CN115412123B - 一种射频前端电路及无线通信芯片 - Google Patents

一种射频前端电路及无线通信芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN115412123B
CN115412123B CN202211056387.3A CN202211056387A CN115412123B CN 115412123 B CN115412123 B CN 115412123B CN 202211056387 A CN202211056387 A CN 202211056387A CN 115412123 B CN115412123 B CN 115412123B
Authority
CN
China
Prior art keywords
radio frequency
switch
nmos tube
transformer
noise amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211056387.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115412123A (zh
Inventor
吴泽森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Zhaotong Microelectronics Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Zhaotong Microelectronics Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Zhaotong Microelectronics Co ltd filed Critical Hangzhou Zhaotong Microelectronics Co ltd
Priority to CN202211056387.3A priority Critical patent/CN115412123B/zh
Publication of CN115412123A publication Critical patent/CN115412123A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115412123B publication Critical patent/CN115412123B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/44—Transmit/receive switching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本申请公开了一种射频前端电路及无线通信芯片，涉及集成电路技术领域，用于实现射频信号的收发，针对目前的射频前端电路使用到过多电感，增加了芯片的设计难度，也不利于成本控制的问题，提供了一种射频前端电路，通过开关的设置使得射频前端电路可以分为发射模式和接收模式分开进行工作，从而在使用变压器作为功率放大电路或低噪声放大电路的一部分时，不会产生冲突，可以共用一个变压器，从而节省了不必要的元件，本申请与现有常见的射频前端电路相比，只有一个片上变压器，节省了一个片上电感和一个片上巴伦，从而大大减少了对无线通信芯片面积的占用，使得芯片可以向更小型化的趋势发展，同时也节省了流片成本。

Description

一种射频前端电路及无线通信芯片
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种射频前端电路及无线通信芯片。
背景技术
随着电子技术的快速发展，互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)随之普及，很多变压器和电感都集成到射频前端电路内部。但是，变压器和电感集成到电路内部仍然会占用很大的面积，增加了设计和流片的成本。
常用的射频前端电路如图1所示，包括：变压器T1、电感T2、巴伦T3，以及功率放大器(Power Amplifier，PA)、低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)和天线ant。这样就使用到了三个电感T1、T2和T3，大大占用了芯片的面积，不利于实际应用中对成本的控制，也增加了芯片电路设计的难度。
所以，现在本领域的技术人员亟需要一种射频前端电路，解决目前的射频前端电路使用到过多电感，增加了芯片的设计难度，也不利于成本控制的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种射频前端电路及无线通信芯片，解决目前的射频前端电路使用到过多电感，增加了芯片的设计难度，也不利于成本控制的问题。
一种射频前端电路，包括：功率放大器、低噪声放大器、变压器、天线、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；
功率放大器的第一输入端和第二输入端用于接入输入信号，功率放大器的第一输出端与变压器第一侧的第一端连接，功率放大器的第二输出端与变压器第一侧的第二端连接；
低噪声放大器的输入端通过第一开关与天线和变压器第二侧的第一端连接，低噪声放大器的输出端与变压器第二侧的第二端连接，并通过第二开关与功率放大器共地；
变压器第一侧的两端还作为差分信号输出端，并分别通过第三开关和第四开关接地，变压器第一侧的中心抽头与功率放大器的电源正极连接。
优选的，低噪声放大器包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NMOS管、第一电容、第一电阻和偏置电流源；
第一PMOS管的栅极与第一电容的第一端连接，其公共端作为低噪声放大器的输入端，第一PMOS管的漏极与第一NMOS管的漏极连接，其公共端作为低噪声放大器的输出端，第一PMOS管的源极与第二PMOS管的漏极连接；
第二PMOS管的源极与为低噪声放大器供电的电源正极连接，第二PMOS管的栅极与第三PMOS管的栅极连接；
第三PMOS管的源极与偏置电流源连接；
第一电容的第二端与第一电阻的第一端和第一NMOS管的栅极连接；
第一电阻的第二端与低噪声放大器的基准电压连接；
第一NMOS管的源极与为低噪声放大器供电的电源负极连接。
优选的，低噪声放大器的等效输入阻抗为50欧姆。
优选的，低噪声放大器的输入端和输出端之间接入有复阻抗，且满足第一公式；
其中，第一公式为：
Zin为等效输入阻抗，gm为第一NMOS管的跨导，Rout为低噪声放大器的等效输出阻抗，Zf为复阻抗。
优选的，功率放大器包括：第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管；
第二NMOS管和第三NMOS管的漏极作为功率放大器的两个输出端，第二NMOS管和第三NMOS管的栅极与功率放大器的基准电压连接，第二NMOS管的源极与第四NMOS管的漏极连接，第三NMOS管的源极与第五NMOS管的漏极连接；
第四NMOS管和第五NMOS管的栅极作为功率放大器的两个输入端，第四NMOS管和第五NMOS管的源极接地。
优选的，还包括：第一匹配电容；
第一匹配电容并联于低噪声放大器的输入端和输出端之间。
优选的，还包括：第二匹配电容和第三匹配电容；
第二匹配电容设置于第三开关与地之间，第三匹配电容设置于第四开关与地之间。
优选的，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关为MOS管，MOS管的栅极与控制器连接，用于控制MOS管的通断。
优选的，还包括：隔直电容；天线通过隔直电容与第一开关和变压器第二侧的第一端连接。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种无线通信芯片，包括上述的射频前端电路。
本申请提供的一种射频前端电路，当第一开关闭合、其余开关断开时，射频前端电路工作在接收模式下，此时天线接收到射频信号，通过低噪声放大器、变压器组成的低噪声放大电路实现低噪声放大，从而产生低噪声放大后的输出信号输出。而当第一开关断开、其余开关闭合时，射频前端电路工作在发射模式下，此时通过由功率放大器、变压器组成的功率放大电路将接收到的射频信号进行放大，并由天线发送出去，实现射频信号的放大发射。综上所述，本申请所提供的一种射频前端电路，通过开关的设置使得射频前端电路可以分为发射模式和接收模式分开进行工作，从而在使用变压器作为功率放大电路或低噪声放大电路的一部分时，不会产生冲突，可以共用一个变压器，从而节省了不必要的元件，本申请与现有常见的射频前端电路相比，只有一个片上变压器，节省了一个片上电感和一个片上巴伦，从而大大减少了对无线通信芯片面积的占用，使得芯片可以向更小型化的趋势发展，同时也节省了流片成本。
本申请提供的无线通信芯片，与上述射频前端电路对应，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有一种常见的射频前端电路的电路图；
图2为本发明提供的一种射频前端电路的电路图；
图3为本发明提供的一种射频前端电路工作在接收模式的电路图；
图4为本发明提供的一种射频前端电路工作在发射模式的电路图；
图5为本发明提供的一种低噪声放大器的电路图；
图6为本发明提供的一种低噪声放大器实现噪声消减的原理图；
图7为本发明提供的一种低噪声放大器的阻抗等效模型图；
图8为本发明提供的一种功率放大器的电路图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种射频前端电路及无线通信芯片。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
射频前端收发电路作为无线通信芯片中极其重要的一部分，直接决定着收发通信功能的质量。而在射频前端电路中，电感和变压器都是必不可少的无源器件。在以前的设计中，由于技术上的局限性，通常将电感和变压器设置在片外，为射频前端收发电路的使用和设计带来种种不便。如今随着CMOS的普及，很多变压器和电感都集成到射频前端电路内部，也即片上变压器以及片上电感。
但是，这种将变压器和电感集成到芯片内部的方式又会占用很大一部分的芯片面积，从而导致设计和流片成本的增加。例如图1中所示的一种现有常见的射频前端电路，除去包括功率放大器PA、低噪声放大器LNA和天线ant之外，还包括一个变压器T1、一个电感T2和一个巴伦T3。
变压器T1为功率放大器PA的匹配电路中所使用的变压器，用于满足功率放大器PA的输出阻抗需要匹配到满足功率以及对线性度的较高需求；电感T2则为低噪声放大器LNA的匹配电路中的电感，用于为低噪声放大器LNA提供输入匹配；巴伦T3为低噪声放大器LNA单端转差分所使用到的电感。
在图1中所示的现有射频前端电路的电路结构中，变压器T1、电感T2和巴伦T3是必不可少的，所以现在亟需一种新的射频前端电路解决对芯片占用面积大的问题。
本申请提供一种射频前端电路，如图2所示，包括：功率放大器PA、低噪声放大器LNA、变压器T、天线ant、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4；
功率放大器PA的第一输入端PA_IN_N和第二输入端PA_IN_P用于接入输入信号，功率放大器PA的第一输出端PA_OUT_N与变压器T第一侧的第一端连接，功率放大器PA的第二输出端PA_OUT_P与变压器T第一侧的第二端连接；
低噪声放大器LNA的输入端LNA_Vin通过第一开关S1与天线ant和变压器T第二侧的第一端连接，低噪声放大器LNA的输出端LNA_Vout与变压器T第二侧的第二端连接，并通过第二开关S2与功率放大器PA共地AVSS；
变压器T第一侧的两端还作为差分信号输出端(LNA_OUT_N和LNA_OUT_P)，并分别通过第三开关S3和第四开关S4接地AVSS，变压器T第一侧的中心抽头与功率放大器PA的电源正极AVDD_PA连接。
本申请所提供的一种射频前端电路存在两种工作模式：
如图3所示，当第一开关S1闭合、其余开关断开时，射频前端电路工作在接收模式，用于通过天线ant接收外界发送的射频信号。用虚线框框出的电路部分为此时射频前端电路工作的电路部分。当天线ant接收到外界发送的射频信号后，通过由低噪声放大器LNA和变压器T所组成的低噪声放大电路实现射频信号的低噪声放大，并通过输出端输出，完成射频前端电路接收射频信号的功能。
如图4所示，当第一开关S1断开、其余开关闭合时，射频前端电路工作在发射模式，用于通过天线ant向外界发射射频信号。用虚线框框出的电路部分为此时射频前端电路工作的电路部分。具体的，功率放大器PA的输入端接收到待发射的射频信号，通过由功率放大器PA和变压器T组成的功率放大电路之后，将射频信号放大，输出到天线ant，通过天线ant实现射频信号的发射，完成射频前端电路发送射频信号的功能。
需要说明的是，本申请不限制于上述开关的型号、种类等，能够实现根据工作模式的需要进行相应开关的通断即可，但考虑到射频前端电路的应用环境是在无线通信中使用，且多集成在无线通信芯片内部，开关一般选用符合实际需求的电子开关，具体选中何种种类的电子开关，根据实际无线通信芯片的电路设计决定，常见的开关选型为使用MOS管作为上述的第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4。并且，上述开关的控制可由无线通信芯片中起控制作用的控制器实现，也可由其他其控制功能的装置或设备实现，本实施例对此不做限制。同样的，本实施例也未对功率放大器PA、低噪声放大器LNA的种类、型号以及其具体的电路结构作出限制，满足能够实现相应的功能即可。
本申请提供的一种射频前端电路，通过设置第一开关S1到第四开关S4四个开关，实现将射频前端电路分为接收模式和发送模式两种模式，对于射频信号的接收和发送功能分别由两种工作模式完成，使得两种工作模式可以共用同一个变压器T实现其功能，从而减少现有射频前端电路中无源器件的数量。在实际实施中，目前常见的射频前端电路至少需要一个片上变压器T1、一个片上电感T2和一个片上巴伦T3，也即相当于使用了三个电感。而本申请所提供的射频前端电路，通过复用变压器T，仅使用一个变压器即可完成射频信号的收发，也即仅需使用一个电感，大大降低了无线通信芯片中电感的数量，减少了芯片面积的占用，从而更有利于芯片设计的小型化以及流片成本的控制。
由上述实施例可知，本申请虽然并未限制低噪声放大器LNA和功率放大器PA的具体实施方式，但出于更进一步说明本申请所提供的射频前端电路是如何通过变压器T的复用实现减少射频前端电路减少电感使用从而节省芯片面积的效果，本实施例提供低噪声放大器LNA的一种可能的实施方式，如图5所示，低噪声放大器LNA包括：第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第一NMOS管NM1、第一电容C1、第一电阻R1和偏置电流源ib；
第一PMOS管PM1的栅极与第一电容C1的第一端连接，其公共端作为低噪声放大器LNA的输入端LNA_Vin，第一PMOS管PM1的漏极与第一NMOS管NM1的漏极连接，其公共端作为低噪声放大器LNA的输出端LNA_Vout，第一PMOS管PM1的源极与第二PMOS管PM2的漏极连接；
第二PMOS管PM2的源极与为低噪声放大器LNA供电的电源正极AVDD_LNA连接，第二PMOS管PM2的栅极与第三PMOS管PM3的栅极连接；
第三PMOS管PM3的源极与偏置电流源ib连接；
第一电容C1的第二端与第一电阻R1的第一端和第一NMOS管NM1的栅极连接；
第一电阻R1的第二端与低噪声放大器LNA的基准电压VB1连接；
第一NMOS管NM1的源极与为低噪声放大器LNA供电的电源负极AVSS_LNA连接。
由上述实施例可以清楚的知道，射频前端电路对于低噪声放大器LNA的使用自然是输出信号的噪声越低越好。而在实际应用中，噪声的主要来源是MOS管的沟道电流，因此噪声源主要为MOS管。
MOS：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET，金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管。
于本实施例的射频前端电路，对于噪声的削减原理如图6所示，其中，虚线有向线段为射频信号的放大传播路径；变压器T的第一侧相当于一个电感L1，变压器T的第二侧相当于一个电感L2。
由图6可以看出，射频信号在沿虚线路径经过第一PMOS管PM1和第一NMOS管NM1进行放大后，在输出端(也即通过MOS管放大信号的信号输出端，具体为第一NMOS管NM1和第一PMOS管PM1的漏极)发生了180°的相位反转，根据虚线路径的方向，可近似看成射频信号在电感L2是从下端输入、从上端输出，也即在电感L2的输入端，射频信号存在180°的相位变化，经过变压器T后实现差分变化，同时实现信号增强的效果。
而对于来自于MOS管的噪声而言，噪声电流在电感L2的两端形成的是相位相同的噪声电流，因此在经过变压器T的变换后，形成相互抵消的噪声电压，进而实现噪声消除的目的。由此可知，本实施例所提供的一种射频前端电路同样是通过复用变压器T(主要是复用变压器T第二侧的电感L2)来实现噪声消除，实现消减现有射频前端电路中的片上电感L2的效果。
还需要说明的是，图6中通过虚线并联在第一PMOS管PM1的栅极和漏极之间，以及第一NMOS管NM1的栅极和漏极之间的电容(C_gd_P和C_gd_N)为寄生电容，虚线代表寄生电容在实际电路中不存在，在电路图上相当于此处有一个电容。
以及，在本实施例所提供的这种低噪声放大器LNA结构下，复用变压器T的第二侧电感L2实现现有的片上巴伦T3的作用，可以实现射频信号的单端转差分。需要说明的是，本实施例仅为一种实现通过复用变压器T实现噪声消减以及单端转差分的优选实施方案，并不限制于低噪声放大器LNA仅能为上述的一种电路结构。
同样的，为提高低噪声放大器LNA的低噪声放大效果，本实施例还提供一种优选的实施方案：低噪声放大器LNA的等效输入阻抗为50欧姆。
进一步的，建立低噪声放大器LNA的等效阻抗模型，如图7所示，虚线框出的Zf表示由等效电感Leq、等效电容Ceq和等效电阻Req并联形成的复阻抗Zf，Rout表示低噪声放大器LNA的等效输出阻抗。低噪声放大器LNA可通过如下公式实现另等效输入阻抗为50欧姆：
其中，Zin为等效输入阻抗，gm为第一NMOS管NM1的跨导，Rout为低噪声放大器LNA的等效输出阻抗，Zf为复阻抗。
通过上述公式，调整低噪声放大器LNA的各项参数，使得输入阻抗满足50欧姆的阻抗匹配要求。在实现上述阻抗匹配要求后，射频信号从低噪声放大器LNA的输入端输入，在放大并经过变压器T后，可以实现更好的低噪声放大效果。
由上述可知，本实施例所提供的一种低噪声放大器LNA的结构除去通过复用变压器T(主要是复用变压器T第二侧的电感L2)来实现单端转差分的目的，相对于现有的射频前端电路而言，也即是通过复用变压器T来代替原有片上巴伦T3的作用，实现射频前端电路中所使用电感的数量的进一步消减。还通过在变压器T的第二侧进行输入阻抗的匹配，使得低噪声放大器在与变压器T等器件共同组成低噪声放大电路时，可以获得更好的低噪声放大效果，使天线接收到的射频信号更能符合实际工程需要，提高了本申请所提供的射频前端电路的性能。
容易理解的是，噪声的消除利用了射频信号经由NMOS管和PMOS管的分别放大后在变压器T一侧(也即电感L2)的输入端形成相位差为180°的相位关系，所以在经由变压器T放大后可以实现信号增强的效果，而由MOS管沟道电流产生的噪声电流于变压器T一侧的输入端形成相位相同的噪声电路，经变压器T放大后便形成相互消减的噪声电压，从而实现噪声消除的效果。所以只要能够实现使射频信号在变压器T一侧输入端的相位差为180°，而MOS管的沟道电流于变压器T一侧输入端的相位相同的电路结构，都可以实现本申请复用变压器T以代替现有的片上电感T2的效果。且这种低噪声的放大效果在变压器T的第二侧(L2侧)满足50欧姆阻抗匹配时得到更好地保证。
本实施例提供的优选方案提供了低噪声放大器LNA的几种可能的实施方案，分别实现了对噪声的消减效果的提升以及单端转差分。并且，上述的效果都是通过复用变压器T来实现的，因此本申请所提供的射频前端电路相比于目前通过片上电感T2和片上巴伦T3来实现的方式，能够大大减少所需电感的数量，仅通过一个变压器T，便可实现原本一个变压器T1、一个电感T2和一个巴伦T3的全部作用，更有利于无线通信芯片设计的小型化，以及芯片流片成本的控制。进一步的，当变压器T第二侧(L2侧)的等效输入阻抗满足50欧姆阻抗匹配时，能实现更好的噪声消减效果，使得通过本实施例所提供的射频前端电路接收的射频信号可以更好地适应实际需要。
为进一步说明本申请所提供的一种射频前端电路，本实施例还提供一种功率放大器PA具体实施方式的优选方案，如图8所示，上述的功率放大器PA包括：第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4和第五NMOS管NM5；
第二NMOS管NM2和第三NMOS管NM3的漏极作为功率放大器PA的两个输出端(PA_out_N和PA_out_P)，第二NMOS管NM2和第三NMOS管NM3的栅极与功率放大器PA的基准电压VB2连接，第二NMOS管NM2的源极与第四NMOS管NM4的漏极连接，第三NMOS管NM3的源极与第五NMOS管NM5的漏极连接；
第四NMOS管NM4和第五NMOS管NM5的栅极作为功率放大器PA的两个输入端(PA_in_N和PA_in_P)，第四NMOS管NM4和第五NMOS管NM5的源极接地。
本实施例所提供的一种功率放大器的可能实施方案，电路结构更适合于差分信号，所进行放大的功率也更大，对于射频前端电路所应用的场景更为贴合，从而更好地满足用户对于射频信号的功率放大需求，使应用了本方案功率放大器的射频前端电路更具有竞争力。
另外，本实施例还提供一种优选的实施方案，如图2所示，上述的射频前端电路还包括：第一匹配电容C2。
第一匹配电容C2并联于低噪声放大器LNA的输入端和输出端之间，用于为配合变压器T实现射频信号的放大。
由上述实施例可知，上述通过利用变压器第二侧电感L2满足50欧姆阻抗匹配，以实现提高低噪声放大效果的目的。为满足功率和线性度较好的需求，需要变压器T实现阻抗的实部变化。但为了更好的匹配性能，还需要对射频信号的虚部进行调整，也即本实施例所添加的匹配电容的作用，用于配合变压器T，以实现更好的射频信号放大效果。
本实施例所提供的第一匹配电容C2，是当上述的射频前端电路工作在接收模式时，用于配合变压器T所使用的匹配电容。如图3所示，第一匹配电容C2与变压器T和低噪声放大器LNA共同组成低噪声放大电路，将天线ant接收到的射频信号进行放大，并从输出端输出，实现接收射频信号的功能。
相应的，当上述的射频前端电路工作在发射模式时，本实施例还提供一种优选的实施方案，上述的射频前端电路还包括：第二匹配电容C3和第三匹配电容C4；
第二匹配电容C3设置于第三开关S3与地AVSS之间，第三匹配电容C4设置于第四开关S4与地AVSS之间。
与上述同理，第二匹配电容C3和第三匹配电容C4是在射频前端电路的第一开关S1断开、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4闭合处于发射模式时，功率放大器PA的匹配电容。也即如图4所示，射频前端电路在处于发射模式时，功率放大器PA、变压器T、第二匹配电容C3和第三匹配电容C4相当于组成一个功率放大电路，对功率放大器PA输入端接收到的射频信号进行放大处理，并通过天线ant发射出去，实现射频信号的发射。
上述的实施例通过分别添加对应的匹配电容，使得本申请的射频前端电路在处于接收模式或发射模式时，相应工作的部分电路都能够得到更好的放大效果。例如第一匹配电容C2用于匹配接收模式下的低噪声放大器LNA，与变压器T一同组成放大效果更好的低噪声放大电路，实现接收信号的放大；而第二匹配电容C3和第三匹配电容C4则用于匹配发射模式下的功率放大器PA，与变压器T一同组成放大效果更好的功率放大电路，实现待发射信号的放大。
同样的，为了使天线ant的收发信号功能更优，本实施例还提供一种优选的实施方案，如图2所示，上述的射频前端电路还包括：隔直电容C_a；天线ant通过隔直电容C_a与第一开关S1和变压器T第二侧的第一端连接。
隔直电容C_a用于实现天线ant与射频前端电路之间直流的隔离，避免直流信号影响射频信号的收发，从而实现更好的射频信号收发效果。
本实施例所提供的优选方案，通过添加第一匹配电容C2实现射频前端电路处于接收模式时对于变压器T和低噪声放大器LNA的匹配，实现对于天线ant接收到的射频信号更好的放大效果；通过添加第二匹配电容C3和第三匹配电容C4实现射频前端电路处于发射模式时对于变压器T和功率放大器PA的匹配，实现对于待通过天线ant发射的射频信号更好的放大效果；通过于天线ant与射频前端电路之间添加隔直电容C_a，隔离射频信号中的直流部分，从而实现射频信号更好的收发效果。本实施例所提供的优选方案，通过不同的角度优化射频前端电路，使其效果更能满足实际工程需要。
本申请还提供一种无线通信芯片，包括上述任意实施例的射频前端电路，从而实现上述实施例所带来的效果，由于上述实施例已经清楚地说明了原理及其具体的实施方式，故本实施例在此不做赘述。
这种使用了上述实施例射频前端电路的无线通信芯片，射频前端电路所占面积更小，从而使得无线通信芯片可以往小型化的方向设计，节省流片成本。又或者在大小不变的前提下，腾出空间用于其他电器元件的布置，从而提高无线通信芯片的性能，或者增加功能，使无线通信芯片更能满足实际工程需要。
以上对本申请所提供的一种射频前端电路及无线通信芯片进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种射频前端电路，其特征在于，包括：功率放大器、低噪声放大器、变压器、天线、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；
所述功率放大器的第一输入端和第二输入端用于接入输入信号，所述功率放大器的第一输出端与所述变压器第一侧的第一端连接，所述功率放大器的第二输出端与所述变压器第一侧的第二端连接；
所述低噪声放大器的输入端通过所述第一开关与所述天线和所述变压器第二侧的第一端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述变压器第二侧的第二端连接，并通过所述第二开关与所述功率放大器共地；
所述变压器第一侧的两端还作为差分信号输出端，并分别通过所述第三开关和所述第四开关接地，所述变压器第一侧的中心抽头与所述功率放大器的电源正极连接；
其中，所述低噪声放大器包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一NMOS管、第一电容、第一电阻和偏置电流源；
所述第一PMOS管的栅极与所述第一电容的第一端连接，其公共端作为所述低噪声放大器的输入端，所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的漏极连接，其公共端作为所述低噪声放大器的输出端，所述第一PMOS管的源极与所述第二PMOS管的漏极连接；
所述第二PMOS管的源极与为所述低噪声放大器供电的电源正极连接，所述第二PMOS管的栅极与所述第三PMOS管的栅极连接；
所述第三PMOS管的源极与所述偏置电流源连接；
所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端和所述第一NMOS管的栅极连接；
所述第一电阻的第二端与所述低噪声放大器的基准电压连接；
所述第一NMOS管的源极与为所述低噪声放大器供电的电源负极连接。
2.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述低噪声放大器的等效输入阻抗为50欧姆。
3.根据权利要求2所述的射频前端电路，其特征在于，所述低噪声放大器的输入端和输出端之间接入有复阻抗，且满足第一公式；
其中，所述第一公式为：
Zin为所述等效输入阻抗，gm为所述第一NMOS管的跨导，Rout为所述低噪声放大器的等效输出阻抗，Zf为所述复阻抗。
4.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述功率放大器包括：第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管；
所述第二NMOS管和所述第三NMOS管的漏极作为所述功率放大器的两个输出端，所述第二NMOS管和所述第三NMOS管的栅极与所述功率放大器的基准电压连接，所述第二NMOS管的源极与所述第四NMOS管的漏极连接，所述第三NMOS管的源极与所述第五NMOS管的漏极连接；
所述第四NMOS管和所述第五NMOS管的栅极作为所述功率放大器的两个输入端，所述第四NMOS管和所述第五NMOS管的源极接地。
5.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，还包括：第一匹配电容；
所述第一匹配电容并联于所述低噪声放大器的输入端和输出端之间。
6.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，还包括：第二匹配电容和第三匹配电容；
所述第二匹配电容设置于所述第三开关与地之间，所述第三匹配电容设置于所述第四开关与地之间。
7.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关为MOS管，所述MOS管的栅极与控制器连接，用于控制所述MOS管的通断。
8.根据权利要求1所述的射频前端电路，其特征在于，还包括：隔直电容；所述天线通过所述隔直电容与所述第一开关和所述变压器第二侧的第一端连接。
9.一种无线通信芯片，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的射频前端电路。
CN202211056387.3A 2022-08-31 2022-08-31 一种射频前端电路及无线通信芯片 Active CN115412123B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211056387.3A CN115412123B (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种射频前端电路及无线通信芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211056387.3A CN115412123B (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种射频前端电路及无线通信芯片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115412123A CN115412123A (zh) 2022-11-29
CN115412123B true CN115412123B (zh) 2024-05-28

Family

ID=84163299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211056387.3A Active CN115412123B (zh) 2022-08-31 2022-08-31 一种射频前端电路及无线通信芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115412123B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102263572A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 创杰科技股份有限公司 无线通信收发机
KR101105380B1 (ko) * 2010-08-31 2012-01-16 한국과학기술원 최소잡음특성과 입력 파워매칭을 동시에 얻을 수 있는 씨모스 저잡음 증폭기 및 무선수신기
CN103684518A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 北京中电华大电子设计有限责任公司 一种基于片上变压器的收发匹配网络共用的射频电路
CN106487402A (zh) * 2016-11-24 2017-03-08 中国科学技术大学 综合片上射频接口的低功耗射频接收前端
KR20180124578A (ko) * 2017-05-12 2018-11-21 한국과학기술원 단일안테나의 동작을 위한 TLT(Transmission Line Transformer)를 포함하는 SPDT 스위치 구조
CN112383280A (zh) * 2020-11-27 2021-02-19 成都信息工程大学 一种Ku波段低功耗CMOS低噪声放大器电路
CN113162647A (zh) * 2021-03-16 2021-07-23 复旦大学 一种相控阵系统中的宽带多功能收发组件

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8514035B2 (en) * 2009-12-30 2013-08-20 Broadcom Corporation RF front-end with on-chip transmitter/receiver isolation using a gyrator
US9130636B2 (en) * 2013-03-13 2015-09-08 Texas Instruments Incorporated Low power, low out-of-band harmonic content radio
US11424783B2 (en) * 2019-12-27 2022-08-23 Mediatek Inc. Transceiver having radio-frequency front-end circuit, dedicated radio-frequency front-end circuit, and switchable matching circuit integrated in same chip

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102263572A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 创杰科技股份有限公司 无线通信收发机
KR101105380B1 (ko) * 2010-08-31 2012-01-16 한국과학기술원 최소잡음특성과 입력 파워매칭을 동시에 얻을 수 있는 씨모스 저잡음 증폭기 및 무선수신기
CN103684518A (zh) * 2012-09-18 2014-03-26 北京中电华大电子设计有限责任公司 一种基于片上变压器的收发匹配网络共用的射频电路
CN106487402A (zh) * 2016-11-24 2017-03-08 中国科学技术大学 综合片上射频接口的低功耗射频接收前端
KR20180124578A (ko) * 2017-05-12 2018-11-21 한국과학기술원 단일안테나의 동작을 위한 TLT(Transmission Line Transformer)를 포함하는 SPDT 스위치 구조
CN112383280A (zh) * 2020-11-27 2021-02-19 成都信息工程大学 一种Ku波段低功耗CMOS低噪声放大器电路
CN113162647A (zh) * 2021-03-16 2021-07-23 复旦大学 一种相控阵系统中的宽带多功能收发组件

Also Published As

Publication number Publication date
CN115412123A (zh) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7768350B2 (en) Output gain stage for a power amplifier
US6882829B2 (en) Integrated circuit incorporating RF antenna switch and power amplifier
US8674764B2 (en) High-frequency power amplifying device
US7714662B2 (en) Multiband output impedance matching circuit having passive devices, amplifier including multiband input impedance matching circuit having passive devices, and amplifier including multiband input/output impedance matching circuit having passive devices
KR101125500B1 (ko) 사후-왜곡 모드 및 고이득 모드를 갖는 ｌｎａ
TWI404348B (zh) 無線通訊收發機
EP2629434B1 (en) A front-end system for radio devices
US20060071712A1 (en) Variable gain amplifier
US20090108943A1 (en) Low noise amplifier
TWI415401B (zh) 無線通訊收發機
TW200820600A (en) Cascode low noise amplifier with a source-coupled active inductor
CN106849876A (zh) 一种采用多路反馈跨导增强和共模反馈有源负载的低功耗宽带射频混频器
TW200922117A (en) Low-noise amplifier circuit including band-stop filter
US8294515B1 (en) Amplifier
CN111245373B (zh) 一种采用部分有源负反馈技术及正反馈技术的超宽带低噪声放大器
US8432217B2 (en) Amplifier
US8957732B2 (en) Amplifier and transceiver including the amplifier
CN116131770B (zh) 一种高集成度的高线性低噪声放大器
GB2493045A (en) A receiver amplifier configurable for common-gate or inductively-degenerated operation
TW202324946A (zh) 低雜訊放大器（ｌｎａ）輸入阻抗調整電路
US20140266390A1 (en) Transconductance circuit and frequency mixer
CN115412123B (zh) 一种射频前端电路及无线通信芯片
Dehqan et al. An ultra low voltage ultra low power CMOS UWB LNA using forward body biasing
CN110677128A (zh) 一种应用于汽车防撞雷达的e波段混频器
TW202247598A (zh) 結合sutardja變壓器之低雜訊放大器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240425

Address after: Room 113-11, Building D, Integrated Circuit Design Industrial Park, No. 858 Jianshe Second Road, Xiaoshan Economic and Technological Development Zone, Xiaoshan District, Hangzhou City, Zhejiang Province, 311215

Applicant after: Hangzhou Zhaotong Microelectronics Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 250131 No. 2-1105a5, Jinqiao international, No. 2277, Second Ring East Road, Hongjialou street, Licheng District, Jinan City, Shandong Province

Applicant before: Shandong Zhaotong Microelectronics Co.,Ltd.

Country or region before: China

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant