CN2624528Y - 射频低噪放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种射频低噪放大器，包括信号放大级带通网络、缓冲级带通网络、输出缓冲电路、信号放大电路和增益调节电路。它具有增益调节电路和三级带通网络，融合了带通滤波和可变增益两特点，加上缓出缓冲电路，使得以上设计同时实现了带通、射频、阻抗匹配，满足了输入信号的动态范围。其带通频带也具有一定的Q值，对临近频带的信号具有较大的衰减，所以为我们省略前端的RF滤波器创造了条件，从而就可以减少外挂元件，增加集成度。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种射频低噪放大器。
背景技术：
现今的射频模拟前端接收器部分一般为天线、RF滤波器、低噪声放大器和频率混合器，部分如图1所示。RF滤波器一般是由被动原器件组成的。其被动原器件的个数随着滤波器阶次的提高而增加。另外，RF滤波器还有一定的插入损耗。RF滤波器所用的电感和电容个数较多，有的数值较大，加之集成后，阻性衰耗对噪声指数影响较大，所以RF滤波器难以集成。
另一方面，低噪声放大器需要50欧姆输入/输出阻抗匹配，而噪声指数需要在3dB以下。在保证低噪声放大器一定的电压增益的同时，也要满足输入信号的动态范围。
在满足上述条件下，很难做到高集成度，亦即需要一定数量的外挂原器件。
发明内容：
本实用新型的目的就是为了解决以上外挂元件多、集成度不够的问题。
本实用新型实现上述目的的方案是：一种射频低噪放大器，包括信号放大级带通网络、缓冲级带通网络、输出缓冲电路、信号放大电路，其特征是：还包括增益调节电路，所述增益调节电路与信号放大电路相连，信号放大电路的输出端接信号放大级带通网络，信号放大级带通网络的输出端一端直接接于缓冲级带通网络的一个输入端，另一端经输出缓冲电路接于缓冲级带通网络的另一个输入端，缓冲级带通网络的输出端即为整个射频低噪放大器的输出端。
还包括输入级带通网络，所述输入级带通网络包括相互串联的第一电容和第一电感，其中第一电容的输入端接输入信号，第一电感的输出端接信号放大电路和增益调节电路的输入端。
所述信号放大级带通网络包括相互并联的第二电容和第二电感，其并联后的一端一边接信号放大电路，一边通过第四电容接输出缓冲电路，另一端接缓冲级带通网络；缓冲级带通网络包括相互串联的第三电容和第三电感，第三电感的另一端接电源，第三电容的另一端为信号输出端。
所述输出缓冲电路包括第三晶体管，其信号输入极接第三偏压和信号放大级带通网络，信号输出端接输出缓冲级带通网络，第三极用于接地。
所述信号放大电路包括第一、二晶体管，其中第一晶体管M信号输入极接第一偏压和输入级带通网络的输出端，信号输出极接第二晶体管的第三极，其第三极用于通过第四电感接地；第二晶体管的信号输出极接信号放大级带通网络，其门极或基极接第二偏压。
所述增益调节电路包括增益可控晶体管，其控制极接可调偏压，集电极或漏极接输入级带通网络，发射极或源极用于接地。
还包括映象频率消除装置，其输入端与缓冲级带通网络相连，输出端为整个放大器的输出端。
采用以上方案的有益效果：由于具有增益调节电路和三级带通网络，融合了带通滤波和可变增益两特点，加上缓出缓冲电路，使得以上设计同时实现了带通、射频、阻抗匹配，满足了输入信号的动态范围。其带通频带也具有一定的Q值，对临近频带的信号具有较大的衰减，所以为我们省略前端的RF滤波器创造了条件，从而就可以减少外挂元件，增加集成度。
附图说明：
图1是现有现有射频模拟前端接收器的RF滤波器和低噪声放大器部分示意图。
图2是本实用新型实施例方框示意图。
图3是本实用新型实施例具体电路示意图。
图4是本实用新型增加映象频率消除装置的实施例方框示意图。
具体实施方式：
下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
RF滤波器不能集成的原因是由於集成电感，电容阻性损耗大，会极大地提高噪声系数，降低系统对信号接收的灵敏度。
本实用新型则通过在低噪放大器中设置三个带通网络，从而达到一定的Q值，以省略前端RF滤波器，增加集成度。
如图2所示，本实施例的射频低噪放大器包括信号放大级带通网络2、缓冲级带通网络3、输出缓冲电路4、信号放大电路6、增益调节电路5，所述增益调节电路5与信号放大电路6相连，信号放大电路6的输出端接信号放大级带通网络2，信号放大级带通网络2的输出端一端直接接于缓冲级带通网络3的一个输入端，另一端经输出缓冲电路4接于缓冲级带通网络3的另一个输入端，缓冲级带通网络3的输出端即为整个射频低噪放大器的输出端。
为了增强滤波效果，降低噪声指数，还增设由外挂元件组成的输入级带通网络1(因为前级对噪声指数的影响很大，而后级对噪声的影响较小)，所述输入级带通网络1包括相互串联的第一电容C1和第一电感L1(外挂)，其中第一电容C1的输入端接输入信号，第一电感的输出端接信号放大电路6和增益调节电路5的输入端，见图3。
该设计的目标是设计出高集成度的可变增益，带通，射频，低噪声放大器，其功能等同于一般接收器的RF滤波器和低噪声放大器。但具有两个特点：(1).高集成度；(2).增益可变。
图3为本专利申请提出的低噪声放大器电路图。电感L1和L4为外挂原器件，其余原器件均集成于硅片上。
见图3，所述信号放大级带通网络2包括相互并联的第二电容C2和第二电感L2，其并联后的一端一边接信号放大电路6，一边通过第四电容C4接输出缓冲电路4，另一端接缓冲级带通网络3；缓冲级带通网络3包括相互串联的第三电容C3和第三电感L3，第三电感L3的另一端接电源Vdd，第三电容C3的另一端为信号输出端。
见图3，所述输出缓冲电路4包括第三晶体管M3，其信号输入极接第三偏压Vb2和信号放大级带通网络2，信号输出端接输出缓冲级带通网络3，第三极用于接地。M3是输出缓冲级，用于满足50Ω阻抗匹配。
见图3，所述信号放大电路6包括第一、二晶体管M1、M2，其中第一晶体管M1信号输入极接第一偏压Vb1和输入级带通网络1的输出端，信号输出极接第二晶体管M2的第三极，其第三极用于通过第四电感L4接地；第二晶体管M2的信号输出极接信号放大级带通网络2，其门极或基极接第二偏压Vb2。M2可以克服M1的Miller效应，使信号增益得到增强。另外M2可以减弱后级大信号对前端的串扰。上述串接形式的晶体管M1和M2为NMOS晶体管，但也不排除用PNP管(其他晶体管也同)。
见图3，所述增益调节电路5包括增益可控晶体管Mc，其控制极接可调偏压Vc，集电极或漏极接输入级带通网络1，发射极或源极用于接地。图3中的NMOS晶体管Mc为增益可控器件，当输入信号过强时，通过控制晶体管Mc的门极电压，使过多的能量被地端吸收，从而保证信号放大不会失真。可变增益这一特性，提高了输入信号的动态范围。
当输入信号过强时，为保证信号在后端不失真，本设计呈现为衰减器。虽然回损指标有所降低，但信号的动态范围却大大提高。
见图4，还包括映象频率消除装置，其输入端与缓冲级带通网络3相连，输出端为整个放大器的输出端。其中LO(Local Oscillator)为本振。中频输出可以消除映象频率信号的干扰。
图1所示前端RF滤波器若要保持相同的带通性能，至少需要2个电容和2个电感。本设计与现有技术相比，省略了前端的RF滤波器，提高了器件的集成度，节约了材料成本。同时也具有可变增益功能。与图1相比，在噪声指标相近的条件下，本实用新型至少能节省4个元器件。
Claims (7)
1.一种射频低噪放大器，包括信号放大级带通网络(2)、缓冲级带通网络(3)、输出缓冲电路(4)、信号放大电路(6)，其特征是：还包括增益调节电路(5)，所述增益调节电路(5)与信号放大电路(6)相连，信号放大电路(6)的输出端接信号放大级带通网络(2)，信号放大级带通网络(2)的输出端一端直接接于缓冲级带通网络(3)的一个输入端，另一端经输出缓冲电路(4)接于缓冲级带通网络(3)的另一个输入端，缓冲级带通网络(3)的输出端即为整个射频低噪放大器的输出端。
2.如权利要求1所述的射频低噪放大器，其特征是：还包括输入级带通网络(1)，所述输入级带通网络(1)包括相互串联的第一电容(C1)和第一电感(L1)，其中第一电容(C1)的输入端接输入信号，第一电感的输出端接信号放大电路(6)和增益调节电路(5)的输入端。
3.如权利要求1或2所述的射频低噪放大器，其特征是：所述信号放大级带通网络(2)包括相互并联的第二电容(C2)和第二电感(L2)，其并联后的一端一边接信号放大电路(6)，一边通过第四电容(C4)接输出缓冲电路(4)，另一端接缓冲级带通网络(3)；缓冲级带通网络(3)包括相互串联的第三电容(C3)和第三电感(L3)，第三电感(L3)的另一端接电源(Vdd)，第三电容(C3)的另一端为信号输出端。
4.如权利要求1或2所述的射频低噪放大器，其特征是：所述输出缓冲电路(4)包括第三晶体管(M3)，其信号输入极接第三偏压(Vb2)和信号放大级带通网络(2)，信号输出端接输出缓冲级带通网络(3)，第三极用于接地。
5.如权利要求1或2所述的射频低噪放大器，其特征是：所述信号放大电路(6)包括第一、二晶体管(M1、M2)，其中第一晶体管(M1)信号输入极接第一偏压(Vb1)和输入级带通网络(1)的输出端，信号输出极接第二晶体管(M2)的第三极，其第三极用于通过第四电感(L4)接地；第二晶体管(M2)的信号输出极接信号放大级带通网络(2)，其门极或基极接第二偏压(Vb2)。
6.如权利要求1或2所述的射频低噪放大器，其特征是：所述增益调节电路(5)包括增益可控晶体管(Mc)，其控制极接可调偏压(Vc)，集电极或漏极接输入级带通网络(1)，发射极或源极用于接地。
7.如权利要求1或2所述的射频低噪放大器，其特征是：还包括映象频率消除装置，其输入端与缓冲级带通网络(3)相连，输出端为整个放大器的输出端。
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| CN 03234917 CN2624528Y (zh) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | 射频低噪放大器 |
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|---|---|---|---|---|
| CN108933573A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-04 | 安徽矽磊电子科技有限公司 | 一种集成前置滤波器的射频放大器及其封装方法 |
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2003
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