CN115940841A - 一种放大器、射频芯片和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种放大器，放大器包括：放大单元、隔离单元和谐振网络，放大单元的第一端与放大器的输入端连接，放大单元的第二端接地，放大单元的第三端与隔离单元相连接；隔离单元包括滤波电容和扼流电感，扼流电感与放大单元的第三端相连接，扼流电感的另一端通过滤波电容接地，滤波电容和扼流电感具有第一谐振点；谐振网络第一端通过隔离单元的扼流电感与放大单元的第三端相连接，谐振网络第二端用于接入电源，谐振网络复用滤波电容，以使谐振网络具有第二谐振点；其中，第一谐振点、第二谐振点均位于放大器的带内。本申请还提供了一种射频芯片和电子设备。
Description
技术领域
本申请涉及射频集成电路技术领域，涉及但不限于一种放大器、射频芯片和电子设备。
背景技术
在射频接收链路中，放大器为了向后级传递最大功率，在输出端需要满足最大功率传输条件，称为输出匹配。现有结构中，输出匹配主要通过复用负载处的电感和隔直电容实现，效果上呈现窄带特性。本申请提出的方案可以使输出匹配实现宽带特性。
发明内容
本申请提供一种放大器、射频芯片和电子设备，可以使输出匹配实现宽带特性。
本申请的技术方案是这样实现的：
本申请提供一种放大器，所述放大器包括：放大单元、隔离单元和谐振网络，
所述放大单元的第一端与所述放大器的输入端连接，所述放大单元的第二端接地，所述放大单元的第三端与所述隔离单元相连接；
所述隔离单元包括滤波电容和扼流电感，所述扼流电感与所述放大器的第三端相连接，所述扼流电感的另一端通过所述滤波电容接地，所述滤波电容和所述扼流电感具有第一谐振点；
所述谐振网络第一端通过所述隔离单元的所述扼流电感与所述放大器的第三端相连接，所述谐振网络第二端用于接入电源，所述谐振网络复用所述滤波电容，以使所述谐振网络具有第二谐振点；
其中，所述第一谐振点、所述第二谐振点均位于放大器的带内。
在上述方案中，所述第二谐振点将所述放大器的带宽由第一带宽扩展为第二带宽。
在上述方案中，所述谐振网络具有谐振电感。
在上述方案中，所述谐振电感为电路的连接线实现。
在上述方案中，所述滤波电容为可调电容。
在上述方案中，所述滤波电容包括多路并联的电容阵列，所述电容阵列通过开关控制电容输出值。
在上述方案中，所述谐振电感为可调电感。
本申请提供一种射频芯片，集成有上述的放大器。
本申请提供一种电子设备，集成有上述的放大器。
本申请所提供的放大器、射频芯片和电子设备，其中，放大器包括：放大单元、隔离单元和谐振网络，放大单元的第一端与放大器的输入端连接，放大单元的第二端接地，放大单元的第三端与隔离单元相连接；隔离单元包括滤波电容和扼流电感，扼流电感与放大单元的第三端相连接，扼流电感的另一端通过滤波电容接地，滤波电容和扼流电感具有第一谐振点；谐振网络第一端通过隔离单元的扼流电感与放大单元的第三端相连接，谐振网络第二端用于接入电源，谐振网络复用滤波电容，以使谐振网络具有第二谐振点；其中，第一谐振点、第二谐振点均位于放大器的带内，从而可以使输出匹配实现宽带特性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种可选的放大器的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种可选的放大器的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种可选的放大器的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种输出匹配的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
在射频接收链路中，放大器为了向后级传递最大功率，在输出端需要满足最大功率传输条件，称为输出匹配。现有结构中，输出匹配主要通过复用负载处的电感和隔直电容实现，效果上呈现窄带特性。本申请提出的方案可以使输出匹配实现宽带特性。
图1为本申请实施例提供的放大器1，该放大器1包括：放大单元10、隔离单元20和谐振网络30，
放大单元10的第一端与放大器的输入端Vin连接，放大单元10的第二端接地，放大单元10的第三端与隔离单元20相连接；
隔离单元20包括滤波电容201和扼流电感202，扼流电感202与放大单元10的第三端相连接，扼流电感202的另一端通过滤波电容201接地，滤波电容201和扼流电感202具有第一谐振点；
谐振网络30第一端通过隔离单元20的扼流电感202与放大单元10的第三端相连接，谐振网络30第二端用于接入电源，谐振网络30复用滤波电容201，以使谐振网络30具有第二谐振点；
其中，第一谐振点、第二谐振点均位于放大器1的带内。
本申请实施例中，放大器1包括但不限于功率放大器(Power Amplifier，PA)、低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)。其中，PA用于射频发射电路，LNA用于射频接收电路。
本申请所提供的放大器1，包括：放大单元10、隔离单元20和谐振网络30，放大单元10的第一端与放大器的输入端Vin连接，放大单元10的第二端接地，放大单元10的第三端与隔离单元20相连接；隔离单元20包括滤波电容201和扼流电感202，扼流电感202与放大单元10的第三端相连接，扼流电感202的另一端通过滤波电容201接地，滤波电容201和扼流电感202具有第一谐振点；谐振网络30第一端通过隔离单元20的扼流电感202与放大单元10的第三端相连接，谐振网络30第二端用于接入电源，谐振网络30复用滤波电容201，以使谐振网络30具有第二谐振点；其中，第一谐振点、第二谐振点均位于放大器1的带内，从而可以使输出匹配实现宽带特性。需要说明的是，相关设计中，输出匹配通常呈现窄带特性，滤波电容通常根据经验值确定，只用于产生交流地，就滤波电容的数值上而言，应当越大越好。本申请通过设计选取滤波电容201，并且谐振网络30复用滤波电容201，使输出匹配实现宽带特性。
本申请一些实施例中，第二谐振点将放大器1的带宽由第一带宽扩展为第二带宽。
这里，以放大器1的带宽为带宽A为例，需要说明的是，相关技术中一般不具体分析谐振频点的位置和影响，只控制谐振频点落在工作频段外。以低频(LB)为例，工作频段主要为720-960MHz，一般S22只有一个谐振频点，落在820MHz左右，只能够保证720-960MHz的带宽；相关技术中滤波电容的谐振频点常常在低频或者高频处，例如200MHz/1.5GHz，这些情况下滤波电容的谐振频点引起的S22凹坑(带宽)对应100-300MHz/1.3-1.7GHz，均落在带外，且距离工作频段较远，导致无法改善工作频段输出匹配的带宽特性，也无法拓展工作频段输出匹配的带宽。可见，相关技术中滤波电容的谐振频点远离放大器的带宽A，即离带内很远，因此对带宽无帮助。然而，本申请的第二谐振点在临近带宽边界A处(带外优选，可以为高频带外也可以为低频带外)，第二谐振点将放大器的带宽由第一带宽扩展为第二带宽，例如将上述带宽A扩展成带宽B。
申请一些实施例中，谐振网络具有谐振电感。
也就是说，本申请可以在电源与扼流电感Lchoke之间加入谐振电感，与谐振电感一起来调整谐振。
本申请一些实施例中，谐振电感为电路的连接线实现。
在图1的基础上，结合图2所示，谐振电感为电路的连接线实现，即谐振电感为寄生电感Lpar301，如此，可以在不改变现有结构的前提下，实现宽带匹配特性。
在图1的基础上，结合图2可知，VDD连线引入的寄生电感Lpar与滤波电容Cfilter能够形成并联谐振网络(Lchoke Cfilter与Lpar Cfilter)，谐振频点为
在谐振频点附近，会额外出现一个输出匹配的凹点，这里，凹点代表输出匹配好。
在图1的基础上，结合图2可知，放大单元10的第一端与放大器1的输入端Vin连接，放大单元10的第二端接地，放大单元10的第三端与隔离单元20相连接；其中，本申请的放大单元10包括场效应管M1和场效应管M2，场效应管M1的栅极与放大器1的输入端Vin连接，场效应管M1的源极接地，场效应管M1的漏极与场效应管M2的源极连接，场效应管M2的栅极与偏置电压Vbias连接，场效应管M2的漏极与隔离单元20相连接。
结合图2可知，该放大器1还包括：隔直电容Cout40，隔直电容Cout40的一端与场效应管M2的漏极连接，隔直电容Cout40的另一端与放大器的输出端Vout连接。
本申请一些实施例中，滤波电容为可调电容。
也就是说，本申请上述的滤波电容Cfilter选用容值可调节的电容，根据不同的频率进行调节。本申请过控制滤波电容Cfilter的谐振频点落在接近放大器的第一带宽A的带外，从而实现对工作频段输出匹配的改善，将第一带宽A扩展为第二带宽B，拓展了输出匹配带宽。
本申请一些实施例中，滤波电容包括多路并联的电容阵列，电容阵列通过开关控制电容输出值。
本申请可以通过设置电容阵列来控制电容输出值，示例性的，在一种可实现的电容阵列的结构中，参见图3所示，电容阵列50包括多路并联的电容组成的电容，其中，在第1路上设置有滤波电容Cfilter，在第2路至第n路上设置有开关Swn，以控制n-1路上的滤波电容的导通或断开，从而调节电容阵列50的电容输出值，n为大于等于2的正整数。
由上述内容可知，本申请考虑到电路的连接线例如VDD连线一般取较小值，缺少设计自由度，因此提出通过调整制滤波电容来确定并联网络谐振频点。结合电路原有的输出匹配，最终电路能够形成宽带输出匹配，其效果如图4所示。其中，折线指代现有LNA结构的输出匹配，点折线指代并联谐振网络引入的匹配点。可以看到，两者会在中间频带存在交叠，而交叠部分的输出匹配会被改善(也就是更往纵轴的负半轴移动)，最终形成的输出匹配曲线如实线所示。于是，输出匹配就实现了宽带特性。上述说明是以滤波电容的谐振频点高于工作频段为例展开的，同样地，本申请也可以设计实现滤波电容的谐振频点低于工作频段。
需要说明的是，针对现有LNA结构仍然可以通过其它手段调整输出匹配，以实现较大的带宽，但这种调整方式同时会导致工作频段内的性能牺牲，通过本申请提供的在拓宽输出匹配的前提下，是不会影响工作频段其余性能的。
本申请一些实施例中，谐振电感为可调电感。
这里，加入一个电感后，电感也可以做成可调结构，即谐振电感选用可调电感来实现。
由本申请提供的放大器的结构可知，本申请在拓宽输出匹配的前提下，是不会影响工作频段其余性能的，不仅拓展了输出匹配带宽，也降低了布局的难度，节约了设计成本。
本申请还提供了集成上述的放大器1的射频芯片，拓展了输出匹配带宽，且布局容易。
本申请还提供了集成上述的放大器1的电子设备，拓展了输出匹配带宽，且布局容易。
在本申请说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本申请说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种放大器，其特征在于，所述放大器包括：放大单元、隔离单元和谐振网络，
所述放大单元的第一端与所述放大器的输入端连接，所述放大单元的第二端接地，所述放大单元的第三端与所述隔离单元相连接；
所述隔离单元包括滤波电容和扼流电感，所述扼流电感与所述放大器的第三端相连接，所述扼流电感的另一端通过所述滤波电容接地，所述滤波电容和所述扼流电感具有第一谐振点；
所述谐振网络第一端通过所述隔离单元的所述扼流电感与所述放大器的第三端相连接，所述谐振网络第二端用于接入电源，所述谐振网络复用所述滤波电容，以使所述谐振网络具有第二谐振点；
其中，所述第一谐振点、所述第二谐振点均位于放大器的带内。
2.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述第二谐振点将所述放大器的带宽由第一带宽扩展为第二带宽。
3.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述谐振网络具有谐振电感。
4.根据权利要求3所述的放大器，其特征在于，所述谐振电感为电路的连接线实现。
5.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述滤波电容为可调电容。
6.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，所述滤波电容包括多路并联的电容阵列，所述电容阵列通过开关控制电容输出值。
7.根据权利要求3所述的放大器，其特征在于，所述谐振电感为可调电感。
8.一种射频芯片，其特征在于，集成有权利要求1至7中任一项所述的放大器。
9.一种电子设备，其特征在于，集成有权利要求1至7中任一项所述的放大器。
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