CN113037232A - 一种带bypass通路的射频放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带BYPASS通路的射频放大器，包括射频放大通路及并联在其两端的BYPASS通路，当射频放大通路工作时，BYPASS通路关闭；射频放大通路关闭时，BYPASS通路导通；所述射频放大通路和BYPASS通路共用同一个输入匹配网络。通过本方案的实施，可以实现射频放大器的BYPASS功能，而不影响放大器的主要技术指标；同时放大器的输入、输出匹配网络对BYPASS通路的影响也被降到最低，在BYPASS通路，能根据需求实现‑3～‑8dB的插入损耗，以及‑10dB左右的回波损耗，很好地满足射频系统的应用需求。

Description

一种带BYPASS通路的射频放大器
技术领域
本发明属于射频放大器电路结构领域，具体涉及一种带BYPASS通路的射频放大器。
背景技术
射频放大器是一种将微小的射频信号的幅值放大到适合中频电路处理的器件。在4G、5G通信系统中当手持终端离基站很近时，接收到的信号较大，此时的信号大小适合直接变频到低中频进行进一步的信号处理，因此需要BYPASS电路将射频信号直接从输入短路至输出。
现有技术中具有BYPASS电路的射频放大器结构复杂，实施起来占有较大的芯片面积或对不同频率适应性较差，需要重新调整匹配结构等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种带BYPASS通路的射频放大器，解决了现有技术中射频放大器不同频率适应性差且结构复杂的问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种带BYPASS通路的射频放大器，包括射频放大通路及并联在其两端的BYPASS通路，当射频放大通路工作时，BYPASS通路关闭；射频放大通路关闭时，BYPASS通路导通；所述射频放大通路和BYPASS通路共用同一个输入匹配网络。
射频放大通路包括射频放大器、输入端开关、输出端开关，BYPASS通路包括BYPASS开关；所有的开关均各自连接一个隔直匹配电容。
所述输入端开关、输出端开关、BYPASS开关均包括至少一个开关管。
所述输入端开关、输出端开关、BYPASS开关可选择性地包括3个开关管，其中，两个开关管组成串联支路，另一个开关管组成并联支路，串联支路和并联支路互补导通。
每个开关管均为一个或多个开关管组成的串联结构。
射频放大器包括多种配置形式，不限于单管或共源共栅结构，单级放大或多级放大结构。
所述输入匹配网络为一个片外电感。
射频放大通路的输出端还包括匹配电感，与输出端隔直匹配电容构成输出端匹配网络。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、通过本方案的实施，可以实现射频放大器的BYPASS功能，而不影响放大器的主要技术指标；同时放大器的输入、输出匹配网络对BYPASS通路的影响也被降到最低，在BYPASS通路，能根据需求实现不同要求的插入损耗，以及-10dB左右的回波损耗，实施简单而且占用较小芯片面积，很好地满足射频系统的应用需求。
2、该电路可以根据需要的损耗与隔离需要的考虑，配置成多种形式。
3、该电路可以应用于CMOS射频低噪声放大器(CMOS LNA)或驱动放大器(CMOS RFdriver)或功率放大器(CMOS RF Power Amplifier)，频率不限于射频，或微波，或毫米波。
4、该电路的工艺适用于但不限于BiCMOS、CMOS SOI、GaAs pHEMT、GaN HEMT。
5、该电路结构能适应于各个频段且实施起来简单，占用较小芯片面积。
附图说明
图1为本发明带BYPASS通路的射频放大器的电路结构图。
图2为本发明带BYPASS通路的射频放大器的开关网络电路结构图。
图3为本发明多个单管串联组成的开关管电路结构图。
其中，图中的标识为：100-输入匹配网络；101-射频放大通路输入端开关管；102-射频放大通路输入端隔直电容；103-射频放大器；104-射频放大器输出匹配电感；105-射频放大通路输出端隔直电容；106-射频放大通路输出端开关管；107-BYPASS通路开关管；108-BYPASS通路隔直电容；200～202、300～30x-组成开关网络的单管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。
一种带BYPASS通路的射频放大器，包括射频放大通路及并联在其两端的BYPASS通路，当射频放大通路工作时，BYPASS通路关闭；射频放大通路关闭时，BYPASS通路导通；所述射频放大通路和BYPASS通路共用同一个输入匹配网络。
放大器输入端、输出端与BYPASS通路各有一个开关，并有一个串联电容；通过电容来调整或匹配输入、输出驻波；通过开关的数量或结构来提高闭合时的隔离以及导通时的插入损耗。放大通路与BYPASS通路共用输入匹配网络。
具体实施例一，如图1所示，
一种带BYPASS通路的射频放大器，包括射频放大通路及并联在其两端的BYPASS通路，射频放大通路和BYPASS通路共用输入匹配网络100，射频放大通路包括射频放大器103、输入端开关管101以及与其连接的隔直匹配电容102、输出端开关管106以及与其连接的隔直匹配电容105，BYPASS通路包括BYPASS开关管107以及与其连接的隔直匹配电容108；射频放大器103还连接匹配电感104，与射频放大通路输出端隔直匹配电容105构成输出匹配网络。
开关管101、106和107均为单个开关管的形式。
该实施例射频放大器的工作原理及工作过程如下：
开关管101、106始终处于同步开关状态，即控制开关管101、106同时导通，或者同时截止；当开关管101、106处于导通(ON)状态时，放大器也开启，此时放大通路工作，射频输入信号被放大，开关管107关闭(OFF)，BYPASS通路不工作；
当开关管101、106处于关闭(OFF)状态时，放大器也关闭，此时放大通路不工作，而开关管107处于导通状态(ON)，射频输入信号通过BYPASS通路到输出。
具体实施例二，如图2所示，
该实施例的射频放大器电路的主体结构和实施例一相同，不同的地方在于采用图2的电路结构代替图1中任一个开关管，图2中，开关管200、201构成串联支路，开关管202构成并联支路。
该实施例射频放大器的工作原理及工作过程如下：
当开关管200与201开启时，开关管202为闭合状态；当开关管200与201闭合时，开关管202为开启状态；开关管200与201的栅极、开关管202的栅极可以由两个反向器产生的正反逻辑电平控制。
采用该实施例的结构，具有如下优点：
BYAPASS支路实施该结构，则可以增大BYPASS支路的插入损耗，从而满足射频接受系统需求，同时增加了输入端口与输出端口的隔离，使得在放大通路工作时BYPASS电容108对放大通路的影响更小。
具体实施例三，如图3所示，
该实施例的射频放大器电路的主体结构可以和实施例一或实施例二相同，不同的地方在于采用图3的电路结构代替图1或图2中任一个开关管，图3中，开关管300、301、…、30x为串联的多个单管，其中，x为大于1的整数。
该实施例射频放大器的工作原理及工作过程如下：
由多个单管组成的串联支路，其所有单管的栅极均由同一个控制信号控制开启或关闭状态，在关闭时多个串联的单管构成的开关可以提供更高的隔离。
采用该实施例的结构，具有如下优点：
BYAPASS支路增加开关管串联单管的个数，则可以增大BYPASS支路的插入损耗，从而满足射频接受系统需求，同时增加了输入端口与输出端口的隔离，使得在放大通路工作时BYPASS电容108对放大通路的影响更小。
上述实施例中，输入匹配网络100可以为一个片外电感。
射频放大器103可以有多种配置形式，不限于单管或者Cascode(共源共栅)结构，单级放大或多级放大结构等。
开关管101、106、107可以有多种配置形式，根据需要的损耗与隔离需要的考虑，可以配置成图二和图三的结构。
通过本方案的实施，可以实现射频放大器的BYPASS功能，而不影响放大器的主要技术指标；同时放大器的输入、输出匹配网络对BYPASS通路的影响也被降到最低，在BYPASS通路，能根据需求实现不同要求的插入损耗，以及-10dB左右的回波损耗，很好地满足射频系统的应用需求。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (8)

1.一种带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：包括射频放大通路及并联在其两端的BYPASS通路，当射频放大通路工作时，BYPASS通路关闭；射频放大通路关闭时，BYPASS通路导通；所述射频放大通路和BYPASS通路共用同一个输入匹配网络。
2.根据权利要求1所述的带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：射频放大通路包括射频放大器、输入端开关、输出端开关，BYPASS通路包括BYPASS开关；所有的开关均各自连接一个隔直匹配电容。
3.根据权利要求2所述的带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：所述输入端开关、输出端开关、BYPASS开关均包括至少一个开关管。
4.根据权利要求3所述的带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：所述输入端开关、输出端开关、BYPASS开关可选择性地包括3个开关管，其中，两个开关管组成串联支路，另一个开关管组成并联支路，串联支路和并联支路互补导通。
5.根据权利要求4所述的带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：每个开关管均为一个或多个开关管组成的串联结构。
6.根据权利要求2所述的带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：射频放大器包括多种配置形式，不限于单管或共源共栅结构，单级放大或多级放大结构。
7.根据权利要求1所述的带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：所述输入匹配网络为一个片外电感。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的带BYPASS通路的射频放大器，其特征在于：射频放大通路的输出端还包括匹配电感，与输出端隔直匹配电容构成输出端匹配网络。
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