低噪聲放大器及gnss系統(tǒng)接收機前端的射頻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種低噪聲放大器，包括濾波模塊、信號匹配模塊、放大模塊、干擾抑制模塊及輸出選頻模塊，濾波模塊輸出端連接信號匹配模塊輸入端，信號匹配模塊輸出端連接放大模塊輸入端，放大模塊輸出端連接干擾抑制模塊輸入端，放大模塊輸出端連接輸出選頻模塊輸入端，輸出選頻模塊輸出端輸出信號，干擾抑制模塊對于有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗衰減抑制，通過選頻模塊完成信號輸出。該低噪聲放大器結(jié)構(gòu)簡單、性能良好、功耗低、整體芯片面積小，實現(xiàn)射頻前端板級無SAW濾波器,降低系統(tǒng)應(yīng)用成本，提高市場競爭力。
【專利說明】低噪聲放大器及GNSS系統(tǒng)接收機前端的射頻系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種具有低噪聲的放大器及帶外干擾抑制的GNSS系統(tǒng)接收機如端的射頻系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前GNSS無線通信產(chǎn)品，基本上均采用板級SAW濾波器，濾除其他通信系統(tǒng)強發(fā)射干擾，如GSM/WCDMA/LTE等發(fā)射/接收干擾，但是SAW濾波器的價格高，占用面積大，BOM價格高，如果能在芯片內(nèi)部實現(xiàn)GSM發(fā)射/接收干擾抑制，就可以實現(xiàn)射頻前端板級無SAW濾波器系統(tǒng)方案。采用SAW濾波器功耗高、芯片性能低、芯片面積大。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對上述的缺點，本實用新型的目的在于提供一種在GNSS無線通信系統(tǒng)中取消使用高成本的SAW濾波器，降低芯片面積和功耗，提高芯片性能，設(shè)計一種自帶干擾抑制低噪聲放大器與混頻器、跨阻放大器來實現(xiàn)射頻前端板級無SAW濾波器系統(tǒng)。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種低噪聲的放大器，該放大器包括濾波模塊、信號匹配模塊、放大模塊、干擾抑制模塊及輸出選頻模塊，所述濾波模塊輸出端連接所述信號匹配模塊輸入端，所述信號匹配模塊輸出端連接所述放大模塊輸入端，所述放大模塊輸出端連接所述干擾抑制模塊輸入端，所述放大模塊輸出端連接所述輸出選頻模塊輸入端，所述輸出選頻模塊輸出端輸出信號，所述干擾抑制模塊對于有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制，通過輸出選頻模塊完成信號輸出。
[0005]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述干擾抑制模塊包括電感Lsl、電感Ls2、電容Cm及恒流源，所述電感Lsl的一端分別連接所述電感Ls2的一端及恒流源的輸入端，所述電感Ls2的另一端連接所述電容Cm的一端,所述恒流源輸出端接地,所述電容Cm另一端接地。
[0006]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述濾波模塊包括電感LI及電容Cl，所述電感LI 一端連接所述電容Cl 一端，所述電容Cl另一端接地。
[0007]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述干擾抑制模塊包括電感Lsl、等效電抗X2及恒流源，所述電感Lsl —端連接所述等效電抗X2 —端，所述等效電抗X2另一端接地，所述電感Lsl —端連接所述恒流源輸入端，所述恒流源輸出端接地。
[0008]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述濾波模塊包括等效電抗XI，所述等效電抗Xi 一端連接輸入信號，所述等效電抗Xi另一端接地。
[0009]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述信號匹配模塊包括電感Lg及電容Cgs，所述電感Lg —端連接電容Cgs —端,所述電容Cgs另一端連接所述電感Lsl的另一端；放大模塊包括N-MOS管Ml及N-MOS管M2，所述N-MOS管Ml柵極連接所述電感Lg的一端，所述N-MOS管Ml的源極連接所述電感Lsl的另一端，所述N-MOS管Ml的漏極連接所述N-MOS管M2的源極，所述N-MOS管M2的柵極連接Vdd ;所述選頻模塊包括電感L2及可調(diào)電容C2，所述電感L2與所述可調(diào)電容C2并聯(lián)后一端連接Vdd，所述電感L2與所述可調(diào)電容C2并聯(lián)后另一端連接所述N-MOS管M2的漏極并輸出信號。
[0010]本實用新型的另一目的在于提供一種GNSS系統(tǒng)接收機前端的射頻系統(tǒng)，該射頻系統(tǒng)包括具有權(quán)利要求1-6任一項所述的低噪聲放大器、接收天線、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、正交混頻器及跨阻放大器，所述接收天線輸出端連接所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸入端，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端連接所述低噪聲放大器輸入端，所述低噪聲放大器輸出端連接所述正交混頻器輸入端，所述正交混頻器輸出端連接所述跨阻放大器輸入端，所述跨阻放大器輸出端輸出中頻信號；所述低噪聲放大器用于對有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制完成信號放大輸出；所述接收天線，用于接收電子信號并且輸出信號；所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，用于對雙頻接收天線輸入不同頻率的信號進(jìn)行通道匹配；所述正交混頻器，用于對低噪聲放大器處理過的射頻信號進(jìn)行下變頻處理；所述跨阻放大器，用于將射頻信號轉(zhuǎn)化為電流輸出。
[0011]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述正交混頻器為兩個，兩個所述正交混頻器的輸入端分別連接所述低噪聲放大器輸入端。
[0012]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述跨阻放大器為兩個，每個所述跨阻放大器輸入端分別與一個所述混頻器輸出端連接。
[0013]本實用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述跨阻放大器包括單端輸入單端輸出的放大器Al、電阻R3及電容C3，所述電阻R3與所述電容C3并聯(lián)后與所述放大器Al的輸入端至輸出端并聯(lián)。
[0014]本實用新型的有益效果是:通過片內(nèi)集成濾波、陷波濾波器，對片外輸入信號的有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制，使得芯片體積減小、降低了功耗、提高了芯片的性能；該放大器結(jié)構(gòu)簡單、性能良好、功耗低、整體芯片面積小，實現(xiàn)射頻前端板級無SAW濾波器，降低系統(tǒng)成本，提高市場競爭力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例提供的低噪聲放大器結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2是本實用新型實施例提供的低噪聲放大器電路原理圖一；
[0017]圖3是本實用新型實施例提供的低噪聲放大器電路原理圖二 ；
[0018]圖4是本實用新型實施例提供的GNSS系統(tǒng)接收機前端的射頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖5是本實用新型實施例提供的跨阻放大器電路原理圖。

【具體實施方式】
[0020]附圖標(biāo)記:10_濾波模塊20-信號匹配模塊30-放大模塊40-干擾抑制模塊50-輸出選頻模塊 100-接收天線200-輸入匹配網(wǎng)絡(luò)300-低噪聲放大器400-正交混頻器500-跨阻放大器
[0021]圖1示出了本實用新型提供的低噪聲放大器300，該放大器包括濾波模塊10、信號匹配模塊20、放大模塊30、干擾抑制模塊40及輸出選頻模塊50，所述濾波模塊10輸出端連接所述信號匹配模塊20輸入端，所述信號匹配模塊20輸出端連接所述放大模塊30輸入端，所述放大模塊30輸出端連接所述干擾抑制模塊40輸入端,所述放大模塊30輸出端連接所述輸出選頻模塊50輸入端，所述輸出選頻模塊50輸出端輸出信號，所述干擾抑制模塊40對于有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制，通過輸出選頻模塊50完成信號輸出。通過片內(nèi)集成濾波、陷波濾波器，對片外輸入信號的有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制，使得芯片體積減小、降低了功耗、提高了芯片的性能；該放大器結(jié)構(gòu)簡單、性能良好、功耗低、整體芯片面積小，實現(xiàn)射頻前端板級無SAW濾波器，降低系統(tǒng)成本，提高市場競爭力。
[0022]如圖2所示，所述干擾抑制模塊40包括電感Lsl、電感Ls2、電容Cm及恒流源，所述電感Lsl的一端分別連接所述電感Ls2的一端及恒流源的輸入端，所述電感Ls2的另一端連接所述電容Cm的一端,所述恒流源輸出端接地,所述電容Cm另一端接地。
[0023]所述濾波模塊10包括電感LI及電容Cl，所述電感LI 一端連接所述電容Cl 一端，所述電容Cl另一端接地。
[0024]如圖3所示，所述干擾抑制模塊40包括電感Ls 1、等效電抗X2及恒流源，所述電感Lsl —端連接所述等效電抗X2 —端,所述等效電抗X2另一端接地,所述電感Lsl —端連接所述恒流源輸入端，所述恒流源輸出端接地。
[0025]所述濾波模塊10包括等效電抗Xl，所述等效電抗Xl —端連接輸入信號，所述等效電抗Xl另一端接地。
[0026]如圖2、3所示，所述信號匹配模塊20包括電感Lg及電容Cgs，所述電感Lg —端連接電容Cgs —端，所述電容Cgs另一端連接所述電感Lsl的另一端；放大模塊30包括N-MOS管Ml及N-MOS管M2，所述N-MOS管Ml柵極連接所述電感Lg的一端，所述N-MOS管Ml的源極連接所述電感Lsl的另一端，所述N-MOS管Ml的漏極連接所述N-MOS管M2的源極，所述N-MOS管M2的柵極連接Vdd ;所述選頻模塊50包括電感L2及可調(diào)電容C2，所述電感L2與所述可調(diào)電容C2并聯(lián)后一端連接Vdd，所述電感L2與所述可調(diào)電容C2并聯(lián)后另一端連接所述N-MOS管M2的漏極并輸出信號。
[0027]如圖2 所不，為 GNSS (Global navigat1n satellite system全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))帶外干擾抑制的低噪聲放大器10的電路，其中電感L1、電容Cl為芯片外高Q值電感和電容，諧振頻率在偏離GNSS信號100M以上，如LTE (Long Term Evolut1n,長期演進(jìn))干擾信號(1.71GHz)，對帶外干擾信號進(jìn)行抑制，對GNSS帶內(nèi)信號正常通過；差分電感的一半Ls2和Cm諧振在GNSS頻段。以下是在不同的工作頻率，電路特性分析。
[0028]在GNSS頻段頻率工作，LlCl為片外高Q值電感和電容等效為高電抗特性XI，對有用信號正常通過，而Ls2和Cm等效為低電抗特性X2，如圖3所示，從而實現(xiàn)GNSS輸入阻抗匹配，此時低噪聲放大器輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，計算如下:
[0029]Zin=5(Lg+Ls/2)+—j— + LS

Λ-Cgs 2Cgs


I
[0030]ω = I, m
2nV(Lg+Ls/2).Cgs
[0031]S = j ω

… sm-Ls
[0032]輸入匹配時，Zm=I^，在此低噪聲放大器300，噪聲低，線性度好，功耗低，通過調(diào)整電路等效電容Cgs的值改變匹配網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率，從而GNSS輸入阻抗匹配，對帶內(nèi)信號進(jìn)行阻抗匹配放大。
[0033]在GNSS頻段帶外情況，LI Cl為片外高Q值電感和電容等效為低電抗特性，對干擾信號進(jìn)行濾波，而Ls2和Cm等效為高電抗特性X2，如圖3所示，從而對帶外干擾進(jìn)行抑制。
[0034]Gam=^
[0035]X2為源級等效反饋阻抗，阻抗越大，增益越低，對干擾進(jìn)行有效抑制。
[0036]最后，通過輸出選頻網(wǎng)絡(luò)對有用信號進(jìn)一步放大，對帶外干擾信號進(jìn)一步抑制。
[0037]如圖4所示，本實用新型的另一目的在于提供一種GNSS系統(tǒng)接收機前端的射頻系統(tǒng)，該射頻系統(tǒng)包括具有權(quán)利要求1-6任一項所述的低噪聲放大器300、接收天線100、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)200、正交混頻器400及跨阻放大器500，所述接收天線100輸出端連接所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)200輸入端，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)200輸出端連接所述低噪聲放大器300輸入端，所述低噪聲放大器300輸出端連接所述正交混頻器400輸入端，所述正交混頻器400輸出端連接所述跨阻放大器500輸入端，所述跨阻放大器500輸出端輸出中頻信號；所述低噪聲放大器用于對有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制完成信號放大輸出；所述接收天線，用于接收電子信號并且輸出信號；所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，用于對雙頻接收天線輸入不同頻率的信號進(jìn)行通道匹配；所述正交混頻器，用于對低噪聲放大器處理過的射頻信號進(jìn)行下變頻處理；所述跨阻放大器，用于將射頻信號轉(zhuǎn)化為電流輸出。。接收天線100接收下來的有用信號和干擾經(jīng)過帶外干擾抑制的低噪聲放大器300進(jìn)行處理之后，有用信號進(jìn)行了放大，干擾進(jìn)行了抑制，經(jīng)過具有帶外信號干擾抑制的低噪聲放大器300對干擾進(jìn)行抑制，隨后通過的混頻器400和跨阻放大器500，對剩余干擾進(jìn)一步的抑制，達(dá)到干擾高抑制能力(大于45dB)，使得射頻前端板級帶外抑制無SAW濾波器系統(tǒng)得以實現(xiàn)。
[0038]信號通過天線100接收下來，經(jīng)過輸入匹配網(wǎng)絡(luò)20050ohm阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)到具有低噪聲放大器300對干擾進(jìn)行抑制，隨后通過混頻器400對射頻信號進(jìn)行下變頻，最后通過跨阻放大器500將信號轉(zhuǎn)化為電流輸入模擬濾波器，對干擾信號進(jìn)一步抑制，以及進(jìn)行信號帶覽選擇。
[0039]所述正交混頻器400為兩個，兩個所述正交混頻器400的輸入端分別連接所述低噪聲放大器300輸入端。
[0040]所述跨阻放大器500為兩個，每個所述跨阻放大器500輸入端分別與一個所述混頻器400輸出端連接。
[0041]如圖5所示，所述跨阻放大器500包括單端輸入單端輸出的放大器Al、電阻R3及電容C3，所述電阻R3與所述電容C3并聯(lián)后與所述放大器Al的輸入端至輸出端并聯(lián)。
[0042]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低噪聲放大器,其特征在于:該放大器包括濾波模塊、信號匹配模塊、放大模塊、干擾抑制模塊及輸出選頻模塊，所述濾波模塊輸出端連接所述信號匹配模塊輸入端，所述信號匹配模塊輸出端連接所述放大模塊輸入端，所述放大模塊輸出端連接所述干擾抑制模塊輸入端，所述放大模塊輸出端連接所述輸出選頻模塊輸入端，所述輸出選頻模塊輸出端輸出信號，所述干擾抑制模塊對于有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制，通過輸出選頻模塊完成信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述干擾抑制模塊包括電感Lsl、電感Ls2、電容Cm及恒流源，所述電感Lsl的一端分別連接所述電感Ls2的一端及恒流源的輸入端，所述電感Ls2的另一端連接所述電容Cm的一端，所述恒流源輸出端接地，所述電容Cm另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述濾波模塊包括電感LI及電容Cl，所述電感LI 一端連接所述電容Cl 一端，所述電容Cl另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述干擾抑制模塊包括電感Ls 1、等效電抗X2及恒流源,所述電感Ls I —端連接所述等效電抗X2 —端,所述等效電抗X2另一端接地，所述電感Lsl —端連接所述恒流源輸入端，所述恒流源輸出端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述濾波模塊包括等效電抗X1，所述等效電抗X I—端連接輸入信號，所述等效電抗X I另一端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的低噪聲放大器，其特征在于，所述信號匹配模塊包括電感Lg及電容Cgs,所述電感Lg —端連接電容Cgs —端,所述電容Cgs另一端連接所述電感Lsl的另一端；放大模塊包括N-MOS管Ml及N-MOS管M2，所述N-MOS管Ml柵極連接所述電感Lg的一端，所述N-MOS管Ml的源極連接所述電感Lsl的另一端，所述N-MOS管Ml的漏極連接所述N-MOS管M2的源極，所述N-MOS管M2的柵極連接Vdd ;所述選頻模塊包括電感L2及可調(diào)電容C2，所述電感L2與所述可調(diào)電容C2并聯(lián)后一端連接Vdd，所述電感L2與所述可調(diào)電容C2并聯(lián)后另一端連接所述N-MOS管M2的漏極并輸出信號。
7.—種GNSS系統(tǒng)接收機前端的射頻系統(tǒng)，其特征在于，該射頻系統(tǒng)包括具有權(quán)利要求1-6任一項所述的低噪聲放大器、接收天線、輸入匹配網(wǎng)絡(luò)、正交混頻器及跨阻放大器，所述接收天線輸出端連接所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸入端，所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)輸出端連接所述低噪聲放大器輸入端，所述低噪聲放大器輸出端連接所述正交混頻器輸入端，所述正交混頻器輸出端連接所述跨阻放大器輸入端，所述跨阻放大器輸出端輸出中頻信號；所述低噪聲放大器用于對有用信號進(jìn)行阻抗匹配減少反射損耗，對干擾信號呈現(xiàn)高阻抗抑制完成信號放大輸出；所述接收天線，用于接收電子信號并且輸出信號；所述輸入匹配網(wǎng)絡(luò)，用于對雙頻接收天線輸入不同頻率的信號進(jìn)行通道匹配；所述正交混頻器，用于對低噪聲放大器處理過的射頻信號進(jìn)行下變頻處理；所述跨阻放大器，用于將射頻信號轉(zhuǎn)化為電流輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的射頻系統(tǒng)，其特征在于，所述正交混頻器為兩個，兩個所述正交混頻器的輸入端分別連接所述低噪聲放大器輸入端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的射頻系統(tǒng)，其特征在于，所述跨阻放大器為兩個，每個所述跨阻放大器輸入端分別與一個所述混頻器輸出端連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一項所述的射頻系統(tǒng)，其特征在于，所述跨阻放大器包括單端輸入單端輸出的放大器Al、電阻R3及電容C3，所述電阻R3與所述電容C3并聯(lián)后與所述放 大器Al的輸入端至輸出端并聯(lián)。
【文檔編號】H03F1/26GK203930070SQ201420288543
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】袁永斌 申請人:深圳貝特萊電子科技有限公司