端，所述第二电感的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端作为所述输入匹配电路的输出端；
所述第二陷波滤波电路包括第五电感以及第五电容，所述第五电感的第一端作为所述第二陷波滤波电路的第二端，所述第五电感的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端作为所述第二陷波滤波电路的第一端；
所述第二陷波滤波电路还包括第二Pad，所述第二Pad的第一端与所述第五电感的第二端连接，所述第二Pad的第二端与所述第五电容的第一端连接。
2.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述功率放大电路包括第三电感、第一MOS管以及第二MOS管；所述第三电感的第一端作为所述功率放大电路的第一输出端，所述第三电感的第二端与所述第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极作为所述功率放大电路的第一输入端，所述第一MOS管的漏极与所述第二MOS管的源极连接，所述第二MOS管的栅极用于连接于外部逻辑控制电路，所述第二MOS管的漏极作为所述功率放大电路的第二输出端。
3.如权利要求1所述的低噪声放大器，其特征在于，所述输出匹配电路包括第四电感、第三电容以及第四电容；所述第四电感的第一端作为所述输出匹配电路的第一输入端，所述第四电感的第二端作为所述输出匹配电路的第二输入端，所述第四电容的第一端分别与所述第三电容的第一端以及所述第四电感的第一端连接，所述第四电容的第二端作为所述输出匹配电路的输出端，所述第三电容的第二端与所述第四电感的第二端连接。
4.一种射频功率放大器，其特征在于，所述射频功率放大器包括如权利要求1-3任一项所述的低噪声放大器。
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