一种lna及该lna对信号进行放大的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种LNA(Low Noise Amplifier,低噪声放大器）及 该LNA对信号进行放大的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，GNSS(Global Navigation Satellite System,全球卫星导航系统）工作时 所使用的射频频点如表1所示。
[0003] 表 1
[0005] 其中，GPS Ll由美国的卫星导航系统使用，工作频率为1575. 42MHZ ;Galileo由 欧盟的卫星导航系统使用，工作频率也是1575. 42MHZ ;BeiDou(北斗）B1、BeiDou B2及 BeiDou B3由中国的卫星导航系统使用，工作频率分别为1561. 098兆赫兹、1207. 14兆赫兹 及1268. 52兆赫兹；Glonass由俄罗斯的卫星导航系统使用，工作频率为1601. 718兆赫兹。 [0006] 目前，市面上的射频接收机产品可以同时支持GPS LI、Beidou Bl、Galileo和 Glonass，其中，Galileo和Glonass分别与GPS Ll和Beidou Bl的频率比较接近，但是， 该射频接收机不能同时支持频点较低的Beidou B2和Beidou B3。也就是说，现有技术中的 射频接收机只能接收频率在I. 5MHz~I. 6MHz的信号，无法接收频点较低的Beidou B2和 Beidou B3的信号。
[0007] 射频接收机中包括天线及射频前端，其中，天线用于接收或发送信号，目前有单频 接收天线，也有多频接收天线，也就是说，天线可以实现同时接收不同频率的功能；射频前 端包括LNA和IQ(In-phase Quadrature,同相正交信号）混频器，主要用于实现射频放大的 部分是LNA，IQ混频器用于混频。而现有技术中的LNA采用载入载出的电路方案，具体如图 1所示，这样的LNA只能放大GPS LUBeidou BUGalileo和Glonass这些频率相同或接近 的射频信号，不能同时放大另一种频点较低的Beidou B2和Beidou B3的射频信号，这样就 导致现有技术中的射频接收机只能接收频率在I. 5MHz~I. 6MHz的信号，无法接收频点较 低的Beidou B2和Beidou B3的信号。
[0008] 目前，如果要实现射频接收机产品同时支持GNSS所有频段，需要采用两套芯片和 更多外围元器件的方案，也就是说需要再增加一个LNA和一些外围元器件，这样会使得射 频前端的面积变的比较大，此外，这些外围元器件的价格也比较昂贵，因此会使得整个射频 前端的成本变高。
【发明内容】
[0009] 本发明提供了一种LNA及该LNA对信号进行放大的方法，该LNA能将两种不同频 率的信号同时进行放大，若将该LNA运用于GNSS多模多频接收机的射频前端，可以使GNSS 多模多频接收机的射频前端支持接收GNSS所有频段，而且该射频前端采用的芯片面积小， 成本低。
[0010] 为解决上述问题，本发明提供了一种LNA，包括输入阻抗匹配及放大电路（1)和输 出谐振选频电路（2);所述输入阻抗匹配及放大电路（1)和所述输出谐振选频电路（2)相 连；
[0011] 所述输入阻抗匹配及放大电路（1)用于将至少两种不同频率的信号输入后进行 阻抗匹配及放大处理；所述输出谐振选频电路（2)用于根据频率将阻抗匹配及放大处理后 的至少两种不同频率的信号分别输出。
[0012] 本发明的实施方式还提供一种根据如上所述的LNA进行信号放大的方法，包括：
[0013] 将至少两种不同频率的信号输入后进行阻抗匹配及放大处理；
[0014] 根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两种不同频率的信号分别输出。
[0015] 本发明的实施方式相对于现有技术而言，可以对至少两种不同频率的信号输入后 进行阻抗匹配及放大处理；然后再根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两种不同频率 的信号分别输出，实现了对多种频率的信号同时进行放大的功能。若将该LNA运用于GNSS 多模多频接收机的射频前端，可以使GNSS多模多频接收机的射频前端支持接收GNSS所有 频段，而且该射频前端采用的芯片面积小，成本低。
[0016] 优选地，在所述单入单出的LNA的电路结构中，所述输入阻抗匹配及放大电路（1) 包含直流DC耦合电感（Lll)、交流AC耦合电容（Cll)、第一晶体管（Mil)和第二晶体管 (M12);所述输出谐振选频电路⑵包含复用电感（LL)、第一可变电容（C h)及第二可变电容 (C1)；
[0017] 所述AC耦合电容（Cll)的正极与所述LNA的输入端相连；所述DC耦合电感（Lll) 的一端接地，另一端与所述AC耦合电容（Cll)的负极和所述第一晶体管（Mil)的源极相 连，所述第一晶体管（Mil)的栅极连接偏置电压Vbias，所述第一晶体管（Mil)的漏极与所 述第二晶体管（M12)的源极相连；所述复用电感（LL)、所述第一可变电容（C h)及所述第二 可变电容（C1)并联连接；所述并联连接的第一端与所述第二晶体管（M12)的漏极相连，并 作为所述LNA的输出端；所述并联连接的第二端与所述第二晶体管（M12)的栅极相连，并连 接至电源电压VDD。
[0018] 与现有技术相比，在本发明对LNA的电路做了改进，改进之后的LNA的输入阻抗匹 配电路中Mll采用共栅的宽带阻抗匹配方式，放大电路Mll和M12采用共源共栅的连接方 式，可以增加隔离，输出采用高性能电感复用方案，使得改进之后的射频前端不需要再增加 芯片就可以实现接收GNSS所有频段的信号，实现I. 2GHz~I. 6GHz频率覆盖，接收覆盖频 率宽，阻抗匹配性能、噪声性能以及线性度性能较好，功耗低，整体应用芯片面积小。
[0019] 优选地，所述第一可变电容（Ch)包括：第一电感（LO)、第三晶体管（M21)、第一电 容（CO)、第二电容（Cl)、所述第二可变电容（C 1)包括：第二电感（LI)、第四晶体管（M22)、 第三电容（C2)及第四电容（C3);
[0020] 所述第一电感（LO)的第一端与数字控制字相连，第二端与所述第三晶体管（M21) 的栅极相连，所述第三晶体管（M21)的漏极与所述第一电容（CO)的负极相连，源极与所述 第二电容（Cl)的正极相连，所述第一电容（CO)的正极与所述VDD相连，所述第二晶体管 (M12)的漏极及所述第二电容（Cl)的负极与所述LNA的输出端相连；
[0021] 所述第二电感（LI)的第一端与所述数字控制字相连，第二端与所述第四晶体管 (M22)的栅极相连，所述第四晶体管（M22)的漏极与所述第三电容（C2)的负极相连，源极与 所述第四电容（C3)的正极相连，所述第三电容（C2)的正极与所述VDD相连，所述第二晶体 管（M12)的漏极及所述第四电容（C3)的负极与所述LNA的输出端相连。
[0022] 作为本发明的进一步改进，在具体实现时，输出谐振选频电路中第一可变电容 和第二可变电容分别可以通过一个电感、一个晶体管及两个电容的连接关系来实现， 这样实现的第一可变电容和第二可变电容可以满足射频前端的PVT(Pr 〇CeSS Voltage Temperature，工艺电压温度）成品率，可以将两个不同频率的信号放大后输出，能够确保 该输出谐振选频电路满足指标要求。
【附图说明】
[0023] 图1是现有技术中的LNA的结构示意图；
[0024] 图2是根据本发明第一实施方式中的GNSS多模多频接收机的射频前端中的LNA 的电路结构不意图；
[0025] 图3是现有技术中的GNSS多模多频接收机的射频前端结构示意图；
[0026] 图4是根据本发明第二实施方式中LNA的电路组成图；
[0027] 图5是根据本发明第二实施方式中LNA中的第一可变电容和第二可变电容的具体 电路组成图；
[0028] 图6是将图5所示的第一可变电容和第二可变电容的具体电路组成图与图4中前 端的输入阻抗匹配及放大电路连接在一起后的LNA的电路图；
[0029] 图7是根据本发明第二实施方式中另一种LNA的电路组成图；
[0030] 图8是根据本发明第三实施方式中LNA的电路组成图；
[0031] 图9是根据本发明第三实施方式中的根据第一、第二或第三实施方式所述的LNA 对信号进行放大的方法。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实 施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中， 为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基 于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方 案。
[0033] 本发明的第一实施方式提供一种LNA，如图2所示，包括：
[0034] 输入阻抗匹配及放大电路和输出谐振选频电路；输入阻抗匹配及放大电路和输出 谐振选频电路相连；输入阻抗匹配及放大电路用于将至少两种不同频率的信号输入后进行 阻抗匹配及放大处理；输出谐振选频电路用于根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两 种不同频率的信号分别输出。
[0035] 现有技术中的GNSS多模多频接收机的射频前端，如图3所示，射频前端包括天线、 LNA和IQ混频器，LNA的输入端与接收机的天线相连，LNA的输出与IQ混频器的输入相连。 由于GNSS总共有两个频段的射频信号，而本发明中的LNA至少可以放大处理两个频段的射 频信号，若将本发明中的LNA使用在GNSS接收机的射频前端，则可以使得GNSS接收机可以 接收GNSS全频段的信号，实现I. 2GHz~I. 6GHz频率覆盖，使得GNSS接收机具有接收多模 多频射频信号的功能，同时，接收覆盖频率变宽。
[0036] 本发明的实施方式相对于现有技术而言，可以对至少两种不同频率的信号输入后 进行阻抗匹配及放大处理；然后再根据频率将阻抗匹配及放大处理后的至少两种不同频率 的信号分别输出，实现了对多种频率的信号同时进行放大的功能。
[0037] 需要说明的是，LNA的电路结构为单入单出结构或双入双出结构。本发明第二实 施方式提供一种LNA的具体电路结构图，该LNA为单入单出结构，即LNA为一个输入一个输 出的结构。第二实施方式为第一实施方式的具体实施例，LNA的内部电路如图4所示，LNA 包括输入阻抗匹配及放大电路1和输出谐振选频电路2 ;其中，输入阻抗匹配及放大电路1 包含 DC(Direct Current，直流电）f禹合电感 Lll、AC(Alternating Current，交流电）f禹合 电容C11、第一晶体管Mll和第二晶体管M12 ;输出谐振选频电路2包含复用电感LL、第一 可变电容Ch及第二可变电容C1。在输入阻抗匹配电路中，Mll为共栅连接方式；Mll和M12 形成放大电路，Mll和M12为共栅共源的连接方式，这样可以增加隔离；输出谐振选频电路 2采用高性能电感复用方案。
[0038] 具体的，AC耦合电容Cll的正极与LNA的输入端相连，DC耦合电感Lll的一端接 地，另一端