一種lna及該lna對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及一種LNA(Low Noise Amplifier,低噪聲放大器）及 該LNA對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，GNSS(Global Navigation Satellite System,全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）工作時(shí) 所使用的射頻頻點(diǎn)如表1所示。
[0003] 表 1
[0005] 其中，GPS Ll由美國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用，工作頻率為1575. 42MHZ ;Galileo由 歐盟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用，工作頻率也是1575. 42MHZ ;BeiDou(北斗）B1、BeiDou B2及 BeiDou B3由中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用，工作頻率分別為1561. 098兆赫茲、1207. 14兆赫茲 及1268. 52兆赫茲；Glonass由俄羅斯的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)使用，工作頻率為1601. 718兆赫茲。 [0006] 目前，市面上的射頻接收機(jī)產(chǎn)品可以同時(shí)支持GPS LI、Beidou Bl、Galileo和 Glonass，其中，Galileo和Glonass分別與GPS Ll和Beidou Bl的頻率比較接近，但是， 該射頻接收機(jī)不能同時(shí)支持頻點(diǎn)較低的Beidou B2和Beidou B3。也就是說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中的 射頻接收機(jī)只能接收頻率在I. 5MHz~I. 6MHz的信號(hào)，無(wú)法接收頻點(diǎn)較低的Beidou B2和 Beidou B3的信號(hào)。
[0007] 射頻接收機(jī)中包括天線及射頻前端，其中，天線用于接收或發(fā)送信號(hào)，目前有單頻 接收天線，也有多頻接收天線，也就是說(shuō)，天線可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)接收不同頻率的功能；射頻前 端包括LNA和IQ(In-phase Quadrature,同相正交信號(hào)）混頻器，主要用于實(shí)現(xiàn)射頻放大的 部分是LNA，IQ混頻器用于混頻。而現(xiàn)有技術(shù)中的LNA采用載入載出的電路方案，具體如圖 1所示，這樣的LNA只能放大GPS LUBeidou BUGalileo和Glonass這些頻率相同或接近 的射頻信號(hào)，不能同時(shí)放大另一種頻點(diǎn)較低的Beidou B2和Beidou B3的射頻信號(hào)，這樣就 導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中的射頻接收機(jī)只能接收頻率在I. 5MHz~I. 6MHz的信號(hào)，無(wú)法接收頻點(diǎn)較 低的Beidou B2和Beidou B3的信號(hào)。
[0008] 目前，如果要實(shí)現(xiàn)射頻接收機(jī)產(chǎn)品同時(shí)支持GNSS所有頻段，需要采用兩套芯片和 更多外圍元器件的方案，也就是說(shuō)需要再增加一個(gè)LNA和一些外圍元器件，這樣會(huì)使得射 頻前端的面積變的比較大，此外，這些外圍元器件的價(jià)格也比較昂貴，因此會(huì)使得整個(gè)射頻 前端的成本變高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供了一種LNA及該LNA對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的方法，該LNA能將兩種不同頻 率的信號(hào)同時(shí)進(jìn)行放大，若將該LNA運(yùn)用于GNSS多模多頻接收機(jī)的射頻前端，可以使GNSS 多模多頻接收機(jī)的射頻前端支持接收GNSS所有頻段，而且該射頻前端采用的芯片面積小， 成本低。
[0010] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種LNA，包括輸入阻抗匹配及放大電路（1)和輸 出諧振選頻電路（2);所述輸入阻抗匹配及放大電路（1)和所述輸出諧振選頻電路（2)相 連；
[0011] 所述輸入阻抗匹配及放大電路（1)用于將至少兩種不同頻率的信號(hào)輸入后進(jìn)行 阻抗匹配及放大處理；所述輸出諧振選頻電路（2)用于根據(jù)頻率將阻抗匹配及放大處理后 的至少兩種不同頻率的信號(hào)分別輸出。
[0012] 本發(fā)明的實(shí)施方式還提供一種根據(jù)如上所述的LNA進(jìn)行信號(hào)放大的方法，包括：
[0013] 將至少兩種不同頻率的信號(hào)輸入后進(jìn)行阻抗匹配及放大處理；
[0014] 根據(jù)頻率將阻抗匹配及放大處理后的至少兩種不同頻率的信號(hào)分別輸出。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，可以對(duì)至少兩種不同頻率的信號(hào)輸入后 進(jìn)行阻抗匹配及放大處理；然后再根據(jù)頻率將阻抗匹配及放大處理后的至少兩種不同頻率 的信號(hào)分別輸出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種頻率的信號(hào)同時(shí)進(jìn)行放大的功能。若將該LNA運(yùn)用于GNSS 多模多頻接收機(jī)的射頻前端，可以使GNSS多模多頻接收機(jī)的射頻前端支持接收GNSS所有 頻段，而且該射頻前端采用的芯片面積小，成本低。
[0016] 優(yōu)選地，在所述單入單出的LNA的電路結(jié)構(gòu)中，所述輸入阻抗匹配及放大電路（1) 包含直流DC耦合電感（Lll)、交流AC耦合電容（Cll)、第一晶體管（Mil)和第二晶體管 (M12);所述輸出諧振選頻電路⑵包含復(fù)用電感（LL)、第一可變電容（C h)及第二可變電容 (C1)；
[0017] 所述AC耦合電容（Cll)的正極與所述LNA的輸入端相連；所述DC耦合電感（Lll) 的一端接地，另一端與所述AC耦合電容（Cll)的負(fù)極和所述第一晶體管（Mil)的源極相 連，所述第一晶體管（Mil)的柵極連接偏置電壓Vbias，所述第一晶體管（Mil)的漏極與所 述第二晶體管（M12)的源極相連；所述復(fù)用電感（LL)、所述第一可變電容（C h)及所述第二 可變電容（C1)并聯(lián)連接；所述并聯(lián)連接的第一端與所述第二晶體管（M12)的漏極相連，并 作為所述LNA的輸出端；所述并聯(lián)連接的第二端與所述第二晶體管（M12)的柵極相連，并連 接至電源電壓VDD。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明對(duì)LNA的電路做了改進(jìn)，改進(jìn)之后的LNA的輸入阻抗匹 配電路中Mll采用共柵的寬帶阻抗匹配方式，放大電路Mll和M12采用共源共柵的連接方 式，可以增加隔離，輸出采用高性能電感復(fù)用方案，使得改進(jìn)之后的射頻前端不需要再增加 芯片就可以實(shí)現(xiàn)接收GNSS所有頻段的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)I. 2GHz~I. 6GHz頻率覆蓋，接收覆蓋頻 率寬，阻抗匹配性能、噪聲性能以及線性度性能較好，功耗低，整體應(yīng)用芯片面積小。
[0019] 優(yōu)選地，所述第一可變電容（Ch)包括：第一電感（LO)、第三晶體管（M21)、第一電 容（CO)、第二電容（Cl)、所述第二可變電容（C 1)包括：第二電感（LI)、第四晶體管（M22)、 第三電容（C2)及第四電容（C3);
[0020] 所述第一電感（LO)的第一端與數(shù)字控制字相連，第二端與所述第三晶體管（M21) 的柵極相連，所述第三晶體管（M21)的漏極與所述第一電容（CO)的負(fù)極相連，源極與所述 第二電容（Cl)的正極相連，所述第一電容（CO)的正極與所述VDD相連，所述第二晶體管 (M12)的漏極及所述第二電容（Cl)的負(fù)極與所述LNA的輸出端相連；
[0021] 所述第二電感（LI)的第一端與所述數(shù)字控制字相連，第二端與所述第四晶體管 (M22)的柵極相連，所述第四晶體管（M22)的漏極與所述第三電容（C2)的負(fù)極相連，源極與 所述第四電容（C3)的正極相連，所述第三電容（C2)的正極與所述VDD相連，所述第二晶體 管（M12)的漏極及所述第四電容（C3)的負(fù)極與所述LNA的輸出端相連。
[0022] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，輸出諧振選頻電路中第一可變電容 和第二可變電容分別可以通過(guò)一個(gè)電感、一個(gè)晶體管及兩個(gè)電容的連接關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)， 這樣實(shí)現(xiàn)的第一可變電容和第二可變電容可以滿足射頻前端的PVT(Pr 〇CeSS Voltage Temperature，工藝電壓溫度）成品率，可以將兩個(gè)不同頻率的信號(hào)放大后輸出，能夠確保 該輸出諧振選頻電路滿足指標(biāo)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的LNA的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中的GNSS多模多頻接收機(jī)的射頻前端中的LNA 的電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的GNSS多模多頻接收機(jī)的射頻前端結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式中LNA的電路組成圖；
[0027] 圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式中LNA中的第一可變電容和第二可變電容的具體 電路組成圖；
[0028] 圖6是將圖5所示的第一可變電容和第二可變電容的具體電路組成圖與圖4中前 端的輸入阻抗匹配及放大電路連接在一起后的LNA的電路圖；
[0029] 圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式中另一種LNA的電路組成圖；
[0030] 圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式中LNA的電路組成圖；
[0031] 圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式中的根據(jù)第一、第二或第三實(shí)施方式所述的LNA 對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí) 施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中， 為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基 于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方 案。
[0033] 本發(fā)明的第一實(shí)施方式提供一種LNA，如圖2所示，包括：
[0034] 輸入阻抗匹配及放大電路和輸出諧振選頻電路；輸入阻抗匹配及放大電路和輸出 諧振選頻電路相連；輸入阻抗匹配及放大電路用于將至少兩種不同頻率的信號(hào)輸入后進(jìn)行 阻抗匹配及放大處理；輸出諧振選頻電路用于根據(jù)頻率將阻抗匹配及放大處理后的至少兩 種不同頻率的信號(hào)分別輸出。
[0035] 現(xiàn)有技術(shù)中的GNSS多模多頻接收機(jī)的射頻前端，如圖3所示，射頻前端包括天線、 LNA和IQ混頻器，LNA的輸入端與接收機(jī)的天線相連，LNA的輸出與IQ混頻器的輸入相連。 由于GNSS總共有兩個(gè)頻段的射頻信號(hào)，而本發(fā)明中的LNA至少可以放大處理兩個(gè)頻段的射 頻信號(hào)，若將本發(fā)明中的LNA使用在GNSS接收機(jī)的射頻前端，則可以使得GNSS接收機(jī)可以 接收GNSS全頻段的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)I. 2GHz~I. 6GHz頻率覆蓋，使得GNSS接收機(jī)具有接收多模 多頻射頻信號(hào)的功能，同時(shí)，接收覆蓋頻率變寬。
[0036] 本發(fā)明的實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，可以對(duì)至少兩種不同頻率的信號(hào)輸入后 進(jìn)行阻抗匹配及放大處理；然后再根據(jù)頻率將阻抗匹配及放大處理后的至少兩種不同頻率 的信號(hào)分別輸出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種頻率的信號(hào)同時(shí)進(jìn)行放大的功能。
[0037] 需要說(shuō)明的是，LNA的電路結(jié)構(gòu)為單入單出結(jié)構(gòu)或雙入雙出結(jié)構(gòu)。本發(fā)明第二實(shí) 施方式提供一種LNA的具體電路結(jié)構(gòu)圖，該LNA為單入單出結(jié)構(gòu)，即LNA為一個(gè)輸入一個(gè)輸 出的結(jié)構(gòu)。第二實(shí)施方式為第一實(shí)施方式的具體實(shí)施例，LNA的內(nèi)部電路如圖4所示，LNA 包括輸入阻抗匹配及放大電路1和輸出諧振選頻電路2 ;其中，輸入阻抗匹配及放大電路1 包含 DC(Direct Current，直流電）f禹合電感 Lll、AC(Alternating Current，交流電）f禹合 電容C11、第一晶體管Mll和第二晶體管M12 ;輸出諧振選頻電路2包含復(fù)用電感LL、第一 可變電容Ch及第二可變電容C1。在輸入阻抗匹配電路中，Mll為共柵連接方式；Mll和M12 形成放大電路，Mll和M12為共柵共源的連接方式，這樣可以增加隔離；輸出諧振選頻電路 2采用高性能電感復(fù)用方案。
[0038] 具體的，AC耦合電容Cll的正極與LNA的輸入端相連，DC耦合電感Lll的一端接 地，另一端