CN112671357B - 低噪声放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低噪声放大电路,包括射频放大电路,一端与信号输入端相连,另一端与输出阻抗匹配电路相连;输出阻抗匹配电路,一所述射频放大电路相连,另一端与所述衰减网络相连;衰减网络,一端与所述输出阻抗匹配电路相连,另一端与信号输出端相连;无源衰减通路,一端与所述信号输入端相连,另一端与所述输出阻抗匹配电路和所述衰减网络之间的连接节点相连;阻抗调节网络,被配置为在第一工作模式下,与衰减网络产生的寄生电容产生谐振,在第二工作模式下,与衰减网络和无源衰减通路产生的寄生电容产生谐振。采用阻抗调节网络,可实现对衰减网络形成的寄生电容或者衰减网络和无源衰减通路形成的寄生电容产生谐振进而进行阻抗匹配。

Description

低噪声放大电路
技术领域
本发明涉及射频通信技术领域,尤其涉及一种低噪声放大电路。
背景技术
在射频应用中,需要对发射或接收到的射频信号进行放大。在接收链路的前端通常采用低噪声放大电路对接收到的射频信号进行放大,以提高接收性能。接收机前端放大电路的低噪声设计是决定整个通信系统性能的核心。现有低噪声放大电路在对射频信号进行放大过程存在阻抗失配,影响放大后的射频信号的信号质量。
发明内容
本发明实施例提供一种低噪声放大电路,以解决低噪声放大电路在进行信号放大过程中存在阻抗失配的问题。
本发明提供一种低噪声放大电路,包括射频放大电路、输出阻抗匹配电路、衰减网络、无源衰减通路和阻抗调节网络;
所述射频放大电路,一端与信号输入端相连,另一端与所述输出阻抗匹配电路相连;
所述输出阻抗匹配电路,一端与所述射频放大电路相连,另一端与所述衰减网络相连;
所述衰减网络,一端与所述输出阻抗匹配电路相连,另一端与信号输出端相连;
所述无源衰减通路,一端与所述信号输入端相连,另一端与所述输出阻抗匹配电路和所述衰减网络之间的连接节点相连;
所述阻抗调节网络,被配置为在第一工作模式下,与所述衰减网络产生的寄生电容产生谐振,在第二工作模式下,与所述衰减网络和所述无源衰减通路产生的寄生电容产生谐振,以实现阻抗匹配。
优选地,所述无源衰减通路,一端通过第一隔直电容与所述信号输入端相连,另一端通过第二隔直电容与所述输出阻抗匹配电路和所述衰减网络之间的连接节点相连;
所述阻抗调节网络,一端与所述无源衰减通路和所述第二隔直电容之间的连接节点相连,另一端与接地端相连。
优选地,所述无源衰减通路,一端通过第一隔直电容与所述信号输入端相连,另一端通过第二隔直电容与所述输出阻抗匹配电路和所述衰减网络之间的连接节点相连;
所述阻抗调节网络,一端与所述无源衰减通路和所述第二隔直电容之间的连接节点相连,另一端与接地端相连。
优选地,所述阻抗调节网络为电感调整网络。
优选地,所述电感调整网络包括第一调节电感、第二调节电感、第一调节开关和第二调节开关;
所述第一调节电感,一端与所述无源衰减通路和所述第二隔直电容相连,另一端与所述第二调节电感相连;
所述第二调节电感,一端与所述第一调节电感相连,另一端通过所述第二调节开关与接地端相连;
所述第一调节开关,一端与所述第一调节电感和所述第二调节电感之间的连接节点相连,另一端与接地端相连。
优选地,所述电感调整网络包括并联设置的第一调节电感和第一可调电容;
所述第一调节电感,一端与所述无源衰减通路和所述第二隔直电容相连,另一端与接地端相连;
所述第一可调电容,一端连接在所述无源衰减通路和所述第一调节电感的连接路径上,另一端与接地端相连。
优选地,所述输出阻抗匹配电路包括可调电容单元和阻抗匹配单元;
所述可调电容单元,一端与所述射频放大电路相连,另一端与所述衰减网络相连;
所述阻抗匹配单元,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连。
优选地,所述可调电容单元包括并联设置在所述射频放大电路和所述衰减网络之间的至少两个电容调节支路;
每一所述电容调节支路包括电容选择开关和待选调节电容,所述电容选择开关的第一端作为所述可调电容单元的输入端与所述射频放大电路相连,所述电容选择开关的第二端与所述待选调节电容的第一端相连,所述待选调节电容的第二端作为所述可调电容单元的输出端与所述衰减网络相连。
优选地,所述阻抗匹配单元包括匹配电感和匹配电阻;
所述匹配电感,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连;
所述匹配电阻,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连。
优选地,所述无源衰减通路包括串联的至少两个隔离开关;
每一隔离开关包括信号控制端、第一端和第二端,相邻两个隔离开关的第一端和第二端相连,且第一个所述隔离开关的第一端与所述信号输入端相连,最后一个所述隔离开关的第二端与所述阻抗调节网络和所述第二隔直电容相连。
优选地,所述衰减网络包括至少两个衰减单元、至少两个单元选择开关和一个衰减选择开关;所述至少两个衰减单元,串联设置在所述输出阻抗匹配电路和所述信号输出端之间,形成串联衰减电路;每一所述单元选择开关与一所述衰减单元并联;所述衰减选择开关与所述串联衰减电路并联。
上述低噪声放大电路,在无源衰减通路进入第一工作模式时,利用阻抗调节网络与衰减网络产生的寄生电容产生谐振,以实现低噪声放大电路的阻抗匹配,以保证低噪声放大电路进行放大后的射频信号的信号质量;在无源衰减通路进入第二工作模式时,利用阻抗调节网络与衰减网络产生的寄生电容产生谐振,也可对无源衰减通路产生的寄生电容产生谐振,从而实现低噪声放大电路的阻抗匹配。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中低噪声放大电路的一电路示意图;
图2是本发明一实施例中低噪声放大电路的一电路示意图;
图3是本发明一实施例中低噪声放大电路的一电路示意图;
图4是本发明一实施例中低噪声放大电路的一电路示意图;
图5是本发明一实施例中输出阻抗匹配电路的一电路示意图;
图6是本发明一实施例中衰减网络的一电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解的是,本发明能够以不同形式实施,而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地,提供这些实施例将使公开彻底和完全,并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中,为了清楚,层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
应当明白,当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时,其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层,或者可以存在居间的元件或层。相反,当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时,则不存在居间的元件或层。应当明白,尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分,这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此,在不脱离本发明教导之下,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等,在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,然后,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的结构及步骤,以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。
本发明实施例提供一种低噪声放大电路,如图1所示,该低噪声放大电路包括射频放大电路10、输出阻抗匹配电路20、衰减网络30、无源衰减通路40和阻抗调节网络50;射频放大电路10,一端与信号输入端相连,另一端与输出阻抗匹配电路20相连;输出阻抗匹配电路20,一端与射频放大电路10相连,另一端与衰减网络30相连;衰减网络30,一端与输出阻抗匹配电路20相连,另一端与信号输出端相连;无源衰减通路40,一端与信号输入端相连,另一端与输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点相连;阻抗调节网络50,被配置为在第一工作模式下,与衰减网络30产生的寄生电容产生谐振,在第二工作模式下,与衰减网络30和无源衰减通路40产生的寄生电容产生谐振,以实现阻抗匹配。
进一步地,在低噪声放大电路的信号输入端通常还会接入一个输入阻抗匹配电路,该输入阻抗匹配电路优先为输入匹配电感,从而实现低噪声放大电路的输入阻抗匹配,保证输入到射频放大电路或者无源衰减通路中的输入信号的质量。
其中,射频放大电路10是用于实现对射频信号进行放大处理的电路。
其中,衰减网络30是用于对射频信号进行衰减处理的电路。本示例中,衰减网络30可以为多个晶体管和多个电阻串联和/或并联配合形成的网络,可实现信号衰减处理。
其中,输出阻抗匹配电路20是设置在射频放大电路10和衰减网络30之间的用于实现阻抗匹配的电路。本示例中,输出阻抗匹配电路20包括电容元件和电感元件,且电容元件的电容值可调,通过调整输出阻抗匹配电路20的电容值,以实现射频放大电路10和衰减网络30之间阻抗匹配。
其中,阻抗调节网络50是用于实现阻抗匹配调整的网络。
其中,无源衰减通路40是设置在信号输入端Vin与衰减网络30之间的开关电路。本示例中,第一工作模式是指需要对信号输入端Vin输入的射频信号进行放大处理的工作模式,具体可控制无源衰减通路40断开,使得射频信号可经过射频放大电路10进行放大处理、输出阻抗匹配电路20进行阻抗匹配和衰减网络30进行衰减处理的工作模式。相应地,第二工作模式是指不需要对信号输入端Vin输入的射频信号进行放大处理的工作模式,具体可控制无源衰减通路40闭合,使得射频信号经过无源衰减通路40后直接输入衰减网络30进行衰减处理,以实现可根据实际情况自主选择是否需要对输入的射频信号进行放大处理。
作为一示例,在需要对信号输入端Vin输入的射频信号进行放大处理时,可使无源衰减通路40断开,以进入第一工作模式,使得射频信号可经过射频放大电路10进行放大处理、输出阻抗匹配电路20进行阻抗匹配和衰减网络30进行衰减处理,此时,信号输入端Vin输入的射频信号经过射频放大电路10进行放大处理后,先经过输出阻抗匹配电路20进行阻抗匹配,再进入衰减网络30进行衰减。在理想状态下,输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点A通常应当实现50Ω的阻抗匹配,但由于衰减网络30的衰减量选择由晶体管控制,使得衰减网络30会不可避免地产生寄生电容Coff1,从而导致输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点A发生阻抗失配,呈现容性阻抗,因此,需设置阻抗调节网络50,该阻抗调节网络50可以是一端与输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点A相连,另一端与接地端相连的调节网络,可与衰减网络30产生的寄生电容Coff1产生谐振,从而实现低噪声放大电路的阻抗匹配。
作为另一示例,在不需要对信号输入端Vin输入的射频信号进行放大处理时,可使无源衰减通路40闭合,以进入第二工作模式,使得射频信号经过无源衰减通路40后直接输入衰减网络30进行衰减处理,此时,无源衰减通路40一端与信号输入端Vin相连,另一端与输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点相连。可理解地,当无源衰减通路40导通时,即射频信号直接通过无源衰减通路40输入衰减网络30进行衰减处理时,在理想状态下,无源衰减通路40和衰减网络30之间的连接节点B通常应当实际50Ω的阻抗匹配,但由于衰减网络30的衰减量选择由晶体管控制,使得衰减网络30会不可避免地产生寄生电容Coff1,且无源衰减通路40中的晶体管也会不可避免地产生寄生电容Coff2,使得无源衰减通路40和衰减网络30之间的连接节点B发生阻抗失配,呈现容性阻抗,因此,需设置阻抗调节网络50,该阻抗调节网络50可以是一端不仅与输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点A相连,还与无源衰减通路40和衰减网络30之间的连接节点B相连,另一端与接地端相连的调节网络,不仅可对衰减网络30产生的寄生电容Coff1产生谐振,也可与无源衰减通路40产生的寄生电容Coff2产生谐振,从而实现低噪声放大电路的阻抗匹配。
本实施例所提供的低噪声放大电路中,在进入第一工作模式时,利用阻抗调节网络50与衰减网络30产生的寄生电容产生谐振,以实现低噪声放大电路的阻抗匹配,以保证低噪声放大电路进行放大后的射频信号的信号质量;在进入第二工作模式时,利用阻抗调节网络50与衰减网络30产生的寄生电容Coff1产生谐振,也可与无源衰减通路40产生的寄生电容Coff2产生谐振,从而实现低噪声放大电路的阻抗匹配。
在一实施例中,无源衰减通路40,一端与信号输入端相连,另一端与输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点相连;
阻抗调节网络50,一端与无源衰减通路40以及输出阻抗匹配电路20和衰减网络之间30的连接节点相连,另一端与接地端相连。
在另一实施例中,无源衰减通路40,一端通过第一隔直电容C61与信号输入端相连,另一端通过第二隔直电容C62与输出阻抗匹配电路20和衰减网络30之间的连接节点相连;阻抗调节网络50,一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与接地端相连。
如图2-图4所示,低噪声放大电路还包括第一隔直电容C61和第二隔直电容C62;第一隔直电容C61一端与信号输入端Vin相连,另一端与无源衰减通路40相连;第二隔直电容C62一端与无源衰减通路40相连,另一端与可调电容单元21和衰减网络30之间的连接节点相连。利用第一隔直电容C61和第二隔直电容C62的隔直特性,用于隔离直流,仅允许射频信号通过,以保证射频信号进行放大处理后的信号质量。
本示例中,阻抗调节网络50,一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与接地端相连,可实现在无源衰减通路40切换到第一工作模式时,与衰减网络30产生的寄生电容产生谐振,在第二工作模式下,与衰减网络30和无源衰减通路40产生的寄生电容产生谐振,以实现阻抗匹配。具体地,在无源衰减通路40断开,切换到第一工作模式时,第二隔直电容C62一端与无源衰减通路40相连,另一端与可调电容单元21和衰减网络30之间的连接节点相连,而阻抗调节网络50一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与接地端相连,可与衰减网络形成的寄生电容产生谐振,以实现阻抗匹配。相应地,第二隔直电容C62一端与无源衰减通路40相连,另一端与可调电容单元21和衰减网络30之间的连接节点相连,而阻抗调节网络50一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与接地端相连,使得阻抗调节网络50不仅可与衰减网络30产生的寄生电容Coff1产生谐振,也可与无源衰减通路40产生的寄生电容Coff2产生谐振,从而实现低噪声放大电路的阻抗匹配。
在一实施例中,阻抗调节网络50为电感调整网络。
其中,电感调整网络是包含电感元件的调整网络。本示例中,由于衰减网络30由晶体管等元器件组成,而无源衰减通路40也是由晶体管等元器件组成,使得衰减网络30在工作过程中会不可避免的产生寄生电容Coff1,而无源衰减通路40在工作过程中会不可避免的产生寄生电容Coff2,低噪声放大电路呈现容性阻抗,为了抵消低噪声放大电路中呈现的容性阻抗,可采用包含电感元件的电感调整网络,与容性阻抗产生谐振,从而实现低噪声放大电路的阻抗匹配。
在一实施例中,如图3所示,电感调整网络包括第一调节电感L51、第二调节电感L52、第一调节开关M51和第二调节开关M52;第一调节电感L51,一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与第二调节电感L52相连;第二调节电感L52,一端与第一调节电感L51相连,另一端通过第二调节开关M52与接地端相连;第一调节开关M51,一端与第一调节电感L51和第二调节电感L52之间的连接节点相连,另一端与接地端相连。
作为一示例,电感调整网络一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与接地端相连,因此,串联的第一调节电感L51和第二调节电感L52中的一个需与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一个与接地端相连。本示例中,将第一调节电感L51的一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与第二调节电感L52相连,而第二调节电感L52通过第二调节开关M52与接地端相连,且第一调节电感L51和第二调节电感L52之间的连接节点通过第一调节开关M51与接地端相连。
一般来说,电路上并联的电感值越大,其所能抵消的并联的寄生电容越小。因此,在射频信号通过射频放大电路10、输出阻抗匹配电路20和衰减网络30进行处理时,其需要抵消的寄生电容为Coff1,此时,需断开第一调节开关M51,闭合第二调节开关M52,使得第一调节电感L51和第二调节电感L52串联后通过第二调节开关M52接地,使得第一调节电感L51和第二调节电感L52配合形成较大的电感值与寄生电容Coff1产生谐振,以实现阻抗匹配。在射频信号通过无源衰减通路40直接输入衰减网络30进行处理时,其所需抵消的寄生电容为Coff1+Coff2,此时,需闭合第一调节开关M51,断开第二调节开关M52,使得第一调节电感L51通过第一调节开关M51接地,使得第一调节电感L51所形成的较小的电感值与寄生电容Coff1+Coff2产生谐振,以实现阻抗匹配。
在一实施例中,如图4所示,电感调整网络包括并联设置的第一调节电感L51和第一可调电容C51;第一调节电感L51,一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与接地端相连;第一可调电容C51,一端连接在无源衰减通路40和第一调节电感L51的连接路径上,另一端与接地端相连。
其中,电感调整网络括并联设置的第一调节电感L51和第一可调电容C51,第一可调电容C51是指电容值可调整的电容。本示例中,在低噪声放大电路中,第一调节电感L51一端与无源衰减通路40和第二隔直电容C62之间的连接节点相连,另一端与接地端相连;而第一可调电容C51一端连接在无源衰减通路40和第一调节电感L51的连接路径上,另一端与接地端相连,可根据实际情况自主调整第一可调电容C51的电容值,以实现阻抗匹配。
一般来说,电路上并联的电感值越大,其所能抵消的寄生电容越小。因此,在射频信号通过射频放大电路10、输出阻抗匹配电路20和衰减网络30进行处理时,其需要抵消的寄生电容为Coff1,此时,需使第一可调电容C51调低其电容值,以使电感调整网络呈现较大的电感值,对寄生电容Coff1产生谐振,以实现阻抗匹配。在射频信号通过无源衰减通路40直接输入衰减网络30进行处理时,其所需抵消的寄生电容为Coff1+Coff2,此时,使第一可调电容C51调高其电容值,以使电感调整网络呈现较小的电感值,与寄生电容Coff1+Coff2产生谐振,以实现阻抗匹配。
在一实施例中,如图3和图4所示,射频放大电路10包括第一放大晶体管M11、第二放大晶体管M12、输入隔直电容C11、射频地电容C12和增益调节电感L11;第一放大晶体管M11的信号控制端通过输入隔直电容C11与信号输入端Vin相连,第一放大晶体管M11的第一端与第二放大晶体管M12的第二端相连,第一放大晶体管M11的第二端通过增益调节电感L11与接地端相连,第二放大晶体管M12的信号控制端通过射频地电容C12与接地端相连,第二放大晶体管M12的第一端与输出阻抗匹配电路20相连。
本示例中,信号输入端Vin输入的射频信号经过输入隔直电容C11发送给第一放大晶体管M11,利用输入隔直电容C11的隔直特性,将射频信号耦合至第一放大晶体管M11;射频信号经过第一放大晶体管M11和第二放大晶体管M12进行放大处理,且在第一放大晶体管M11和第二放大晶体管M12进行放大处理过程中,采用射频地电容C12与第二放大晶体管M12的信号控制端和接地端相连,实现射频到地的效果,采用增益调节电感L11与第一放大晶体管M11的第二端和接地端相连,以实现增益调节效果,从而保证放大后的射频信号的信号质量。第二放大晶体管M12的第一端与输出阻抗匹配电路20相连,可将放大后的射频信号输出至输出阻抗匹配电路20,利用输出阻抗匹配电路20实现阻抗匹配之后输出至衰减网络30进行衰减。
作为一示例,第一放大晶体管M11和第二放大晶体管M12可以为三极管,信号控制端为三极管的基极,第一端为三极管的集电极,第二端为三极管的发射极,可根据实际需求选择三极管作为放大晶体管。
作为另一示例,第一放大晶体管M11和第二放大晶体管M12可以为MOS管,信号控制端为MOS管的栅极,第一端为MOS管的漏极,第二端为MOS管的源极,可根据实际需求选择MOS管作为放大晶体管。
在一实施例中,如图3和图4所示,输出阻抗匹配电路20包括可调电容单元21和阻抗匹配单元22;可调电容单元21,一端与射频放大电路10相连,另一端与衰减网络30相连;阻抗匹配单元22,一端与供电端相连,另一端与射频放大电路10和可调电容单元21之间的连接节点相连。
在一实施例中,输出阻抗匹配电路20包括可调电容单元21和阻抗匹配单元22,可调电容单元21用于连接射频放大电路10和衰减网络30,以调整射频放大电路10和衰减网络30之间的电容值,从而与阻抗匹配单元22配合,以实现阻抗匹配。阻抗匹配单元22一端与供电端相连,另一端与射频放大电路10和可调电容单元21相连,使得阻抗匹配单元22与可调电容单元21并联,与可调电容单元21配合,实现阻抗匹配。
在一实施例中,如图5所示,可调电容单元21包括并联设置在射频放大电路10和衰减网络30之间的至少两个电容调节支路211/212/213;每一电容调节支路211/212/213包括电容选择开关M21/M22/M23和待选调节电容C21/C22/C23,电容选择开关M21/M22/M23的第一端作为可调电容单元21的输入端与射频放大电路10相连,电容选择开关M21/M22/M23的第二端与待选调节电容C21/C22/C23的第一端相连,待选调节电容C21/C22/C23的第二端作为可调电容单元21的输出端与衰减网络30相连。
本示例中,可调电容单元21包括并联设置在射频放大电路10和衰减网络30之间的至少两个电容调节支路211/212/213,每一电容调节支路211/212/213对应不同电容值,可根据选择确定接入射频放大电路10和衰减网络30之间的电容调节支路211/212/213,以确定接入射频放大电路10和衰减网络30之间的电容值。
本示例中,每一电容调节支路211/212/213包括串联的电容选择开关M21/M22/M23和待选调节电容C21/C22/C23,每一电容选择开关M21/M22/M23均包括信号控制端、第一端和第二端;且每一电容选择开关M21/M22/M23的第一端作为可调电容单元21的输入端与射频放大电路10相连,第二端与对应的待选调节电容C21/C22/C23相连,待选调节电容C21/C22/C23的第二端作为作为可调电容单元21的输出端与衰减网络30相连,可根据电容选择开关M21/M22/M23的信号控制端接收的控制信号,控制电容选择开关M21/M22/M23的导通和断开,以确定将特定的待选调节电容C21/C22/C23接入射频放大电路10和衰减网络30之间,从而实现调节射频放大电路10和衰减网络30之间的电容值的目的。
作为一示例,电容选择开关M21/M22/M23可以为三极管,信号控制端为三极管的基极,第一端为三极管的集电极,第二端为三极管的发射极,可根据实际需求选择三极管作为电容选择开关M21/M22/M23。
作为另一示例,电容选择开关M21/M22/M23可以为MOS管,信号控制端为MOS管的栅极,第一端为MOS管的漏极,第二端为MOS管的源极,可根据实际需求选择MOS管作为电容选择开关M21/M22/M23。
在一实施例中,如图3和图4所示,阻抗匹配单元22包括匹配电感L21和匹配电阻R21,匹配电感L21,一端与供电端相连,另一端与射频放大电路10和可调电容单元21之间的连接节点相连;匹配电阻R21,一端与供电端相连,另一端与射频放大电路10和可调电容单元21之间的连接节点相连,匹配电感L21和匹配电阻R21配合,以提供阻抗匹配。
在一实施例中,如图3和图4所示,无源衰减通路40包括串联的至少两个隔离开关M41/M42/M43;每一隔离开关M41/M42/M43包括信号控制端、第一端和第二端,相邻两个隔离开关M41/M42/M43的第一端和第二端相连,且第一个隔离开关M41的第一端与信号输入端Vin相连,最后一个隔离开关M43的第二端与阻抗调节网络50和第二隔直电容C62之间的连接节点相连。
本示例中,无源衰减通路40采用至少两个隔离开关M41/M42/M43串联而成,可提高电路的隔离度,防止射频信号干扰,以保障传输的射频信号的信号质量。可理解地,无源衰减通路40包括串联的至少两个隔离开关M41/M42/M43,每个隔离开关M41/M42/M43在工作过程中均会产生寄生电容Coff_mi,即无源衰减通路40产生的寄生电容Coff2为至少两个隔离开关M41/M42/M43对应的寄生电容Coff_mi的总和,图3和图4所示的示例中,寄生电容Coff2=Coff_m1+Coff_m2+Coff_m3。
作为一示例,隔离开关M41/M42/M43可以为三极管,信号控制端为三极管的基极,第一端为三极管的集电极,第二端为三极管的发射极,可根据实际需求选择三极管作为隔离开关M41/M42/M43。
作为另一示例,隔离开关M41/M42/M43可以为MOS管,信号控制端为MOS管的栅极,第一端为MOS管的漏极,第二端为MOS管的源极,可根据实际需求选择MOS管作为隔离开关M41/M42/M43。
在一实施例中,如图6所示,衰减网络30包括至少两个衰减单元31/32/33、至少两个单元选择开关M31/M32/M33和一个衰减选择开关M34;至少两个衰减单元31/32/33,串联设置在可调电容单元21和信号输出端Vout之间,形成串联衰减电路;每一单元选择开关M31/M32/M33与一衰减单元31/32/33并联;衰减选择开关M34与串联衰减电路并联。
其中,衰减单元31/32/33是指可以实现信号衰减的基本单元。本示例中,衰减网络30包括至少两个衰减单元31/32/33,至少两个衰减单元31/32/33串联设置在可调电容单元21和信号输出端Vout之间,形成串联衰减电路。一般来说,串联衰减电路中的至少两个衰减单元31/32/33的衰减频率可以相同,也可以不相同,可根据实际需求自主设置。
其中,单元选择开关M31/M32/M33是指与衰减单元31/32/33并联设置的开关,用于确定是否需要采用相应的衰减单元31/32/33对射频信号进行衰减处理。例如,在需要采用某一衰减单元31/32/33对射频信号进行衰减处理时,可控制单元选择开关M31/M32/M33断开,使得射频信号通过相应的衰减单元31/32/33进行衰减处理;在不需要采用某一衰减单元31/32/33对射频信号进行衰减处理时,可控制单元选择开关M31/M32/M33闭合,使得射频信号通过单元选择开关M31/M32/M33传输至后续电路而不通过衰减单元31/32/33进行衰减处理。
其中,衰减选择开关M34是指与串联衰减电路并联设置的开关,用于确定是否需要采用串联衰减电路对射频信号进行衰减处理。例如,在需要采用串联衰减电路对射频信号进行衰减处理时,可控制衰减选择开关M34断开,使得射频信号通过串联衰减电路进行衰减处理;在不需要对采用串联衰减电路对射频信号进行衰减处理时,可控制衰减选择开关M34闭合,使得射频信号通过衰减选择开关M34直接传输至信号输出端Vout而不通过串联衰减电路进行衰减处理。
可理解地,可以根据实际需求,通过组合控制衰减选择开关M34和至少两个单元选择开关M31/M32/M33的闭合和断开,以实现对射频信号进行不同程度的衰减,以满足实际需求,电路结构简单,成本较低。
在一实施例中,如图6所示,衰减单元31/32/33包括π型衰减网络、与π型衰减网络的输入端相连的第一选择开关和与π型衰减网络的输出端相连的第二选择开关。
本示例中,衰减单元31/32/33采用π型衰减网络进行衰减,具有成本低和结构简单的优点,用于实现对射频信号进行衰减,以达到增益调节的效果。可理解地,衰减单元31/32/33还包括与π型衰减网络的输入端相连的第一选择开关和与π型衰减网络的输出端相连的第二选择开关,即在π型衰减网络两端分别与两个选择开关相连,以使射频信号可以通过第一选择开关和第二选择开关输入至π型衰减网络进行衰减处理,以保证衰减效果,以便根据实际需要调节信号衰减程度。
例如,在单元选择开关M31和M33闭合,而单元选择开关M32断开时,需采用衰减单元32进行衰减,此时,与衰减单元32相邻的两个衰减单元31/33中的第一选择开关和第二选择开关需断开,以避免信号流入相邻的两个衰减单元31/33中。
作为一示例,π型衰减网络包括串联电阻、第一并联电阻和第二并联电阻;串联电阻设置在第一选择开关和第二选择开关之间;第一并联电阻一端与第一选择开关和串联电阻之间的连接节点相连,另一端与接地端相连;第二并联电阻一端与串联电阻和第二选择开关之间的连接节点相连,另一端与接地端相连。本示例中,串联电阻、第一并联电阻和第二并联电阻呈π型结构设置,结构简单且成本较低,可对射频信号进行衰减,具有滤波和阻抗匹配的效果。
在一实施例中,单元选择开关M31/M32/M33、衰减选择开关M34、第一选择开关和第二选择开关等选择开关均包括信号控制端、第一端和第二端,且其信号控制端各连接一个电阻相连,避免信号泄露到衰减选择开关M34的控制端。
作为一示例,单元选择开关M31/M32/M33、衰减选择开关M34、第一选择开关和第二选择开关等选择开关可以为三极管,信号控制端为三极管的基极,第一端为三极管的集电极,第二端为三极管的发射极,可根据实际需求选择三极管作为选择开关。
作为另一示例,单元选择开关M31/M32/M33、衰减选择开关M34、第一选择开关和第二选择开关等选择开关可以为MOS管,信号控制端为MOS管的栅极,第一端为MOS管的漏极,第二端为MOS管的源极,可根据实际需求选择MOS管作为选择开关。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种低噪声放大电路,其特征在于,包括射频放大电路、输出阻抗匹配电路、衰减网络、无源衰减通路和阻抗调节网络;
所述射频放大电路,一端与信号输入端相连,另一端与输出阻抗匹配电路相连;
所述输出阻抗匹配电路,一端与所述射频放大电路相连,另一端与所述衰减网络相连;
所述衰减网络,一端与所述输出阻抗匹配电路相连,另一端与信号输出端相连;
所述无源衰减通路,一端与所述信号输入端相连,另一端与所述输出阻抗匹配电路和所述衰减网络之间的连接节点相连;
所述阻抗调节网络,一端与所述无源衰减通路以及所述输出阻抗匹配电路和所述衰减网络之间的连接节点相连,另一端与接地端相连;
所述阻抗调节网络,被配置为在所述无源衰减通路断开时,与所述衰减网络产生的寄生电容产生谐振,在所述无源衰减通路闭合时,与所述衰减网络和所述无源衰减通路产生的寄生电容产生谐振,以实现阻抗匹配。
2.如权利要求1所述的低噪声放大电路,其特征在于,所述阻抗调节网络为电感调整网络。
3.如权利要求1所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述输出阻抗匹配电路包括可调电容单元和阻抗匹配单元;
所述可调电容单元,一端与所述射频放大电路相连,另一端与所述衰减网络相连;
所述阻抗匹配单元,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连。
4.如权利要求3所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述可调电容单元包括并联设置在所述射频放大电路和所述衰减网络之间的至少两个电容调节支路;
每一所述电容调节支路包括电容选择开关和待选调节电容,所述电容选择开关的第一端作为所述可调电容单元的输入端与所述射频放大电路相连,所述电容选择开关的第二端与所述待选调节电容的第一端相连,所述待选调节电容的第二端作为所述可调电容单元的输出端与所述衰减网络相连。
5.如权利要求3所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述阻抗匹配单元包括匹配电感和匹配电阻;
所述匹配电感,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连;
所述匹配电阻,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连。
6.如权利要求1所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述衰减网络包括至少两个衰减单元、至少两个单元选择开关和一个衰减选择开关;所述至少两个衰减单元,串联设置在所述输出阻抗匹配电路和所述信号输出端之间,形成串联衰减电路;每一所述单元选择开关与一所述衰减单元并联;所述衰减选择开关与所述串联衰减电路并联。
7.一种低噪声放大电路,其特征在于,包括射频放大电路、输出阻抗匹配电路、衰减网络、无源衰减通路和阻抗调节网络;
所述射频放大电路,一端与信号输入端相连,另一端与输出阻抗匹配电路相连;
所述输出阻抗匹配电路,一端与所述射频放大电路相连,另一端与所述衰减网络相连;
所述衰减网络,一端与所述输出阻抗匹配电路相连,另一端与信号输出端相连;
所述无源衰减通路,一端通过第一隔直电容与所述信号输入端相连,另一端通过第二隔直电容与所述输出阻抗匹配电路和所述衰减网络之间的连接节点相连;
所述阻抗调节网络,一端与所述无源衰减通路和所述第二隔直电容之间的连接节点相连,另一端与接地端相连;
所述阻抗调节网络,被配置为在所述无源衰减通路断开时,与所述衰减网络产生的寄生电容产生谐振,在所述无源衰减通路闭合时,与所述衰减网络和所述无源衰减通路产生的寄生电容产生谐振,以实现阻抗匹配。
8.如权利要求7所述的低噪声放大电路,其特征在于,所述阻抗调节网络为电感调整网络。
9.如权利要求8所述的低噪声放大电路,其特征在于,所述电感调整网络包括第一调节电感、第二调节电感、第一调节开关和第二调节开关;
所述第一调节电感,一端与所述无源衰减通路和所述第二隔直电容相连,另一端与所述第二调节电感相连;
所述第二调节电感,一端与所述第一调节电感相连,另一端通过所述第二调节开关与接地端相连;
所述第一调节开关,一端与所述第一调节电感和所述第二调节电感之间的连接节点相连,另一端与接地端相连。
10.如权利要求8所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述电感调整网络包括并联设置的第一调节电感和第一可调电容;
所述第一调节电感,一端与所述无源衰减通路和所述第二隔直电容相连,另一端与接地端相连;
所述第一可调电容,一端连接在所述无源衰减通路和所述第一调节电感的连接路径上,另一端与接地端相连。
11.如权利要求7所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述无源衰减通路包括串联的至少两个隔离开关;
每一隔离开关包括信号控制端、第一端和第二端,相邻两个隔离开关的第一端和第二端相连,且第一个所述隔离开关的第一端与所述信号输入端相连,最后一个所述隔离开关的第二端与所述阻抗调节网络和所述第二隔直电容相连。
12.如权利要求7所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述输出阻抗匹配电路包括可调电容单元和阻抗匹配单元;
所述可调电容单元,一端与所述射频放大电路相连,另一端与所述衰减网络相连;
所述阻抗匹配单元,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连。
13.如权利要求12所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述可调电容单元包括并联设置在所述射频放大电路和所述衰减网络之间的至少两个电容调节支路;
每一所述电容调节支路包括电容选择开关和待选调节电容,所述电容选择开关的第一端作为所述可调电容单元的输入端与所述射频放大电路相连,所述电容选择开关的第二端与所述待选调节电容的第一端相连,所述待选调节电容的第二端作为所述可调电容单元的输出端与所述衰减网络相连。
14.如权利要求12所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述阻抗匹配单元包括匹配电感和匹配电阻;
所述匹配电感,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连;
所述匹配电阻,一端与供电端相连,另一端与所述射频放大电路和所述可调电容单元之间的连接节点相连。
15.如权利要求7所述的低噪声放大电路,其特征在于,其特征在于,所述衰减网络包括至少两个衰减单元、至少两个单元选择开关和一个衰减选择开关;所述至少两个衰减单元,串联设置在所述输出阻抗匹配电路和所述信号输出端之间,形成串联衰减电路;每一所述单元选择开关与一所述衰减单元并联;所述衰减选择开关与所述串联衰减电路并联。
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