專利名稱：射頻低噪放大器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種射頻低噪放大器。
背景技術：
現(xiàn)今的射頻模擬前端接收器部分一般為天線、RF濾波器、低噪聲放大器和頻率混合器，部分如圖1所示。RF濾波器一般是由被動原器件組成的。其被動原器件的個數(shù)隨著濾波器階次的提高而增加。另外，RF濾波器還有一定的插入損耗。RF濾波器所用的電感和電容個數(shù)較多，有的數(shù)值較大，加之集成后，阻性衰耗對噪聲指數(shù)影響較大，所以RF濾波器難以集成。
另一方面，低噪聲放大器需要50歐姆輸入/輸出阻抗匹配，而噪聲指數(shù)需要在3dB以下。在保證低噪聲放大器一定的電壓增益的同時，也要滿足輸入信號的動態(tài)范圍。
在滿足上述條件下，很難做到高集成度，亦即需要一定數(shù)量的外掛原器件。
發(fā)明內容
本實用新型的目的就是為了解決以上外掛元件多、集成度不夠的問題。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的方案是一種射頻低噪放大器，包括信號放大級帶通網(wǎng)絡、緩沖級帶通網(wǎng)絡、輸出緩沖電路、信號放大電路，其特征是還包括增益調節(jié)電路，所述增益調節(jié)電路與信號放大電路相連，信號放大電路的輸出端接信號放大級帶通網(wǎng)絡，信號放大級帶通網(wǎng)絡的輸出端一端直接接于緩沖級帶通網(wǎng)絡的一個輸入端，另一端經輸出緩沖電路接于緩沖級帶通網(wǎng)絡的另一個輸入端，緩沖級帶通網(wǎng)絡的輸出端即為整個射頻低噪放大器的輸出端。
還包括輸入級帶通網(wǎng)絡，所述輸入級帶通網(wǎng)絡包括相互串聯(lián)的第一電容和第一電感，其中第一電容的輸入端接輸入信號，第一電感的輸出端接信號放大電路和增益調節(jié)電路的輸入端。
所述信號放大級帶通網(wǎng)絡包括相互并聯(lián)的第二電容和第二電感，其并聯(lián)后的一端一邊接信號放大電路，一邊通過第四電容接輸出緩沖電路，另一端接緩沖級帶通網(wǎng)絡；緩沖級帶通網(wǎng)絡包括相互串聯(lián)的第三電容和第三電感，第三電感的另一端接電源，第三電容的另一端為信號輸出端。
所述輸出緩沖電路包括第三晶體管，其信號輸入極接第三偏壓和信號放大級帶通網(wǎng)絡，信號輸出端接輸出緩沖級帶通網(wǎng)絡，第三極用于接地。
所述信號放大電路包括第一、二晶體管，其中第一晶體管M信號輸入極接第一偏壓和輸入級帶通網(wǎng)絡的輸出端，信號輸出極接第二晶體管的第三極，其第三極用于通過第四電感接地；第二晶體管的信號輸出極接信號放大級帶通網(wǎng)絡，其門極或基極接第二偏壓。
所述增益調節(jié)電路包括增益可控晶體管，其控制極接可調偏壓，集電極或漏極接輸入級帶通網(wǎng)絡，發(fā)射極或源極用于接地。
還包括映象頻率消除裝置，其輸入端與緩沖級帶通網(wǎng)絡相連，輸出端為整個放大器的輸出端。
采用以上方案的有益效果由于具有增益調節(jié)電路和三級帶通網(wǎng)絡，融合了帶通濾波和可變增益兩特點，加上緩出緩沖電路，使得以上設計同時實現(xiàn)了帶通、射頻、阻抗匹配，滿足了輸入信號的動態(tài)范圍。其帶通頻帶也具有一定的Q值，對臨近頻帶的信號具有較大的衰減，所以為我們省略前端的RF濾波器創(chuàng)造了條件，從而就可以減少外掛元件，增加集成度。
圖1是現(xiàn)有現(xiàn)有射頻模擬前端接收器的RF濾波器和低噪聲放大器部分示意圖。
圖2是本實用新型實施例方框示意圖。
圖3是本實用新型實施例具體電路示意圖。
圖4是本實用新型增加映象頻率消除裝置的實施例方框示意圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例并結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。
RF濾波器不能集成的原因是由於集成電感，電容阻性損耗大，會極大地提高噪聲系數(shù)，降低系統(tǒng)對信號接收的靈敏度。
本實用新型則通過在低噪放大器中設置三個帶通網(wǎng)絡，從而達到一定的Q值，以省略前端RF濾波器，增加集成度。
如圖2所示，本實施例的射頻低噪放大器包括信號放大級帶通網(wǎng)絡2、緩沖級帶通網(wǎng)絡3、輸出緩沖電路4、信號放大電路6、增益調節(jié)電路5，所述增益調節(jié)電路5與信號放大電路6相連，信號放大電路6的輸出端接信號放大級帶通網(wǎng)絡2，信號放大級帶通網(wǎng)絡2的輸出端一端直接接于緩沖級帶通網(wǎng)絡3的一個輸入端，另一端經輸出緩沖電路4接于緩沖級帶通網(wǎng)絡3的另一個輸入端，緩沖級帶通網(wǎng)絡3的輸出端即為整個射頻低噪放大器的輸出端。
為了增強濾波效果，降低噪聲指數(shù)，還增設由外掛元件組成的輸入級帶通網(wǎng)絡1(因為前級對噪聲指數(shù)的影響很大，而后級對噪聲的影響較小)，所述輸入級帶通網(wǎng)絡1包括相互串聯(lián)的第一電容C1和第一電感L1(外掛)，其中第一電容C1的輸入端接輸入信號，第一電感的輸出端接信號放大電路6和增益調節(jié)電路5的輸入端，見圖3。
該設計的目標是設計出高集成度的可變增益，帶通，射頻，低噪聲放大器，其功能等同于一般接收器的RF濾波器和低噪聲放大器。但具有兩個特點(1).高集成度；(2).增益可變。
圖3為本專利申請?zhí)岢龅牡驮肼暦糯笃麟娐穲D。電感L1和L4為外掛原器件，其余原器件均集成于硅片上。
見圖3，所述信號放大級帶通網(wǎng)絡2包括相互并聯(lián)的第二電容C2和第二電感L2，其并聯(lián)后的一端一邊接信號放大電路6，一邊通過第四電容C4接輸出緩沖電路4，另一端接緩沖級帶通網(wǎng)絡3；緩沖級帶通網(wǎng)絡3包括相互串聯(lián)的第三電容C3和第三電感L3，第三電感L3的另一端接電源Vdd，第三電容C3的另一端為信號輸出端。
見圖3，所述輸出緩沖電路4包括第三晶體管M3，其信號輸入極接第三偏壓Vb2和信號放大級帶通網(wǎng)絡2，信號輸出端接輸出緩沖級帶通網(wǎng)絡3，第三極用于接地。M3是輸出緩沖級，用于滿足50Ω阻抗匹配。
見圖3，所述信號放大電路6包括第一、二晶體管M1、M2，其中第一晶體管M1信號輸入極接第一偏壓Vb1和輸入級帶通網(wǎng)絡1的輸出端，信號輸出極接第二晶體管M2的第三極，其第三極用于通過第四電感L4接地；第二晶體管M2的信號輸出極接信號放大級帶通網(wǎng)絡2，其門極或基極接第二偏壓Vb2。M2可以克服M1的Miller效應，使信號增益得到增強。另外M2可以減弱后級大信號對前端的串擾。上述串接形式的晶體管M1和M2為NMOS晶體管，但也不排除用PNP管(其他晶體管也同)。
見圖3，所述增益調節(jié)電路5包括增益可控晶體管Mc，其控制極接可調偏壓Vc，集電極或漏極接輸入級帶通網(wǎng)絡1，發(fā)射極或源極用于接地。圖3中的NMOS晶體管Mc為增益可控器件，當輸入信號過強時，通過控制晶體管Mc的門極電壓，使過多的能量被地端吸收，從而保證信號放大不會失真。可變增益這一特性，提高了輸入信號的動態(tài)范圍。
當輸入信號過強時，為保證信號在后端不失真，本設計呈現(xiàn)為衰減器。雖然回損指標有所降低，但信號的動態(tài)范圍卻大大提高。
見圖4，還包括映象頻率消除裝置，其輸入端與緩沖級帶通網(wǎng)絡3相連，輸出端為整個放大器的輸出端。其中LO(Local Oscillator)為本振。中頻輸出可以消除映象頻率信號的干擾。
圖1所示前端RF濾波器若要保持相同的帶通性能，至少需要2個電容和2個電感。本設計與現(xiàn)有技術相比，省略了前端的RF濾波器，提高了器件的集成度，節(jié)約了材料成本。同時也具有可變增益功能。與圖1相比，在噪聲指標相近的條件下，本實用新型至少能節(jié)省4個元器件。
權利要求1.一種射頻低噪放大器，包括信號放大級帶通網(wǎng)絡(2)、緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)、輸出緩沖電路(4)、信號放大電路(6)，其特征是還包括增益調節(jié)電路(5)，所述增益調節(jié)電路(5)與信號放大電路(6)相連，信號放大電路(6)的輸出端接信號放大級帶通網(wǎng)絡(2)，信號放大級帶通網(wǎng)絡(2)的輸出端一端直接接于緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)的一個輸入端，另一端經輸出緩沖電路(4)接于緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)的另一個輸入端，緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)的輸出端即為整個射頻低噪放大器的輸出端。
2.如權利要求1所述的射頻低噪放大器，其特征是還包括輸入級帶通網(wǎng)絡(1)，所述輸入級帶通網(wǎng)絡(1)包括相互串聯(lián)的第一電容(C1)和第一電感(L1)，其中第一電容(C1)的輸入端接輸入信號，第一電感的輸出端接信號放大電路(6)和增益調節(jié)電路(5)的輸入端。
3.如權利要求1或2所述的射頻低噪放大器，其特征是所述信號放大級帶通網(wǎng)絡(2)包括相互并聯(lián)的第二電容(C2)和第二電感(L2)，其并聯(lián)后的一端一邊接信號放大電路(6)，一邊通過第四電容(C4)接輸出緩沖電路(4)，另一端接緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)；緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)包括相互串聯(lián)的第三電容(C3)和第三電感(L3)，第三電感(L3)的另一端接電源(Vdd)，第三電容(C3)的另一端為信號輸出端。
4.如權利要求1或2所述的射頻低噪放大器，其特征是所述輸出緩沖電路(4)包括第三晶體管(M3)，其信號輸入極接第三偏壓(Vb2)和信號放大級帶通網(wǎng)絡(2)，信號輸出端接輸出緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)，第三極用于接地。
5.如權利要求1或2所述的射頻低噪放大器，其特征是所述信號放大電路(6)包括第一、二晶體管(M1、M2)，其中第一晶體管(M1)信號輸入極接第一偏壓(Vb1)和輸入級帶通網(wǎng)絡(1)的輸出端，信號輸出極接第二晶體管(M2)的第三極，其第三極用于通過第四電感(L4)接地；第二晶體管(M2)的信號輸出極接信號放大級帶通網(wǎng)絡(2)，其門極或基極接第二偏壓(Vb2)。
6.如權利要求1或2所述的射頻低噪放大器，其特征是所述增益調節(jié)電路(5)包括增益可控晶體管(Mc)，其控制極接可調偏壓(Vc)，集電極或漏極接輸入級帶通網(wǎng)絡(1)，發(fā)射極或源極用于接地。
7.如權利要求1或2所述的射頻低噪放大器，其特征是還包括映象頻率消除裝置，其輸入端與緩沖級帶通網(wǎng)絡(3)相連，輸出端為整個放大器的輸出端。
專利摘要本實用新型公開一種射頻低噪放大器，包括信號放大級帶通網(wǎng)絡、緩沖級帶通網(wǎng)絡、輸出緩沖電路、信號放大電路和增益調節(jié)電路。它具有增益調節(jié)電路和三級帶通網(wǎng)絡，融合了帶通濾波和可變增益兩特點，加上緩出緩沖電路，使得以上設計同時實現(xiàn)了帶通、射頻、阻抗匹配，滿足了輸入信號的動態(tài)范圍。其帶通頻帶也具有一定的Q值，對臨近頻帶的信號具有較大的衰減，所以為我們省略前端的RF濾波器創(chuàng)造了條件，從而就可以減少外掛元件，增加集成度。
文檔編號H04B1/16GK2624528SQ0323491
公開日2004年7月7日 申請日期2003年6月11日 優(yōu)先權日2003年6月11日
發(fā)明者馬成炎, 但亞平 申請人:深圳源核微電子技術有限公司