CN115567013B - 一种基于旁路模式的低噪声放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于旁路模式的低噪声放大器电路，所述电路包括放大器电路、旁路电路、第一隔直电容、第一开关电路、第二开关电路、第一串联谐振电路以及第二串联谐振电路，其中：放大器电路适于将从信号输入端输入的高频段信号放大，并将放大后的输入信号通过信号输出端输出；以及第一串联谐振电路适于滤除低频段信号；旁路电路适于将从信号输入端输入的大功率信号通过信号输出端输送至下一级电路；以及所述第二串联谐振电路适于滤除低频段信号。实施本发明实施例，该电路可以在放大器电路和旁路电路上都设置串联谐振电路，通过串联谐振电路滤除低频段信号，以避免输入的大功率信号将放大器电路击穿，从而提升放大器电路的安全性。
Description
技术领域
本发明属于电路技术领域，尤其涉及一种基于旁路模式的低噪声放大器电路。
背景技术
低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)是无线通信链路中的关键单元之一，其作用是将从天线端接收的携带有用信息的微弱信号放大并输送给下一级电路，因为LNA自身的噪声对信号的干扰会很严重，因此在放大微弱信号的同时自身要尽可能产生低的噪声。当前的WIFI应用主要工作在2.4GHz和5GHz频段，在5GHz频段的WIFI应用中，LNA在接收5GHz信号的同时，会受到2.4GHz信号的干扰，因此LNA在放大5GHz频段信号的同时需要尽可能抑制衰减2.4GHz频段信号。
目前的放大器电路在接收5GHz信号时，可以关闭放大器电路中的放大模式并开启旁路模式，通过放大器电路中的旁路模式向下一级电路输送5GHz信号。然而，在实践中发现，在高输入功率条件下，即使通过放大器电路中的旁路模式输送信号，放大器电路的放大模式中的放大管仍会承受大电压摆幅，放大管存在被击穿的风险，降低了放大器电路的安全性。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种基于旁路模式的低噪声放大器电路，能够避免放大管被击穿的情况发生，提升放大器电路的安全性。
本申请公开一种基于旁路模式的低噪声放大器电路，包括放大器电路、旁路电路、第一隔直电容、第一开关电路、第二开关电路、第一串联谐振电路以及第二串联谐振电路，其中：
所述第一隔直电容的一端与低噪声放大器电路的信号输入端连接，所述第一隔直电容的另一端与所述第一开关电路的一端连接；
所述第一开关电路的另一端与所述第二开关电路的一端以及所述旁路电路的一端同时连接；
所述第二开关电路的另一端与所述放大器电路的一端连接，所述放大器电路的另一端与所述低噪声放大器电路的信号输出端连接，且所述放大器电路通过所述第一串联谐振电路接地；
所述旁路电路的另一端与所述低噪声放大器电路的信号输出端连接，且所述旁路电路通过所述第二串联谐振电路接地；
所述放大器电路适于将从所述信号输入端输入的高频段信号放大，并将放大后的输入信号通过所述信号输出端输出；以及所述第一串联谐振电路适于滤除低频段信号；
所述旁路电路适于将从信号输入端输入的大功率信号通过所述信号输出端输送至下一级电路；以及所述第二串联谐振电路适于滤除低频段信号。
结合第一方面第一种可能的实现方式，所述第一开关电路包括第一开关管和第一电阻，所述第二开关电路包括第二开关管和第二电阻，其中：
所述第一开关管的集电极与所述第一隔直电容的另一端连接，所述第一开关管的发射极与所述第二开关管的集电极以及所述旁路电路的一端同时连接，所述第一开关管的基极与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第一电源连接；
所述第二开关管的发射极与所述放大器电路的一端连接，所述第二开关管的基极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第二电源连接。
结合第一方面第一种可能的实现方式，所述放大器电路还包括输入匹配网络和输出匹配网络，其中：
所述输入匹配电路和所述输出匹配电路，同时适于使所述放大器电路工作在所述高频段信号对应的目标高频段。
结合第一方面第一种可能的实现方式，所述放大器电路还包括偏置电路、射频功率放大管、射频扼流线圈、第二隔直电容以及第三隔直电容，其中：
所述第二隔直电容的一端与所述第二开关管的发射极连接，所述第二隔直电容的另一端与所述输入匹配网络的一端连接，所述输入匹配网络的另一端与所述偏置电路的一端、所述射频功率放大管的基极以及所述第一串联谐振电路的一端同时连接；
所述偏置电路的另一端与第三电源以及所述射频扼流线圈的一端同时连接；
所述射频扼流线圈的另一端与所述射频功率放大管的集电极以及所述输出匹配网络的一端连接；
所述射频功率放大管的发射极接地；
所述输出匹配网络的另一端与所述第三隔直电容的一端连接，所述第三隔直电容的另一端与所述旁路电路的另一端以及所述低噪声放大器电路的信号输出端同时连接。
结合第一方面第一种可能的实现方式，所述第一串联谐振电路包括第一电容和第一电感，其中：
所述第一电容的一端与所述输入匹配网络的另一端、所述偏置电路的一端以及所述射频功率放大管的基极同时连接；所述第一电容的另一端与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端接地。
结合第一方面第一种可能的实现方式，所述旁路电路包括第三开关电路、第四开关电路、第四隔直电容以及第五隔直电容，所述第三开关电路包括第三开关管和第三电阻，所述第四开关电路包括已第四开关管和第四电阻，其中：
所述第四隔直电容的一端与所述第一开关管的发射极以及所述第二开关管的集电极同时连接，所述第四隔直电容的另一端与所述第三开关管的集电极连接；
所述第三开关管的基极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电源连接；所述第三开关管的发射极与所述第四开关管的集电极以及所述第二串联谐振电路的一端同时连接；
所述第四开关管的基极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第四电源连接；所述第四开关管的发射极与所述第五隔直电容的一端连接，所述第五隔直电容的另一端与所述放大器电路的另一端以及所述低噪声放大器电路的信号输出端同时连接。
结合第一方面第一种可能的实现方式，所述第二串联谐振电路包括第二电容和第二电感，其中：
所述第二电容的一端与所述第三开关管的发射极以及所述第四开关管的集电极同时连接，所述第二电容的另一端与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端接地。
结合第一方面第一种可能的实现方式，其中：
所述放大器电路适于当从所述信号输入端输入大功率信号时，关闭所述偏置电路，并控制所述第一电源和所述第四电源为高电平，以及控制所述第二电源为低电平，以使所述大功率信号与所述放大器电路实现阻隔；
所述旁路电路适于当从所述信号输入端输入高频段信号时，控制所述第一电源和所述第二电源为高电平，以及控制所述第四电源为低电平，以使所述放大器电路对所述高频段信号进行降噪。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例中，基于旁路模式的低噪声放大器电路可以设置有放大器电路和旁路电路，通过放大器电路对输入的高频段信号放大，以及通过旁路电路对输入的大功率信号通过信号输出端输送至下一级电路；并且可以在放大器电路和旁路电路上都设置有串联谐振电路，通过串联谐振电路滤除低频段信号，以避免输入的大功率信号将放大器电路击穿，从而提升放大器电路的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例公开的一种基于旁路模式的低噪声放大器电路的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的另一种基于旁路模式的低噪声放大器电路的结构示意图。
图1和2中，符号表示为：
LNA_IN-低噪声放大器电路的信号输入端，LNA_OUT-低噪声放大器电路的信号输出端，M1-射频功率放大管，M2-第一开关管，M3-第二开关管，M4-第三开关管，M5-第四开关管，R1-第一电阻，R2-第二电阻，R3-第三电阻，R4-第四电阻，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第一隔直电容，C4-第二隔直电容，C5-第四隔直电容，C6-第五隔直电容，C7-第三隔直电容，L1-第一电感，L2-第二电感，L3-射频扼流线圈，VCC1-第一电源，VCC2-第二电源，VDD-第三电源，VCC3-第四电源。
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，所描述的实施例仅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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开一种基于旁路模式的低噪声放大器电路，能够在放大器电路和旁路电路上都设置有串联谐振电路，通过串联谐振电路滤除低频段信号，以避免输入的大功率信号将放大器电路击穿，从而提升放大器电路的安全性。以下分别进行详细说明。
图1和2是本发明实施例公开的一种基于旁路模式的低噪声放大器电路的结构示意图；本申请实施例中的基于旁路模式的低噪声放大器电路包括：放大器电路、旁路电路、第一隔直电容C3、第一开关电路、第二开关电路、第一串联谐振电路以及第二串联谐振电路，其中：
所述第一隔直电容C3的一端与低噪声放大器电路的信号输入端LNA_IN连接，所述第一隔直电容C3的另一端与所述第一开关电路的一端连接；
所述第一开关电路的另一端与所述第二开关电路的一端以及所述旁路电路的一端同时连接；
所述第二开关电路的另一端与所述放大器电路的一端连接，所述放大器电路的另一端与所述低噪声放大器电路的信号输出端LNA_OUT连接，且所述放大器电路通过所述第一串联谐振电路接地；
所述旁路电路的另一端与所述低噪声放大器电路的信号输出端LNA_OUT连接，且所述旁路电路通过所述第二串联谐振电路接地；
所述放大器电路适于将从所述信号输入端输入的高频段信号放大，并将放大后的输入信号通过所述信号输出端输出；以及所述第一串联谐振电路适于滤除低频段信号；
所述旁路电路适于将从信号输入端输入的大功率信号通过所述信号输出端输送至下一级电路；以及所述第二串联谐振电路适于滤除低频段信号。
所述第一开关电路包括第一开关管M2和第一电阻R1，所述第二开关电路包括第二开关管M3和第二电阻R2，其中：
所述第一开关管M2的集电极与所述第一隔直电容C3的另一端连接，所述第一开关管M2的发射极与所述第二开关管M3的集电极以及所述旁路电路的一端同时连接，所述第一开关管M2的基极与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与第一电源VCC1连接；
所述第二开关管M3的发射极与所述放大器电路的一端连接，所述第二开关管M3的基极与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与第二电源VCC2连接。
所述放大器电路还包括输入匹配网络和输出匹配网络，其中：
所述输入匹配电路和所述输出匹配电路，同时适于使所述放大器电路工作在所述高频段信号对应的目标高频段。
所述放大器电路还包括偏置电路、射频功率放大管M1、射频扼流线圈L3、第二隔直电容C4以及第三隔直电容C7，其中：
所述第二隔直电容C4的一端与所述第二开关管M3的发射极连接，所述第二隔直电容C4的另一端与所述输入匹配网络的一端连接，所述输入匹配网络的另一端与所述偏置电路的一端、所述射频功率放大管M1的基极以及所述第一串联谐振电路的一端同时连接；
所述偏置电路的另一端与第三电源VDD以及所述射频扼流线圈L3的一端同时连接；
所述射频扼流线圈L3的另一端与所述射频功率放大管M1的集电极以及所述输出匹配网络的一端连接；
所述射频功率放大管M1的发射极接地；
所述输出匹配网络的另一端与所述第三隔直电容C7的一端连接，所述第三隔直电容C7的另一端与所述旁路电路的另一端以及所述低噪声放大器电路的信号输出端LNA_OUT同时连接。
所述第一串联谐振电路包括第一电容C1和第一电感L1，其中：
所述第一电容C1的一端与所述输入匹配网络的另一端、所述偏置电路的一端以及所述射频功率放大管M1的基极同时连接；所述第一电容C1的另一端与所述第一电感L1的一端连接，所述第一电感L1的另一端接地。
所述旁路电路包括第三开关电路、第四开关电路、第四隔直电容C5以及第五隔直电容C6，所述第三开关电路包括第三开关管M4和第三电阻R3，所述第四开关电路包括已第四开关管M5和第四电阻R4，其中：
所述第四隔直电容C5的一端与所述第一开关管M2的发射极以及所述第二开关管M3的集电极同时连接，所述第四隔直电容C5的另一端与所述第三开关管M4的集电极连接；
所述第三开关管M4的基极与所述第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第四电源VCC3连接；所述第三开关管M4的发射极与所述第四开关管M5的集电极以及所述第二串联谐振电路的一端同时连接；
所述第四开关管M5的基极与所述第四电阻R4的一端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述第四电源VCC3连接；所述第四开关管M5的发射极与所述第五隔直电容C6的一端连接，所述第五隔直电容C6的另一端与所述放大器电路的另一端以及所述低噪声放大器电路的信号输出端LNA_OUT同时连接。所述第二串联谐振电路包括第二电容C2和第二电感L2，其中：
所述第二电容C2的一端与所述第三开关管M4的发射极以及所述第四开关管M5的集电极同时连接，所述第二电容C2的另一端与所述第二电感L2的一端连接，所述第二电感L2的另一端接地。
所述放大器电路适于当从所述信号输入端输入大功率信号时，关闭所述偏置电路，并控制所述第一电源VCC1和所述第四电源VCC3为高电平，以及控制所述第二电源VCC2为低电平，以使所述大功率信号与所述放大器电路实现阻隔；
所述旁路电路适于当从所述信号输入端输入高频段信号时，控制所述第一电源VCC1和所述第二电源VCC2为高电平，以及控制所述第四电源VCC3为低电平，以使所述放大器电路对所述高频段信号进行降噪。
本发明实施例中，射频扼流线圈L3用以阻隔交流信号并提供直流通路。隔直电容用以阻隔直流信号。第三带宁愿和偏置电路为射频功率放大管M1提供直流偏置使其工作在饱和区，输入匹配网络和输出匹配网络使放大电路工作在5GHz频段。
当偏置电路开启，第一电源VCC1、第二电源VCC2为高电平，第四电源VCC3为低电平，此时第一开关管M2和第二开关管M3开启，第三开关管M4和第四开关管M5关闭，低噪声放大器电路工作在放大模式，信号从低噪声放大器电路的信号输入端LNA_IN端口进入，经过第一开关管M2和第二开关管M3，并经射频功率放大管M1放大后输出至低噪声放大器电路的信号输出端LNA_OUT。第一电容C1和第一电感L1组成串联谐振电路滤除2.4GHz信号。
当大功率信号进入低噪声放大器电路的信号输入端LNA_IN，偏置电路关闭，第一电源VCC1、第四电源VCC3为高电平，第二电源VCC2为低电平，此时第一开关管M2、第三开关管M4和第四开关管M5开启，第二开关管M3关闭，低噪声放大器电路工作在旁路模式，信号从低噪声放大器电路的信号输入端LNA_IN端口进入，经过第一开关管M2、第三开关管M4和第四开关管M5输出至低噪声放大器电路的信号输出端LNA_OUT。第二电容C2和第二电感L2组成串联谐振电路滤除2.4GHz信号。因为第二开关管M3为关闭状态，大功率信号被阻隔并不会进入到射频功率放大管M1基极，因此可保护射频功率放大管M1不被击穿，且旁路模式下可抑制衰减2.4GHz频段信号。
需要说明的是，在本文中，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。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。
Claims (8)
1.一种基于旁路模式的低噪声放大器电路，包括放大器电路、旁路电路、第一隔直电容、第一开关电路、第二开关电路、第一串联谐振电路以及第二串联谐振电路，所述第一开关电路包括第一开关管和第一电阻，所述第二开关电路包括第二开关管和第二电阻，所述放大器电路还包括输入匹配网络和输出匹配网络，所述放大器电路还包括偏置电路、射频功率放大管、射频扼流线圈、第二隔直电容以及第三隔直电容，所述第一串联谐振电路包括第一电容和第一电感，所述旁路电路包括第三开关电路、第四开关电路、第四隔直电容以及第五隔直电容，所述第三开关电路包括第三开关管和第三电阻，所述第四开关电路包括已第四开关管和第四电阻，所述第二串联谐振电路包括第二电容和第二电感，其中：
所述第一隔直电容的一端与低噪声放大器电路的信号输入端连接，所述第一隔直电容的另一端与所述第一开关电路的一端连接；
所述第一开关电路的另一端与所述第二开关电路的一端以及所述旁路电路的一端同时连接；
所述第二开关电路的另一端与所述放大器电路的一端连接，所述放大器电路的另一端与所述低噪声放大器电路的信号输出端连接，且所述放大器电路通过所述第一串联谐振电路接地；
所述旁路电路的另一端与所述低噪声放大器电路的信号输出端连接，且所述旁路电路通过所述第二串联谐振电路接地；
所述放大器电路适于将从所述信号输入端输入的高频段信号放大，并将放大后的输入信号通过所述信号输出端输出；以及所述第一串联谐振电路适于滤除低频段信号；
所述旁路电路适于将从信号输入端输入的大功率高频段信号通过所述信号输出端输送至下一级电路；以及所述第二串联谐振电路适于滤除低频段信号；
其中，所述射频扼流线圈用以阻隔交流信号并提供直流通路；所述隔直电容用以阻隔直流信号；第三电源和所述偏置电路为所述射频功率放大管提供直流偏置使其工作在饱和区，所述输入匹配网络和所述输出匹配网络使放大电路工作在5GHz频段；
以及，当所述偏置电路开启，第一电源、第二电源为高电平，第四电源为低电平，此时所述第一开关管和所述第二开关管开启，所述第三开关管和所述第四开关管关闭，所述低噪声放大器电路工作在放大模式，5GHz信号从所述低噪声放大器电路的所述信号输入端进入，经过所述第一开关管和所述第二开关管，并经所述射频功率放大管放大后输出至所述低噪声放大器电路的所述信号输出端；所述第一电容和所述第一电感组成所述串联谐振电路滤除2.4GHz信号；
当大功率5GHz信号进入所述低噪声放大器电路的所述信号输入端，所述偏置电路关闭，所述第一电源、所述第四电源为高电平，所述第二电源为低电平，此时所述第一开关管、所述第三开关管和所述第四开关管开启，所述第二开关管关闭，所述低噪声放大器电路工作在旁路模式，信号从所述低噪声放大器电路的所述信号输入端进入，经过所述第一开关管、所述第三开关管和所述第四开关管输出至所述低噪声放大器电路的所述信号输出端；所述第二电容和所述第二电感组成所述串联谐振电路滤除2.4GHz信号。
2.根据权利要求1所述的基于旁路模式的低噪声放大器电路，其中：
所述第一开关管的集电极与所述第一隔直电容的另一端连接，所述第一开关管的发射极与所述第二开关管的集电极以及所述旁路电路的一端同时连接，所述第一开关管的基极与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与第一电源连接；
所述第二开关管的发射极与所述放大器电路的一端连接，所述第二开关管的基极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第二电源连接。
3.根据权利要求2所述的基于旁路模式的低噪声放大器电路，其中：
所述输入匹配网络和所述输出匹配网络，同时适于使所述放大器电路工作在低功率高频段信号对应的目标高频段。
4.根据权利要求3所述的基于旁路模式的低噪声放大器电路，其中：
所述第二隔直电容的一端与所述第二开关管的发射极连接，所述第二隔直电容的另一端与所述输入匹配网络的一端连接，所述输入匹配网络的另一端与所述偏置电路的一端、所述射频功率放大管的基极以及所述第一串联谐振电路的一端同时连接；
所述偏置电路的另一端与第三电源以及所述射频扼流线圈的一端同时连接；
所述射频扼流线圈的另一端与所述射频功率放大管的集电极以及所述输出匹配网络的一端连接；
所述射频功率放大管的发射极接地；
所述输出匹配网络的另一端与所述第三隔直电容的一端连接，所述第三隔直电容的另一端与所述旁路电路的另一端以及所述低噪声放大器电路的信号输出端同时连接。
5.根据权利要求4所述的基于旁路模式的低噪声放大器电路，其中：
所述第一电容的一端与所述输入匹配网络的另一端、所述偏置电路的一端以及所述射频功率放大管的基极同时连接；所述第一电容的另一端与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端接地。
6.根据权利要求2～5任一项所述的基于旁路模式的低噪声放大器电路，其中：
所述第四隔直电容的一端与所述第一开关管的发射极以及所述第二开关管的集电极同时连接，所述第四隔直电容的另一端与所述第三开关管的集电极连接；
所述第三开关管的基极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电源连接；所述第三开关管的发射极与所述第四开关管的集电极以及所述第二串联谐振电路的一端同时连接；
所述第四开关管的基极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第四电源连接；所述第四开关管的发射极与所述第五隔直电容的一端连接，所述第五隔直电容的另一端与所述放大器电路的另一端以及所述低噪声放大器电路的信号输出端同时连接。
7.根据权利要求6所述的基于旁路模式的低噪声放大器电路，其中：
所述第二电容的一端与所述第三开关管的发射极以及所述第四开关管的集电极同时连接，所述第二电容的另一端与所述第二电感的一端连接，所述第二电感的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的基于旁路模式的低噪声放大器电路，其中：
所述放大器电路适于当从所述信号输入端输入大功率高频段信号时，关闭所述偏置电路，并控制所述第一电源和所述第四电源为高电平，以及控制所述第二电源为低电平，以使所述大功率高频段信号与所述放大器电路实现阻隔；
所述旁路电路适于当从所述信号输入端输入低功率高频段信号时，控制所述第一电源和所述第二电源为高电平，以及控制所述第四电源为低电平，以使所述放大器电路对所述低功率高频段信号进行放大。
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